撰稿 | 赵瑞阳 德健博

随着显示技术的飞速发展，市场对新一代显示器的性能要求不断提高，其中高亮度、高色纯度等成为关键指标。传统的有机发光二极管（OLEDs）因其轻便、柔性、高效率等优势，已经广泛应用于智能手机、电视和其他显示设备中。然而，随着超高清（UHD）显示技术的不断普及，现有的OLED技术在色彩纯度和发光亮度等方面逐渐暴露出不足。特别是在满足国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）推荐的BT.2020色彩标准方面，现有的OLED技术仍面临巨大挑战。

在此背景下，有机激子极化激元发光二极管（OPLEDs）作为一种新兴技术，逐渐引起了研究者们的广泛关注。OPLEDs通过将有机激子与光学微腔强耦合，能够在室温下产生高效的激子极化激元发光。这种发光具有窄带发射和高的色彩纯度，为解决现有OLED技术在高端显示应用中的瓶颈问题提供了新的思路。

近日，首都师范大学与国内外多家知名科研机构合作，成功开发出一种基于有机单晶的OPLEDs。这一突破性研究成果不仅显著提升了器件的发光性能，还为未来的电驱动极化激元激光器的开发奠定了坚实基础。该研究通过对有机材料的结构精细调控和对光学微腔的优化设计，实现了OPLEDs的高亮度和高色纯度发光，特别是在红光显示领域，达到了接近BT.2020标准的色彩表现。此外，研究团队还对该器件进行了系统的实验验证，展示了其在高亮度和长寿命条件下的优异性能表现。

图1. OPLED设备架构示意图及TTPSB单晶的生长方向排列图。

图2.  TTPSB OPLED的明场、电致发光图像及红光CIE坐标。

激子极化激元发光的原理基于激子与光子在光学微腔中的强耦合效应。当有机激子与微腔光子发生强耦合时，会形成一种新的准粒子——激子极化激元。激子极化激元结合了激子和光子的特性，所产生的发射不仅具有较窄的带宽，还能够在不同的角度下保持一致的色彩表现。此外，有机激子极化激元还具有较高的振子强度和激子结合能，使其在室温条件下仍能稳定工作，从而具有广泛的应用前景。

虽然OPLEDs在理论上表现出诸多优势，但在实际应用中仍面临一些挑战。首先，如何有效地将有机材料与光学微腔进行集成，并实现稳定的强耦合，是该技术应用的关键问题之一。其次，由于激子极化激元的形成依赖于高质量的光学微腔结构，因此在制造过程中需要高度精确的控制，以确保微腔的高反射率和低损耗。此外，OPLEDs的电驱动效率和器件寿命也需要进一步的优化，以满足商业化应用的需求。

创新研究

应用与展望

该研究开发的OPLEDs在显示技术领域展现出巨大的应用潜力。凭借其高亮度、窄带发射和优异的色彩纯度，OPLEDs有望在未来的超高清显示器、激光显示设备以及虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术中得到广泛应用。这种OPLEDs不仅能够满足当前市场对高品质显示效果的需求，还可以大幅提升显示设备的能效，延长使用寿命，从而降低能耗和维护成本。

展望未来，研究团队将进一步优化器件性能，探索新的材料和结构设计，以提高OPLEDs的电驱动效率和稳定性。同时，团队还计划将这一技术应用于其他光电器件中，如光通信、传感器和光学元件制造等领域。这些研究有望推动光电子技术的全面进步，为未来的信息技术、能源和健康等领域带来革命性的发展。

此外，通过与国际领先研究机构的持续合作，研究团队将积极推动该技术的商业化进程，力求将实验室的创新成果快速转化为实际应用产品。随着技术的不断成熟和完善，OPLEDs将为高端显示市场注入新的活力，助力实现更丰富、更逼真的视觉体验。

该研究成果以“Organic polaritonic light-emitting diodes with high luminance and color purity toward laser displays”为题，在线发表在国际知名期刊《Light: Science & Applications》上。本文展示了研究团队开发的一种基于有机单晶的新型极化子发光二极管（OPLEDs），该器件实现了高亮度、窄带发射和高色纯度的电致发光。这项研究为未来电驱动极化子激光器的开发提供了重要的理论基础和技术支持，展示了极化子发光技术在高端显示应用中的巨大潜力。

本文的共同第一作者是首都师范大学化学系的德健博博士、赵瑞阳、尹璠博士，通讯作者为首都师范大学的付红兵教授和廖清教授。研究团队还包括来自中国科学院过程工程研究所的顾春玲副研究员、天津大学的黄涵博士以及湖南科技大学材料科学与工程学院的廖博副教授。