洪加城 | 特約編輯 (臺灣大學化學系碩士生)
儀器名稱：有機發光二極體
量子應用：分子電致發光 (Electroluminescent)、電子共振 (Electronic resonance)
於 1950 年代，法國南錫大學的安德烈‧伯納諾斯 (André Bernanose) 在吖啶橙 (acridine orange) 材料通入高壓交流電，首次觀察到了分子材料的電致發光 (electroluminescent) 現象。1960 年代，紐約大學的馬丁‧鲍勃 (Martin Pope) 成功用 400V 的直流電，使純蒽單晶和摻雜並四苯的蒽晶體發光。1987 年，柯達公司的化學家鄧青雲和史蒂夫・范・斯萊克 (Steven Van Slyke) 發明了實用的 OLED。這個 OLED 採用雙層結構，具有獨立的電洞傳輸層和電子傳輸層，電子電洞的結合和發生放光的有機層。這個設計，使所需的工作電壓降低和放光效率提高。
OLED 的放光是一個電致發光 (electroluminescent) 的過程，大致分成4個步驟。首先，透過外加電壓，陰陽極上的電荷，會從電極端分別流入電子傳輸層與電洞傳輸層，隨後傳輸層上的電荷，會被轉移到中間的有機發光材料，並在有機發光材料上形成激子 (exciton)，最後激子會釋放它的能量並放出我們看到的光。
然而，有機分子的放光大多落在紫外光的範圍。而 OLED 電視中的有機發光材料，之所以能夠發出人眼可見的可見光，是因為採用的發光分子中有許多的電子共軛結構。這些共軛結構存有電子共振的性質，當有機分子中共軛結構越長，電子可以自由移動的範圍就越長。藉由量子力學中簡單的盒中粒子模型，我們知道電子可以自由移動的範圍越長，激發態與基態之間的能量差就越小，便可以放出波長比紫外光長的可見光。因此，這些用於 OLED 的有機材料都需要有共軛結構，讓其放出的光是在可見光範圍，而化學家也可以透過控制這些分子的結構，設計出可以在不同顏色放光的有機發光材料。
