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黃維揚與團隊研究出一種嶄新的高效能金屬有機磷光材料，獲頒2013年國家自然科學獎二等獎。香港文匯報記者劉國權 攝
香港文匯報訊（記者 鄭伊莎）有機發光二極管（OLED）是當今最具發展潛力的光電科技及顯示技術，在學術以至工業界都掀起研究熱潮。浸會大學化學系副系主任黃維揚與其研究團隊，成功將OLED發光材料的基本組合「3變2」，讓用以產生紅、綠、藍「三原色」的三種材料，以只使用藍色、橙色（或黃色）兩種顏色的新材料取代，簡化整體製造流程。以發光效率計，其雙層新發光材料比傳統熒光燈可高出四成至1.5倍，讓成本節省三成。除用於OLED外，研究於太陽能電池、光限幅材料的領域都有顯著應用前景，為未來節能照明光源的發展奠基，上月獲頒2013年度「國家自然科學獎二等獎」殊榮。
是次獲獎項目為「多功能金屬有機聚合物／磷光材料及其在新興領域的應用研究」，相比起研究基礎較佳的熒光材料，同樣用於OLED發光的磷光材料屬於光電能源中新興的研究領域。2006年開始研究金屬有機磷光材料的黃維揚介紹指，磷光材料之所以引起關注，因為其能量轉換率可高達100%，遠比熒光材料的25%高。不過，熒光材料在壽命方面具有優勢，故現時很多顯示器等仍會採用。
發光效率最高可增1.5倍
現時包括OLED等發光顯示技術中的白光，基本都是由紅、綠及藍3色光結合產生，黃維揚解釋指，要利用3層色的光結合成白光，一般需要分別使用3種材料，「由於每層的化學結構複雜，所以製造層次越多會越為複雜，須兼顧較多考慮因素」，而他的研究則專注於利用兩色光，即藍色，加上橙或黃色結合以產生白光，並同時保持3層色光的質量，例如「演色性指標」（CRI，Color Rendering Index）的高低決定了光源對顏色表現的逼真程度，而其兩層的CRI目前可達到接近97%，反映白光的質量高。
至於發光效率的參數指標「lm/W」，即每消耗一瓦（Watt）電力所輸出光度lm，黃維揚稱傳統的熒光燈可做到40lm/W至70lm/W，而其雙層白光則已超過100lm/W，意味效率高出四成二至1.5倍。若以製作成本計，則可望較現有做法節省三成。
研材料再升級成「單層白光」
另外，黃維揚目前亦正研究將兩層材料進一步結合成「單層白光」，希望令OLED的應用層面更廣，他說：「製造原理簡單，把藍橙混合後變為單層，方法類似噴墨技術，便可做到更大面積的器件，例如電視機。」而有關做法的發光效率則約有47lm/W，亦能追上熒光燈的最低水平。
除OLED的應用，有關新材料亦可用於光電轉換器件包括有機太陽能電池、光限幅材料，可降低極光的強度，保護眼睛，及避免部分感光、測光器件受破壞。他期望，未來能夠加強新材料在能量轉換效率、顏色調控、以及壽命等方面的功能，並研究如何轉用較為便宜的重金屬，進一步減低製造成本。
黃維揚又憶述，要由零開始研發新材料毫不簡單，如2009年開始研究「單層白光」時，只能做到20lm/W至40lm/W的低效率，「遇過很多痛苦的經驗，每種材料也要試驗不同的材料結構」，當中即使不同材料組合的百分比相差微小，結果差異也很大。
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