如何將藍(lán)光OLED轉(zhuǎn)換成白光OLED

這種巧妙的方法可能會(huì)使電視和智能手機(jī)屏幕使用更高效的有機(jī)發(fā)光二極管。

在添加分布式Bragg［1］反射器以產(chǎn)生白光之前（左）和之后（右）顯示的一個(gè)藍(lán)色發(fā)光OLED，反射器將藍(lán)色光轉(zhuǎn)換成兩種色溫的白光。

自30年前第一個(gè)工作裝置被報(bào)道出來以后，有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。OLED因其黑色、清晰的圖像再現(xiàn)和節(jié)能等眾多優(yōu)勢(shì)而備受贊譽(yù)，如今它在手機(jī)和LG電視的屏幕上占據(jù)了主導(dǎo)地位，預(yù)計(jì)，OLED最早可能會(huì)在明年接管iPhone屏幕。

芬蘭阿爾托大學(xué)的博士后研究員Konstantinos Daskalakis表示，由于OLED成本相對(duì)較低而且容易制造，我們應(yīng)該考慮用它們來制造出用于普通照明的白光。

激發(fā)白光是OLED的致命弱點(diǎn)。通常，為了得到白光，個(gè)別的紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)射器會(huì)在同一時(shí)間發(fā)光，從而產(chǎn)生白光。這使得白色成為最耗電的顏色，據(jù)報(bào)道，這需要6倍于在谷歌像素上產(chǎn)生黑色所需的電量。其他產(chǎn)生白光的方法包括在發(fā)射層中摻雜化學(xué)物質(zhì)，但是這種方法使得制造設(shè)備更加困難。

在一項(xiàng)概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，Daskalakis和他的導(dǎo)師Paivi Torma將傳統(tǒng)的發(fā)藍(lán)光的OLED轉(zhuǎn)換成發(fā)白色光的OLED，其方法很簡(jiǎn)單，就是在OLED上放置一個(gè)一組高折射率和低折射率交替材料而成的分布式Bragg反射器（DBR）。

為了制造這種裝置，Daskalakis首先用標(biāo)準(zhǔn)的真空蒸發(fā)技術(shù)制備了發(fā)出藍(lán)光的OLED。他將六層二氧化硅和氧化鉭交變層直接覆蓋在每一個(gè)有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）上，然后濺射出一種DBR。

所謂的DRB，通常被用作反射鏡來制造器件中的光學(xué)腔。相反，Daskalakis和Torma決定利用所謂的在DBR內(nèi)共振的Bragg光纖模式，使用DBR作為轉(zhuǎn)換器。Bragg光纖模式可以通過改變DBR層厚度來進(jìn)行調(diào)諧。Daskalakis介紹，這些模式發(fā)生在紅、綠和藍(lán)波段中，當(dāng)OLED的藍(lán)光通過DBR時(shí)，一些高能量的藍(lán)色光子會(huì)轉(zhuǎn)換成低能量的紅色和綠色光子，之后，紅色、綠色和藍(lán)色光子的混合物從設(shè)備中產(chǎn)生白光。

通過這種方法，可以通過改變DBR堆棧的結(jié)構(gòu)來調(diào)整光的色溫。在一個(gè)器件中，二氧化硅層厚度43納米，氧化鉭層厚41納米。該設(shè)備產(chǎn)生了一種溫度在6007k的較暖的白色日光；另一個(gè)設(shè)備有53納米厚的二氧化硅層和42納米厚的氧化鉭層，產(chǎn)生了溫度4450 K的冷白光。

同時(shí)，通過將反射器應(yīng)用于不同類型的OLED上，可以分別優(yōu)化器件的量子效率。與普通的藍(lán)色OLED相比，經(jīng)過轉(zhuǎn)換的白色OLED的量子效率提高了20％。而且，經(jīng)過改造的白色OLED在兩個(gè)月后也能繼續(xù)工作，而普通的藍(lán)色OLED在第二天就停止了工作。

