华中科技大学联合深圳华星光电半导体显示技术有限公司的研究团队，在有机发光二极管（OLED）技术优化方面取得一项进展，相关研究成果以“Simultaneously improving color purity, stability, and health-friendliness of OLEDs via optimally designed color filters”为题，发表在国际光学领域知名期刊《Optics Express》（2025年第33卷第6期），为高端显示技术的完善提供了理论与技术参考。博士生陈林雅为论文第一作者，谷洪刚教授与刘世元教授为通讯作者。

OLED凭借自发光、高对比度、响应速度快等特点，已广泛应用于手机、电视等显示产品，不过在高端应用场景中，这类器件还面临一些待解的问题：色纯度不足影响色彩还原效果、紫外光易导致有机层老化、高能蓝光可能带来健康隐患，此前行业内的改进方案多侧重单一性能提升，难以同时兼顾这几方面的需求，一定程度上限制了OLED在更专业领域的应用。针对这一情况，研究团队设计了一种由高反射膜、间隔层和传统干涉滤光片组成的复合彩色滤光片，并建立了OLED与CFs集成的光学模型，通过系统优化实现多性能协同改善。高反射膜采用高低折射率薄膜交替堆叠的形式，主要作用是抑制450nm以下紫外光及高能蓝光的透射，同时减少可见光区域的透射波动；间隔层通过调节光程差，让滤光片在目标峰值波长处达到更好的干涉效果；传统干涉滤光片基于法布里-珀罗腔原理，实现目标波长的窄带高透传输，为色纯度提升提供支持。团队通过传输矩阵法（TMM）精确计算滤光片各层光学参数，结合物理光学与几何光学的混合级算法模拟OLED整体光学性能，最终确定了各层的最优厚度组合，该设计在保障目标波长高透射率的同时，将450nm以下波段的透光率控制在5%以内，在解决紫外光降解与蓝光危害问题上取得了一定效果。

图1 器件结构

实验结果显示，采用优化后的彩色滤光片后，OLED的多项性能有了明显改善：绿色OLED的正向色纯度从0.899提升至0.992，接近理论上限，多视角下色纯度平均提升0.1，有效视角从40°扩展至50°，显示的角度稳定性更好；RGB像素OLED的色域从90.9%NTSC扩展至95.8%NTSC，色彩还原更真实，能满足部分专业显示对色彩精度的要求；450nm以下低透光率的设计，有效减少了紫外光对有机层的降解影响，延长了器件使用寿命，同时降低了高能蓝光暴露，让产品更具健康友好性，且峰值波长处的强度损失仅为1.13%，在提升性能的同时，较好地保留了OLED的发光效率。

图2 优化前后像素级OLED器件性能对比。(a) 引入和不引入滤光片时器件的归一化光谱；(b) 引入和不引入滤光片时色坐标和色域；(c) 红、绿、蓝滤光片的透过率；(d) 引入和不引入滤光片时子像素零度视角色纯度

这项技术成果解决了此前OLED性能优化中难以兼顾多方面需求的问题，不仅适用于现有移动终端、电视等常规显示产品，还能为医疗成像、专业监视器、车载显示等对色彩精度、稳定性和健康性有较高要求的高端场景提供支持，此外，该滤光片结构与喷墨打印等低成本、高通量制造工艺兼容，具备一定的产业化应用潜力。该研究为OLED色纯度、稳定性与健康友好性的同步优化提供了新的思路，其滤光片设计方法也可为下一代显示技术的性能提升提供参考，对推动显示产业向高端化发展有积极作用。

论文信息：

L. Chen, H. Gu, X. Guo, M. Xu, T. Shi, J. Li, W. Cao, and S. Liu, "Simultaneously improving color purity, stability, and health-friendliness of OLEDs via optimally designed color filters," Opt. Express 33, 13506-13518 (2025).