OLED的“幕后”变化

有机发光二极管（OLED）屏幕凭借图像清晰、黑色深邃和视角广阔等优势主宰着手机市场，并在高端电视市场占据很大份额。

但OLED技术在寿命或亮度方面，并不比液晶屏幕好；能效也是一个难以确定的问题，这取决于显示的图像。

2024年，在蓝色磷光OLED材料实现商用之后，OLED的前述3项优势指标均得到大幅提升。几十年来，环宇显示技术公司（UDC）一直在追求这项技术，近日该公司表示终于掌握了这项技术，并即将开始大规模生产。

UDC业务发展副总裁迈克尔•哈克（Michael Hack）表示：“有很多研究团队在研究这项技术，也有很多人围绕这项技术发表文章，而我们相信自己已经掌握了它。”

虽然手机和电视制造商通常对即将推出的设计保持沉默，但他们很可能会迅速将蓝色磷光OLED用到设备里。

荧光OLED与磷光OLED

要理解为什么蓝色磷光OLED如此重要，需要先了解传统荧光OLED和新型磷光OLED之间的区别，然后再考虑当前OLED屏幕的结构。

OLED将电能直接转化为光子。它们有阴极、阳极和发射极3个电极。当电流通过OLED时，电子离开阴极，空穴离开阳极；它们在中心发射极重新结合成激子，并在衰变时释放光或热。

根据分子自旋态的排列方式，这个过程可以产生两种类型的激子：单线态和三线态。UDC的哈克解释说，三线态的数量通常是单线态的3倍。这是一个问题，因为在传统荧光OLED中，只有单线态发射光子，三线态则以热的形式释放能量。其效率较低：荧光OLED材料的屏幕只能将25%的输入电能转化为光，多出来的热量会消耗设备的使用寿命。

哈克说，当将重金属添加到构成OLED的有机化合物中时，自旋态会发生变化，甚至三重态激子也会发光，这便是磷光OLED。它的效率可能达到100%，而且不会产生破坏性的热量。

红色磷光OLED已经存在了20年左右，绿色磷光OLED也问世1年有余，但创造蓝色磷光OLED（在这3种颜色中，蓝光的能量级别最高）一直是一个挑战。

“多年来，有很多聪明的化学家和物理学家在研究这个问题。”哈克说，“涉及的能量越多，越有可能发生不好的事，所以很难做到耐用。不过我们将在2024年实现它的可用性。”

“它的物理特性非常具有挑战性，因为产生这些短波长高能光的过程几乎会破坏材料。”量子点制造商Nanosys（Nanosys现在是昭荣化学的一个部门）的营销副总裁杰夫•尤里克（Jeff Yurek）说，“真正难以创造的不是460或470纳米，而是450纳米（蓝光的标准波长）蓝光，有些人甚至认为这是不可能实现的。”

市场研究公司DSCC的联合创始人兼分析师罗伯特•J. 奥布莱恩（Robert J. O’Brien）指出，UDC的磷光OLED是迄今为止唯一可商用的多色磷光OLED，UDC已经向几乎每一家OLED屏幕制造商供应红色和绿色磷光OLED。UDC并没有说明高级的蓝色磷光OLED比传统的蓝色OLED要贵多少。但哈克表示，作为屏幕的一部分，各种类型OLED材料的成本都是很低的。

蓝色磷光OLED可延长手机电池寿命

蓝色磷光OLED的可用性意味着什么？这取决于使用它们的屏幕。

当前的智能手机屏幕直接使用OLED，没有彩色滤光片。每个像素包含3个OLED亚像素：红色、绿色和蓝色。目前，只有红色和绿色亚像素使用磷光OLED，蓝色还必须依赖效率较低的荧光OLED。为了在产生所需亮度的同时不减少寿命，蓝色亚像素通常要比其他两种大得多。

用蓝色磷光取代蓝色荧光将意味着像素结构更加平衡，且可能在未来实现更高的屏幕分辨率。短期内，这种转变将提高大约25 %的效率；制造商可以利用这一点来延长电池寿命，缩小电池尺寸，或制造出更亮的屏幕。在任何一种情况下，降低额外产生的热量都会延长周围所有电子器件的寿命。

蓝色磷光OLED让电视更便宜、更明亮

电视制造商使用OLED的方式与手机屏幕制造商略有不同，所使用的方法也不同。

三星的OLED电视屏幕仅使用蓝色OLED，通过使用量子点来创造必要的红色和绿色亚像素，量子点是以一种波长吸收光能并以另一种波长发射光能的材料。因此，从目前的蓝色荧光到蓝色磷光的转变将提高三星屏幕的效率。分析师奥布莱恩说，这也将使它们的制造生产更容易、更便宜。为了让今天的蓝色荧光OLED 获得必要的亮度，三星现在使用三层这种材料。奥布莱恩说，有了磷光OLED，三星可以将材料减少到两层，甚至一层。Nanosys公司的尤里克表示，如果想要大幅提高亮度，三星也可以选择在一些高端型号中继续使用三层材料。

OLED电视的另一家主要制造商LG则将红色、绿色和蓝色OLED层结合在一起来制造屏幕。红色和绿色层是磷光，蓝色是荧光；它们结合在一起会产生白光，然后通过彩色滤光片将白光分成亚像素。当前的设计要求设备的蓝色有两层；有了蓝色磷光OLED，LG应该可以将它削减到一层。

与手机屏幕类似，电视改用蓝色磷光OLED后应该可以延长屏幕的寿命。哈克说：“当设备温度较低且使用较少电流时，使用寿命最长。”

谁将首先部署蓝色磷光OLED？

消费者何时才能用上使用蓝色磷光OLED的屏幕呢？奥布莱恩说，可能是2024年，而且有可能从三星开始。原因有以下几点。

他说，首先三星已经准备好了。该公司的研究人员多年来一直在开发蓝色磷光OLED，定期发表相关工作的论文。他们很可能已经在计划如何在屏幕设计中使用了。这些屏幕不会只出现在三星品牌的产品中；除了为自己的手机制造屏幕外，三星还向许多其他制造商供应。奥布莱恩说，三星公司是苹果手机最大的屏幕供应商。

三星也可能是第一个将蓝色磷光OLED用于电视屏幕的公司，这既因为其在研究上取得了飞跃，还因为这对其全蓝色OLED屏幕的影响将大于LG的混色方法。

展望未来，奥布莱恩认为，蓝色磷光OLED将使OLED屏幕整体变得更加引人注目。期待它们跨越手机和大屏幕电视，用于平板电脑、笔记本电脑和台式机等液晶屏幕尚未退出的领域。

文章来源于悦智网，作者Tekla S. Perry

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