近日，来自科隆大学（德国）和圣安德鲁斯大学（苏格兰）的一个研究小组借助一个基本的物理概念，显著提升了智能手机、电脑或电视屏幕的色彩亮度，而不降低能源效率。研究人员发现，通过在广泛应用于显示行业的一种金属材料制成的“薄镜子”之间嵌入OLED，光和有机材料之间的耦合可以显著改善。
近年来，有机发光二极管（OLED）已经征服了显示器市场——从高分辨率智能手机到墙壁大小的电视屏幕。然而，工业界和科学界在创造具有更高色彩饱和度、亮度和效率的下一代设备方面面临着几个挑战。
其中非常关键的一个瓶颈点在于，制造OLED的有机分子本质上具有较宽的发射光谱，而这一特性恰恰限制了高端显示器的可用色彩空间和饱和度。彩色滤光片或光学谐振器则可以用来人为地缩小OLED的发射光谱，以避免这个问题。然而，这要么需要以牺牲效率为代价，要么导致感知到的颜色强烈依赖于视角。
这两所大学的研究人员则成功证明了一个基本的科学原理——光和物质的强耦合可以用来改变OLED的发射光谱，同时避免倾斜视角下颜色的变化。研究结果发表在《自然·光子学》杂志（Nature Photonics）上。
当光子（光）和激子（物质）之间表现出足够大的相互作用时，它们可以强耦合，产生所谓的激子极化激元。这个原理可以比作两个耦合的钟摆之间的能量传递，只不过上述研究中涉及的过程是光和物质相互耦合并不断地交换能量——这些极化激元最终会再次发光。
然而，到目前为止，OLED中的强耦合不可避免地导致了电效率的骤降。为了避免这种情况，研究人员添加了一层单独的强吸光分子薄膜，这种薄膜类似于有机太阳能电池中已经使用的分子，但还没有用于OLED。结果他们发现，这一额外的层最大限度地提高了强耦合的效果，同时并未显著降低OLED中发光分子的效率。
该研究的第一作者Andreas Mischok博士解释称：“通过产生极化振子，我们可以将物质的一些有利性质转移到我们的OLED上，包括它们明显较低的角度依赖性，因此从任何角度来看，显示器的色彩印象都保持明亮和稳定。”
在以往一些极化极元OLED的报道，但它们的能效和亮度一直很低。这阻碍了实际应用，使它们主要局限于基础研究。通过新的策略，上述团队首次成功实现了匹配实际应用的效率及亮度水平的极化极化子OLED，这种OLED屏幕的色彩饱和度和色彩稳定性得到了显著提高。研究人员们实现了红光和绿光发射、窄带和光谱可调的极化激元有机发光二极管，它具有高达10％的外部量子效率和高亮度（在5V条件下＞20，000 cd m-2）。
大量极化激元的按需高效生产不仅与下一代显示器相关，而且还可用于从激光到量子计算等广泛应用。未来，上述研究团队有望将这一技术面向不同应用实现更广领域的扩展。