Torma希望這項(xiàng)工作能激勵(lì)其他研究人員為DBR尋找更多的用途?！八麄冇悬c(diǎn)被忽視了，”“尤其是Bragg模式，人們通常認(rèn)為擁有非常窄的模式會(huì)更好，但我們發(fā)現(xiàn)，這些方法實(shí)際上非常適合我們的目的。”

這兩家公司已經(jīng)申請(qǐng)了專利，并正在努力進(jìn)一步表征和優(yōu)化該設(shè)備的設(shè)計(jì)，使這項(xiàng)技術(shù)在照明和消費(fèi)電子領(lǐng)域的潛在應(yīng)用上大顯身手。

大體總結(jié)了一下OLED的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)

1、厚度可以小于1毫米，僅為L(zhǎng)CD屏幕的1／3，并且重量也更輕；

2、固態(tài)機(jī)構(gòu)，沒有液體物質(zhì)，因此抗震性能更好，不怕摔；

3、幾乎沒有可視角度的問題，即使在很大的視角下觀看，畫面仍然不失真；

4、響應(yīng)時(shí)間是LCD的千分之一，顯示運(yùn)動(dòng)畫面絕對(duì)不會(huì)有拖影的現(xiàn)象；

5、低溫特性好，在零下40度時(shí)仍能正常顯示，而LCD則無法做到；

6、制造工藝簡(jiǎn)單，成本更低；

7、發(fā)光效率更高，能耗比LCD要低；

8、能夠在不同材質(zhì)的基板上制造，可以做成能彎曲的柔軟顯示器。

缺點(diǎn)

1、壽命通常只有5000小時(shí)，要低于LCD至少1萬小時(shí)的壽命；

2、不能實(shí)現(xiàn)大尺寸屏幕的量產(chǎn)，因此目前只適用于便攜類的數(shù)碼類產(chǎn)品；

3、存在色彩純度不夠的問題，不容易顯示出鮮艷、濃郁的色彩。

電視技術(shù)革命之路 OLED取代LCD？

OLED的特性是自發(fā)光，無需背光支持，并且對(duì)比度高、亮度均勻、色域和視角廣。

其次OLED電壓需求低，有反應(yīng)快、厚度薄、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、重量輕等特點(diǎn)。可以不像LCD固定在玻璃面板中，理論上來講，只要用可以彎曲的基板材料，如裝在塑料或金屬箔片等柔性材料上，OLED屏幕的呈現(xiàn)形態(tài)即可改變。

只要用可以彎曲的基板材料，OLED屏幕的呈現(xiàn)形態(tài)即可改變。

OLED為何短命？

因?yàn)镺LED需要R、G、B三種材料受電流刺激來主動(dòng)發(fā)光，而三種材料的老化程度不同，用了一段時(shí)間后，衰減快的材料亮度下降也快，屏幕便會(huì)產(chǎn)生偏色。

原因是技術(shù)上還無法解決B材料（甚至是R材料）的和壽命和穩(wěn)定性的問題，所以“取巧”的借用容易獲取的G材料（因?yàn)樗羁煽?、最耐用）和R、B材料進(jìn)行2：1來混合使用，G像素作為主像素，用更大的電流驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生更高的亮度；將R、B像素相對(duì)減少，可以間接把R、B材料的壽命和穩(wěn)定性的問題回避。

并且OLED的R、G、B三種材料的波長(zhǎng)不盡相同，把它們一起放進(jìn)面板中，如果使用相同發(fā)光層，波長(zhǎng)短的G、B發(fā)光層，為遷就波長(zhǎng)最長(zhǎng)的R材料，會(huì)造成G、B發(fā)光層厚度過大，導(dǎo)致光波中摻進(jìn)無數(shù)不必要的“雜質(zhì)成分”，嚴(yán)重影響光線純度，顏色精度難以提高。

尤其是波長(zhǎng)最短的B材料，由于發(fā)射層過長(zhǎng)，它所摻進(jìn)的“雜質(zhì)成分”也最多，導(dǎo)致純度最差，嚴(yán)重影響光效。

