Základné vedecké poznatky umožnia vytvoriť efektívne a farebnejšie OLED displeje

Autor:: Roman Mališka
Zverejnené:: 22. 3. 2023
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Výzvou pri vytváraní novej generácie displejov s organickými svetelnými diódami (OLED) bolo nájsť spôsob, ako ešte viac zlepšiť farebnosť bez zníženia elektrickej účinnosti. Výskumníci teraz našli spôsob, ako to dosiahnuť uplatnením základného vedeckého princípu.

OLED displeje sú všade okolo nás, od smartfónov s vysokým rozlíšením až po počítačové monitory a obrovské televízne obrazovky. Technológia OLED pritom pozostáva z tenkej polovodičovej vrstvy na báze uhlíka, ktorá vyžaruje svetlo, keď sa na susedné elektródy privádza elektrický prúd. OLED fungujú podobne ako bežné LED diódy, ale namiesto vrstiev polovodičov používajú na výrobu elektrónov organické molekuly.

OLED sa skladá zo šiestich vrstiev. Na hornej (tesnenie) a spodnej strane (substrát) sú vrstvy ochranného skla alebo plastu. Medzi nimi je záporný pól (katóda) a kladný pól (anóda) a medzi nimi sú dve vrstvy organických molekúl: emisná vrstva, ktorá je vedľa katódy a z ktorej sa produkuje svetlo, a vodivá vrstva vedľa anódy.

Organické molekuly použité na vytvorenie týchto vrstiev majú prirodzene široké emisné spektrum, čo ovplyvňuje ich osvetľovacie vlastnosti a obmedzuje rozsah dostupných farieb (farebná škála) a sýtosť na špičkových displejoch. Farebné filtre alebo optické rezonátory môžu umelo zúžiť emisné spektrum, čo však môže znížiť energetickú účinnosť.

Výskumníci z Univerzity v Kolíne nad Rýnom v Nemecku a Univerzity v St Andrews v Škótsku spolupracovali na riešení tohto problému, pričom uplatnili základný vedecký princíp silného prepojenia svetla a hmoty.

„Keď fotóny (svetlo) a excitóny (hmota) vykazujú dostatočne veľkú vzájomnú interakciu, môžu sa silne spájať, čím vznikajú takzvané excitónové polaritóny,“ uviedli výskumníci. „Princíp možno prirovnať k energii prenášanej medzi dvoma spojenými kyvadlami, s tým rozdielom, že tu sa navzájom spájajú svetlo aj hmota a neustále si vymieňajú energiu“.

Vedci zistili, že vložením OLED medzi tenké zrkadlá z kovového materiálu, ktorý sa už bežne používa v zobrazovacom priemysle, by sa mohlo výrazne zlepšiť prepojenie medzi svetlom a organickým materiálom.

Aby sa predišlo zníženiu elektrickej účinnosti, výskumníci pridali samostatnú tenkú vrstvu molekúl silne pohlcujúcich svetlo, aké sa používajú v organických solárnych článkoch. Zistili, že dodatočná vrstva zosilnila účinok silného prepojenia svetla a hmoty bez toho, aby sa výrazne znížila účinnosť molekúl vyžarujúcich svetlo v OLED.

„Vďaka účinnosti a jasu porovnateľným s OLED, ktoré sa používajú v komerčných displejoch, ale s výrazne lepšou sýtosťou farieb a farebnou stabilitou, sú naše OLED na báze polaritónov veľmi zaujímavé pre zobrazovací priemysel,“ povedal Malte Gather, hlavný autor štúdie.

Hoci sú OLED na báze polaritónov (POLED) vo vedeckom svete už známe, ich praktickému použitiu bráni nízka energetická účinnosť a nízky jas. Výskumníci dúfajú, že po vyriešení týchto problémov ich práca prinesie nielen novú generáciu displejov OLED, ale bude mať aj širšie využitie pre lasery a kvantové počítače.

Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Nature Photonics.