NanotechOLED电极多释放20%的光可大幅降低显示器功耗

密歇根大学开发了一种新电极，可以从有机发光二极管中释放出 20% 以上的光。它可以帮助延长智能手机和笔记本电脑的电池寿命，或者使下一代电视和显示器更加节能。

该方法可防止光被困在 OLED 的发光部分，使 OLED 能够在使用较少功率的情况下保持亮度。此外，该电极易于融入现有的 OLED 显示器和灯具制造工艺中。

“通过我们的方法，您可以在同一个真空室中完成所有工作，”密歇根大学电气和计算机工程教授、该研究的通讯作者 L. Jay Guo 说。

除非工程师采取行动，否则大约 80% 的 OLED 产生的光会被困在设备内部。它这样做是由于一种称为波导的效应。本质上，没有以接近垂直的角度从设备发出的光线会被反射回来并从侧面引导通过设备。它们最终丢失在 OLED 中。

大部分损失的光被简单地捕获在发光器两侧的两个电极之间。最大的问题之一是位于发光材料和玻璃之间的透明电极，通常由氧化铟锡 (ITO) 制成。在实验室设备中，您可以看到被困光从侧面射出，而不是穿过观察者。

“未经处理，它是 OLED 中最强的波导层，”郭说。“我们想解决问题的根本原因。”

通过将 ITO 换成仅 5 纳米厚的银层，并沉积在铜种子层上，郭的团队保持了电极功能，同时完全消除了 OLED 层中的波导问题。

“工业可能能够释放超过 40% 的光，部分是通过将传统的氧化铟锡电极换成我们的纳米级透明银层，”第一作者和博士学位的 Changyeong Jeong 说。电气和计算机工程的候选人。

但是，在相对简单的实验室设备中，很难看到这种好处。即使光不再在 OLED 堆栈中引导，释放出来的光仍然可以从玻璃反射。在工业中，工程师有减少这种反射的方法——在玻璃表面上创建凸起，或者添加网格图案或粒子，将光线散射到整个玻璃。

“一些研究人员通过使用具有特殊发射方向或图案结构的非常规材料，能够释放约 34% 的光，”Jeong 说。

为了证明他们已经消除了光发射器中的波导，郭的团队也不得不停止玻璃对光的捕获。他们使用一种与玻璃具有相同折射率的液体进行实验设置，即所谓的折射率匹配流体——在这种情况下是一种油。这种“折射率匹配”可以防止在高折射率玻璃和低折射率空气之间的边界处发生反射。

一旦他们完成了这项工作，他们就可以从侧面观察他们的实验装置，看看是否有任何光线从侧面射来。他们发现发光层的边缘几乎完全黑了。反过来，透过玻璃的光亮了大约 20%。

这一发现在《科学进展》杂志的一篇题为“通过完全消除波导模式解决有机发光二极管中的光捕获”的论文中有所描述。

这项研究由 Zenithnano Technology 资助，该公司由郭共同创立，旨在将其实验室用于显示器和触摸屏的透明柔性金属电极的发明商业化。

密歇根大学已申请专利保护。该设备是在 Lurie Nanofabrication Facility 中建造的。

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