OLED 屏幕的效率升级：实现 Blue PHOLED 寿命的途径
密歇根大学的研究人员已经证明，蓝色磷光 OLED 的使用寿命与设备中已有的绿色磷光 OLED 一样长，为进一步提高 OLED 屏幕的能效铺平了道路。 “这将蓝调带入了绿色寿命的领域，”Peter A 的 Stephen Forrest 说。 Franken 杰出大学电气工程教授，也是 Nature Photonics 上该研究的通讯作者。 “我不能说问题是完全解决了 -- 当然，直到它进入你的显示器时，它才算得到解决 -- 但我认为我们已经展示了通往真正解决方案的道路，而这个解决方案已经回避了社区二十年。 OLED 屏幕是旗舰智能手机和高端电视的标准配置，由于亮度变化是通过光发射器实现的，而不是通过顶部的液晶层实现的，因此提供高对比度和能源效率。 然而，并非所有 OLED 都具有相同的能源效率。 电流显示器、红色和绿色 OLED 通过高效磷光路线产生光，而蓝色 OLED 仍然使用荧光。 这意味着，虽然红色和绿色 OLED 在理论上每个流经器件的电子都有一个光子，但蓝色 OLED 的效率要低得多。 问题在于，蓝光是 RGB 设备必须产生的最高能量：蓝色磷光 OLED （PHOLED） 中的分子需要处理比红色更高的能量和绿色对应物。 大部分能量以蓝光的形式离开，但当它被捕获时，它反而会分解产生颜色的分子。 此前，Forrest 的团队发现有一种方法可以通过在负极上添加一层涂层来帮助能量转化为蓝光，从而更快地将捕获的能量排出。 Haonan Zhao，最近获得博士学位。 物理学毕业生说，这就像开辟了一条快车道。 “在一条没有足够车道的道路上，不耐烦的司机可能会相互碰撞，切断所有交通——就像两个激子相互碰撞会产生大量热能来破坏分子一样，“该研究和新研究的第一作者赵说。 “等离激元激子极化激子是我们的光学设计，可实现激子快速通道。” ：细节基于量子力学。 当电子通过负极进入时，它会在其中一个分子中产生所谓的激发态产生蓝光。 这种状态是一个带负电的电子跳入更高的能级，以及电子留下的带正电的“空穴”——它们一起形成一个激子。 理想情况下，电子会迅速跳回到其原始状态并发射出蓝色光子，但使用磷光路线的激子往往会徘徊不前。 简单地松弛到它们的原始状态会违反量子力学定律。 然而，激子非常靠近电极更快地产生光子，因为闪亮的表面支持另一个量子准粒子 -- 表面等离激元。 这些就像金属表面电子池中的涟漪。 如果发光材料中的激子离电极足够近，它在转换为蓝光方面会得到一点帮助，因为它可以将能量倾倒到表面等离激元中——这种现象被称为 Purcell 效应。 它之所以这样做，是因为激子的振荡有点像广播天线，它在电极中的电子中产生波。 不过，这并不会自动有帮助，因为并非所有表面等离激元都会产生光子。 为了获得光子，激子必须将自身附着在表面等离激元上，从而产生一个等离激元激子极化激子。 Forrest 的团队通过在闪亮的电极上添加一层薄薄的碳基半导体来鼓励激子以正确的方式转移能量并产生共振，从而鼓励这条路线。 它还扩展了效果更深入地进入发光材料，因此远离电极的激子可以从中受益。 该团队去年报告了这一点，此后他们一直在将这种效应与其他方法相结合，最终生产出一种蓝色 PHOLED® ，这种 PHOLED 可以持续很长时间，燃烧起来与绿色 PHOLED 一样亮。 这些是设计的亮点： 两个发光层（串联 OLED）：这将每层的发光负担减半，降低了两个激子合并的几率。 增加一层，帮助激子与两个电极附近的表面等离激元共振，以便两个发射层都可以进入快车道 整个结构是一个光学腔，其中蓝光在两个镜状电极之间共振。 这会将光子的颜色推向更深的蓝色范围。 ：这项研究得到了能源部和 Universal Display Corporation 的部分支持。 Claire Arneson 博士 也是 UM 物理学专业的学生对这项研究有贡献。 该设备是在 Lurie 纳米制造设施中制造的，并在密歇根材料表征中心进行了研究。 该团队在 UM Innovation Partnership 的协助下为该技术申请了专利，并已将其授权给 Universal Display Corp。 Forrest 和密歇根大学在 Universal Display Corp. 中拥有经济利益。 Forrest 也是 Paul G。 Goebel 工程学教授和电子计算机教授工程、材料科学与工程、物理学和应用物理学。