蓝色磷光OLED现在的使用寿命可以与已经在设备中使用的绿色磷光OLED相当，密歇根大学的研究人员已经证明了这一点，为进一步提高OLED屏幕的能效铺平了道路。
“这将蓝色引入了绿色寿命的领域，”研究的通讯作者、电气工程的彼得·A·弗兰肯杰出的大学教授斯蒂芬·福雷斯特说。
“我不能说这个问题已经完全解决——当然，直到它进入你的显示屏之前是没有解决的——但我认为我们展示了一个真正解决方案的路径，这个解决方案已经让这个领域的研究者困扰了二十年。”
OLED屏幕在旗舰智能手机和高端电视中是标准配置，提供了高对比度和能效，因为亮度的变化是通过光发射器实现的，而不是通过液晶层。然而，并非所有OLED的能效都是相同的。
在当前的显示器中，红色和绿色OLED通过高效的磷光途径产生光，而蓝色OLED仍然使用荧光。这意味着，尽管红色和绿色OLED的理论最大效率是每个电子对应一个光子，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和绿色对应物更高的能量。大部分能量以蓝光的形式释放，但当它被困住时，可能会分解产生颜色的分子。
此前，福雷斯特的团队发现通过在负电极上添加涂层，可以更快地释放被困住的能量，帮助能量转化为蓝光。最近的物理学博士毕业生周浩楠表示，这就像在创建一个快车道。
“在没有足够车道的道路上，不耐烦的司机可能会相撞，导致所有交通被阻断——就像两个激子相撞会产生大量热能，破坏分子，”周说，他是这项研究以及新研究的第一作者。“等离子激子极化子是我们的激子快车道的光学设计。”
细节基于量子力学。当电子通过负电极进入时，它会在其中一个产生蓝光的分子中创造所谓的激发态。该状态是一个负电荷的电子跳入更高能量水平，而正电荷的“空穴”则是电子留下的空隙——它们共同形成了一个激子。
理想情况下，电子会迅速跳回其原始状态并释放一个蓝光子，但使用磷光途径的激子往往会停留在一旁。简单地放松回到原始状态会违反量子力学的一条法则。然而，靠近电极的激子更快地产生光子，因为光滑表面支持另一个量子准粒子——表面等离子体。这些类似于金属表面电子池中的涟漪。
如果光发射材料中的激子距离电极足够近，它可以在向蓝光转化时得到一点帮助，因为它可以将其能量转存到一个表面等离子体中——这一现象被称为普塞尔效应。它这样做是因为激子像广播天线一样轻微振荡，这在电极中的电子中产生波动。不过，这并不是自动有用的，因为并非所有表面等离子体都会产生光子。要获得光子，激子必须附着在表面等离子体上，产生一个等离子激子极化子。
福雷斯特的团队通过在光亮电极上添加一层薄薄的碳基半导体来促进这一途径，鼓励激子转移其能量并以正确的方式共振。它还将这一效应扩展到光发射材料的更深处，从而让离电极更远的激子也能受益。
该团队去年报告了这一成果，并一直在将这一效应与其他方法结合在一起，最终生产出寿命和亮度都能与绿色PHOLED相当的蓝色PHOLED。这些设计的亮点包括：
– 两个光发射层（串联OLED）：这减少了每层的光发射负担，降低了两个激子合并的几率。
– 添加一个层，可以帮助激子与两个电极附近的表面等离子体共振，从而使两个发光层都能接入快车道。
– 整个结构是一个光学腔，在该腔内蓝光在两个镜面电极之间共振。这将光子的颜色推向更深的蓝色范围。
该研究部分得到了能源部和通用显示公司的支持。
密歇根大学的物理博士生克莱尔·阿尼斯顿也参与了这项研究。
该设备是在鲁里纳米制作设施中构建，并在密歇根材料表征中心进行研究。
该团队在密歇根大学创新合作伙伴的帮助下对该技术申请了专利，并将其许可给了通用显示公司。福雷斯特和密歇根大学与通用显示公司有经济利益关系。
福雷斯特同时也是保罗·G·戈贝尔工程教授，以及电气计算机工程、材料科学与工程、物理学及应用物理学的教授。
