蓝光LED：电子业的重大突破

晓说

日前，密歇根大学的研究人员将蓝光有机发光二极管（OLED）的寿命延长了10倍，这项成果可能大大延长智能手机电池寿命，降低大屏幕电视能耗。 蓝光有机发光二极管是用于OLED显示器（如智能手机屏幕和高端电视）的三种颜色之一。这项改进意味着在不久的将来，蓝光OLED在这些设备中的效能可以提高5%到20%甚至更多。 OLED是目前电视领域最新最好的技术，它的应用使电视屏幕变得极薄甚至可弯曲，且能够减轻移动对象的模糊并获得更广阔的视角。在这些“RGB”显示器中，每个像素包含红、绿、蓝三个模块。通过控制三个模块间的相对亮度，就可以得到任何想要的颜色。 并不是所有OLED效率都是相同的。磷光OLED（即PHOLED）的效率是荧光OLED的四倍。红色和绿色PHOLED已经应用于新型电视领域及三星、LG等智能手机屏幕的生产。但是蓝色二极管只有荧光OLED。 斯蒂芬•福勒斯特教授说：“得到蓝色磷光像素是一个重要的挑战，但是他们很快就取得了成功。”在1998年，他和他的同事们发明了第一个PHOLED。2001年，他们又得到了蓝光PHOLED。 根据其最新成果，福勒斯特和他的团队希望做出一些改变。高效能的蓝光将大大降低大屏幕电视的能耗，延长智能手机电池的寿命。 这项突破性的改进还能够防止随使用时间的延长蓝色相对于红色和绿色变暗的缺陷。 福勒斯特解释说：“在显示器中，这对你的眼睛来说是显而易见的。” 2008年，通过与通用显示器公司研究人员的合作，福勒斯特的团队解释了为什么PHOLED的寿命是短暂的。他们指出，蓝光的产生需要很高的能量，当其升高到显示器或照明设备所需亮度时，就会对二极管造成更大的伤害。 这是因为蓝光PHOLED中相邻粒子的能量强度可以相互叠加，这样，总能量就足以破坏其中一个粒子。而绿色和红色PHOLED就没有这种问题，因为这两种颜色的光所需的能量较低。 “早期的成果解释了蓝光POLED的寿命为什么是短暂的，但是没有提供一个可行的策略来增加其寿命。”这个新课题的第一作者张一帆说，“我们试图通过这一解释来设计一种新型的蓝光PHOLED。” 对此，张一帆和课题组中的博士生Jae Sang Lee提出了解决方案，即耗散掉多余的能量，以避免坏的协同作用对二极管造成损害。 蓝光PHOLED由夹在两个导电层之间的发光薄膜材料构成。这两个导电层由一个电子层和一个空穴层组成，空穴层由于电子较少而带正电荷。当电子和空穴在发光粒子处相遇就会产生光。 如果发光粒子均匀分布，高能电子空穴对将会趋于向电子层附近聚集，从而导致有破坏性的能量转移。而研究人员使粒子在空穴层聚集，在电子层附近分布稀疏。这将让电子更加深入材料，从而使能量分散。 仅仅是这种新的粒子分布形式就让蓝光PHOLED的寿命延长了三倍。在此基础上，该研究团队将他们的设计分为两层，每层发光粒子的浓度减半。这种方法使蓝光PHOLED的寿命增加了十倍。 “我们的研究项目是解决OLED现有问题并促进显示器和照明产业发展这一课题中极为关键的一部分。”通用显示器公司高级副总裁兼首席技术官朱莉•布朗说，“这对福勒斯特教授和他的团队来说是一个令人激动的结果。这项成果是磷光RGB商业化方案中至关重要的一步。”