本報訊德國科學(xué)家開發(fā)出一種新型有機發(fā)光二極管(OLED),其產(chǎn)生的白光質(zhì)量可媲美白熾燈泡,而其能效甚至大大優(yōu)于熒光燈。該項研究的領(lǐng)導(dǎo)者、德國應(yīng)用光學(xué)研究所的塞巴斯蒂安•雷內(nèi)柯表示,該OLED原型也許將可成為顯示器和普通照明的一個超高效光源,他們的遠期目標(biāo)是利用傳統(tǒng)的低成本卷帶式印刷術(shù)來裝配這些器件。
近年來,許多國家都在尋求將白熾燈照明轉(zhuǎn)換成緊湊型熒光燈,因為后者能節(jié)約更多的能量。也因為同樣的原因,在顯示器和普通照明中使用發(fā)光二極管(LED)也得到了人們的青睞。但是,無論是熒光燈還是LED照明,其產(chǎn)生的白光質(zhì)量一直有待改善。熒光燈因為缺乏紅光會使人感覺不適,而目前市售的大多數(shù)白光LED會帶一些藍色,會使人感覺有些冷。
與此相反,OLED的制造材料來源廣泛,要獲得高質(zhì)量的白光相對顯得比較容易。就OLED來說,其面臨的問題一直以來都不是白光質(zhì)量,而是其能效。熒光燈的能效大約在每瓦60流明到70流明,白熾燈的能效大約為每瓦10流明到17流明,而到目前為止,OLED的最大報告能效是每瓦44流明。
在最新出版的《自然》雜志上,雷內(nèi)柯及其同事報告了一種能效可達每瓦90流明的OLED結(jié)構(gòu)設(shè)計,其最高能效甚至可達每瓦124流明。
研究人員對OLED的設(shè)計工藝進行了改進和完善。一方面,他們將連接發(fā)光材料的有機材料摻雜到它的金屬觸點,從而降低其工作電壓。另一方面,他們用光學(xué)性能與器件襯底更為匹配的玻璃來制作器件的外表面。在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中,大約80%%的光會損耗掉。
這種OLED的最新穎之處是器件內(nèi)部不同發(fā)光材料的組織搭配。3種材料被用于各自發(fā)出藍、綠和紅光,其間還有主基質(zhì)材料。訣竅是選擇一種具有高“自旋態(tài)”的基質(zhì)材料,它可與藍光匹配,并夾雜在綠光和紅光材料之間,如同是分離的主基質(zhì)材料的一部分。這意味著,從紅光或綠光材料逃逸的任何電子—空穴對(激子)將穿過藍光材料,從而增加了轉(zhuǎn)化為光子的機會。
不過,這種新型OLED的主要缺陷仍是其壽命。雖然飛利浦等公司已能生產(chǎn)出壽命與熒光燈相同的OLED(超過1萬小時),但具有更高效能的材料往往其壽命無法持續(xù)這么久。目前,雷內(nèi)柯的OLED器件的壽命仍只能達到短短的幾個小時。