[读懂科学]OLED屏幕亮度：在相同功耗下提升到2倍

by Kim Jonghwa

Published 11 Jan.2026 12:00(KST)

KAIST研究团队开发出降低像素间干扰的“准平面光提取结构”

针对有机发光二极管（OLED）长期被指出的固有缺陷——内部光损失问题，研究人员提出了一项新技术，在相同功耗下可将屏幕亮度提升至两倍以上。业界关注这一技术能否同时提升决定智能手机和电视等显示器核心性能的亮度和效率。

Yoo Seunghyub 韩国科学技术院（KAIST）电气及电子工程系教授研究团队于11日表示，在保持OLED平面结构的同时，开发出了可大幅提升光效率的“准平面光提取结构”和全新的OLED设计方法。

准平面光提取结构示意图及照片。研究团队首先针对具有有限尺寸的发光与受光部件，进行了最大化辐射功率传输的基础设计，随后应用了对曲线部分曲率和直线部分倾角进行精密控制的准平面光提取结构。通过这一结构，研究团队最大限度减少了在结构中被反射回去而损失的光，使得在受限空间内有更多光线向外部射出。结果显示，所提出的结构不仅优于未采用该结构的有机发光二极管 OLED，而且相比采用相同尺寸微透镜阵列 MLA 的有机发光二极管 OLED，也表现出更高的亮度提升。研究团队供图

OLED因具备色彩表现力强、厚度薄且易弯折等优点，被广泛应用于智能手机和电视。但由于其由多层有机物薄膜构成，内部产生的光有80%以上在结构中被反射、吸收并以热的形式损失。因此，向外部射出的光比例，即外部量子效率（EQE）一直停留在约20%的水平。

考虑像素尺寸的设计……摆脱“无限平面”假设

此前曾提出在OLED上附着半球形透镜或微透镜阵列（MLA）以提取光的方案。然而，半球形透镜结构凸出，会破坏平面性；而MLA若要获得足够的效率，其尺寸必须远大于像素本身，导致像素间干扰（串扰）问题。

研究团队摆脱了将OLED视为无限大平面的传统设计思路，提出了一种考虑实际显示器中“有限像素尺寸”的光学设计方法。其核心在于优化结构，使各像素内部产生的光不向侧面泄漏，而是朝屏幕正面射出。

同时开发的准平面光提取结构是一种在几乎保持OLED表面平整的前提下，依然能高效将光引出到外部的超薄结构。其厚度仅约50微米（μm），却实现了接近厚度超过2毫米（mm）的半球形透镜的光提取效率。该结构厚度与现有微透镜阵列相近，可直接应用于柔性OLED。

研究团队通过覆盖从纳米级OLED器件结构到毫米级光提取结构的综合光学仿真，实现了设计的同步优化。结果表明，采用新结构的OLED实现了48.0%的外部量子效率（EQE）和192 cd/A的电流效率，全面超越了现有器件（EQE 35.6%）以及应用MLA的器件（EQE 35.4%）。

主要作者照片。左上为 Kim Junho KAIST 博士，左下为 Kim Minjae KAIST 本科生，右侧为 Yoo Seunghyub KAIST 教授。KAIST 提供

有望改善电池、发热与寿命

应用该技术后，在相同功耗下即可实现更高亮度的画面，因此有望延长智能手机和平板电脑等移动设备的电池续航时间，降低发热，并提升显示器寿命。研究团队表示，该技术不仅适用于OLED，也可应用于钙钛矿、量子点（QD）等新一代显示器。

本次研究起步于KAIST本科生研究项目（URP）。第一作者学生 Kim Minjae 称：“上课时想到的一个小点子，最终发展成了实际的研究成果。”Yoo Seunghyub 教授表示：“我们为由无数微小像素构成的显示器，提出了一种在抑制串扰的同时最大化效率的切实解决方案，OLED以及下一代显示器的拓展潜力都非常大。”

本研究由新材料工程系本科生（现为斯坦福大学博士研究生）Kim Minjae 与电气及电子工程系博士（现为德国科隆大学博士后研究员）Kim Junho 共同担任第一作者，研究成果已于2025年12月29日发表在国际学术期刊《Nature Communications》在线版上。论文题目为《用于超高效率且无光学串扰的OLED显示器的有限横向准平面光提取结构（Near-planar light outcoupling structures with finite lateral dimensions for ultra-efficient and optical crosstalk-free OLED displays）》。