耦合光和物质以确保显示器的最佳亮度

该团队首次实现了具有应用相关效率和亮度的基于偏振子的OLED。资料来源：Malte Gather教授和Andreas Mischok博士

圣安德鲁斯大学的研究人员与科隆大学的同事合作，发现了一种耦合光和物质的方法，以确保最新的电视和智能屏幕显示器的最佳亮度和颜色，而不牺牲设备的效率。

首席研究员、苏格兰大学物理联盟（SUPA）成员、圣安德鲁斯大学物理和天文学学院的Malte Gather教授解释说："由有机发光二极管（OLED）制成的显示器早已进入各种规模的消费市场--从大型电视到高分辨率的智能手机屏幕。

"然而，随着显示行业为下一代具有更高的色彩饱和度、亮度和效率的设备做准备，科学家们正面临着几个挑战。从本质上讲，有机光发射器由于其固有的无序性而显示出宽泛的发射光谱--这一特性限制了高端显示器的可用色彩空间和色彩饱和度。

"OLED的发射光谱可以通过使用彩色滤光片或光腔来调整，但这要么以效率为代价，要么导致感知的颜色对观察角度的强烈依赖。"

研究人员现在已经证明，一个基本的科学原理--光和物质的强耦合--可以被用来修改OLED的发射光谱，其方式类似于使用微腔，但不会继承通常伴随此类设计的强烈的视角依赖。

Gather教授说，通过将OLED堆叠放置在已经在显示行业中广泛使用的金属材料制成的薄镜之间，光和有机材料之间的耦合可以得到显著增强。然而，这种耦合通常会导致设备效率降低。
 

为了避免这种情况，研究人员添加了一层单独的强光吸收分子薄膜，这通常会在有机太阳能电池中发现，但迄今为止在OLED中还没有。这层额外的薄膜使强耦合效应最大化，从而创造了一种混合的光-物质粒子，被称为极化子，但关键是没有大幅降低OLED中发光分子的效率。

本研究的第一作者Andreas Mischok博士补充说："通过创造偏振子，我们能够继承物质的一些有利特性，包括它们的角度依赖性明显降低"。

虽然过去有关于基于偏振子的OLED的报告，但它们一直受到非常低的效率和亮度的困扰，这阻碍了任何现实世界的应用，使它们被限制在基础研究的世界里。有了新的策略，该团队现在已经能够首次实现具有应用相关效率和亮度的基于偏振子的OLEDs。

Gather教授补充说："由于其性能与商业显示器中使用的OLED相同，但在不同视角下的色彩纯度和色彩稳定性大大改善，我们的基于偏振子的OLED可能对显示器行业有很大的价值。"

除了对下一代显示器感兴趣之外，按需和有效地创造大量的偏振子可以被用于从激光到量子计算的多种应用。

这项研究发表在《Nature Photonics》杂志上。

更多信息

Andreas Mischok, Highly efficient polaritonic light-emitting diodes with angle-independent narrowband emission, Nature Photonics (2023). DOI: 10.1038/s41566-023-01164-6. www.nature.com/articles/s41566-023-01164-6

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