科技生活| 基础科学原理重要发现 新OLED显示器更高效多彩

［星岛综合报道] 创造下一代有机发光二极管（OLED）显示器的挑战是找到一种在不降低电效率的情况下提高色彩亮度的方法。研究人员现在已经找到了通过应用一个基本科学原理来实现这一目标的方法。

从高解像度的智能手机到电脑显示器和巨大电视屏幕，OLED显示器无处不在。有机发光二极管由一个薄薄的碳基半导体层组成，当相邻的电极通电时就会发光。OLED的工作原理与传统的LED类似，但它们不是使用n型和p型半导体层，而是使用有机分子来产生电子。

一个简单的OLED是由六层组成的。顶部（密封）和底部（衬底）是保护性玻璃或塑料层。在这中间，有一个负极（阴极）和一个正极（阳极），在这之间有两层有机分子：发射层，紧挨着阴极，光就是从这里产生的；导电层，紧挨着阳极。

用于创建这些层的有机分子本质上具有广泛的发射光谱，这影响了它们的照明特性，限制了高端显示器的可用颜色范围（色彩空间）和饱和度。虽然彩色过滤器或光学谐振器可以人为地缩小发射光谱，但这可能会降低能源效率。

德国科隆大学和苏格兰圣安德鲁斯大学的研究人员合作，应用一个基本的科学原理来正面解决这个问题：光和物质的强耦合(strong coupling)。

研究人员说：“当光子（光）和激子（物质）表现出足够大的相互作用时，它们可以强耦合，产生所谓的激子偏振子。这个原理可以比作两个耦合的钟摆之间的能量传递，只不过这里是光和物质都在相互耦合，不断交换能量。”

研究人员发现，通过将OLED嵌入由金属材料制成的薄镜之间，可以大大改善光和有机材料之间的耦合，这种材料已经被广泛用于显示器行业。

为了避免通常导致的电效率下降，研究人员添加了一层单独的强光吸收分子薄膜，就像有机太阳能电池中使用的那些分子。他们发现，附加层放大了强光-物质耦合的效果，而没有明显降低OLED中发光分子的效率。

该研究的主要作者Malte Gather说：“由于效率和亮度与商业显示器中使用的OLED相当，但色彩饱和度和色彩稳定性明显提高，我们的基于偏振子的OLED对显示器行业具有极大的兴趣。”

虽然基于偏光子的有机发光二极管（POLEDs）在科学界已经众所周知，但它们的实际应用却因能源效率差和亮度低而受到阻碍。

随着这些问题现在得到解决，研究人员希望他们的工作不仅能产生下一代的OLED显示器，而且在激光和量子计算方面有更广泛的应用。

图片：University of Cologne

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