這時(shí)B材料若要達(dá)到和G、R材料相同亮度，必須用更大電流驅(qū)動(dòng)，然后又會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱和功耗的迅速提高，陷入惡性循環(huán)。這也是影響B(tài)材料壽命和穩(wěn)定性的重要原因之一（另外B材料本身比較難提?。?。

現(xiàn)在各大廠商的做法是將人眼最敏感的G飽和度調(diào)高，使屏幕偏向“艷麗”，這樣可以掩蓋R、B純度的問題，雖然明亮、艷麗，很討好眼球，但帶來的卻是色彩偏移、色域低、拖影等問題（過去我們總是調(diào)侃三星的“綠屏”，其實(shí)并不是三星不懂較色，而是為了延長(zhǎng)使用壽命采取的折中方案）。

如今，隨著材料的進(jìn)步，這個(gè)問題已經(jīng)解決。臺(tái)工研院研發(fā)“OLED表面電漿耦合增益技術(shù)”，可以將G頻譜轉(zhuǎn)換為B光譜，突破有機(jī)B材料壽命短的瓶頸。

PCOLED以技術(shù)手段將G頻譜轉(zhuǎn)換為B頻譜

臺(tái)工研院的解決方案是不使用任何B材料，而是以技術(shù)手段將G頻譜轉(zhuǎn)換為B頻譜，從而開發(fā)出OLED表面電漿耦合增益技術(shù)PCOLED 。利用DML結(jié)構(gòu)產(chǎn)生平面型電漿耦合效應(yīng)，可以將G材料的頻譜轉(zhuǎn)換為B頻譜，白光OLED可以利用G材料取代B材料，不但解決了壽命太短的問題，甚至比傳統(tǒng)OLED延長(zhǎng)達(dá)20多倍。

從目前的市場(chǎng)來看，我們依然無法明確指明LCD、OLED誰更有前途。LCD通過HDR、量子點(diǎn)等技術(shù)，獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，尤其是納米材料作為背光源的量子點(diǎn)技術(shù)，使LCD的效果可以接近、甚至超越OLED，而成本較低，壽命卻更久。

OLED擁有LG和一眾國(guó)產(chǎn)廠商的支持，綜合體驗(yàn)還是是如今最出色的。同時(shí)隨著技術(shù)的不斷成熟，尺寸、分辨率和壽命都有所提升，唯一的問題便是成本，還需要更多時(shí)間來被消費(fèi)市場(chǎng)所接受。

可以肯定的是，LCD和OLED屏幕在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還會(huì)共存于市場(chǎng)中，也各具優(yōu)勢(shì)，激烈的競(jìng)爭(zhēng)有望讓消費(fèi)者以更低的價(jià)格獲得更好的顯示效果，對(duì)于電視、電腦、顯示器等領(lǐng)域的影響都是積極的。

LCD、OLED的競(jìng)爭(zhēng)和CRT時(shí)代，普通顯像管和特麗瓏、鉆石瓏的競(jìng)爭(zhēng)如出一轍。普通顯像管的效果一般，但有價(jià)格優(yōu)勢(shì)；而索尼的特麗瓏、三菱的鉆石瓏由于使用單槍三束、三槍三束的技術(shù)，效果非常出色，遠(yuǎn)超普通顯像管，但價(jià)格也要貴出數(shù)倍。

但在CRT時(shí)代中，即使特麗瓏、鉆石瓏的畫質(zhì)優(yōu)勢(shì)處在絕對(duì)領(lǐng)先的位置，卻并沒有取代普通顯像管。特麗瓏、鉆石瓏占據(jù)高端市場(chǎng)，普通顯像管占據(jù)低端市場(chǎng)，它們互有優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)勢(shì)的唯一性也使得市場(chǎng)處于并存的態(tài)勢(shì)。

從如今OLED技術(shù)來說，雖然最難攻克的壽命瓶頸已經(jīng)解決，但只要OLED成本無法降到LCD水平，兩者長(zhǎng)期并存則是常態(tài)，LCD和OLED的競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)是當(dāng)年普通顯像管和特麗瓏、鉆石瓏如出一轍。