Forscher haben einen neuen Weg gefunden, die Struktur hocheffizienter blauer organischer Leuchtdioden (OLEDs) zu vereinfachen, was zu langlebigeren und hochauflösenderen Fernsehbildschirmen führen könnte.
OLEDs sind eine Klasse organischer Elektronik, die bereits kommerziell in Smartphones und Displays zu finden ist und effizienter sein kann als konkurrierende Technologien.
Obwohl OLED-Fernsehbildschirme eine lebendige Bildqualität bieten, haben sie auch Nachteile wie hohe Kosten und eine vergleichsweise kurze Lebensdauer.
Bei OLED-Displays bestehen die Bildschirmpixel aus drei verschiedenfarbigen Subpixeln – Rot, Grün und Blau –, die mit unterschiedlicher Intensität leuchten, um unterschiedliche Farben zu erzeugen. Allerdings sind die Subpixel, die blaues Licht ausstrahlen, am instabilsten und können anfällig für ein „Einbrennen“ des Bildschirms sein, was zu einer Verfärbung des Bildschirms und einer Beeinträchtigung der Anzeigequalität führen kann.
In einer Arbeit veröffentlicht Nature Materialsbeschreibt ein Forscherteam der Universitäten Northumbria, Cambridge, Imperial und Loughborough ein neues Design, das diese Probleme überwindet und möglicherweise zu einfacheren, kostengünstigeren Systemen mit reinerem und stabilerem blauem Licht führt.
Ihre Erkenntnisse könnten dazu führen, dass Fernseh- und Smartphone-Bildschirme künftig weniger Energie verbrauchen und dadurch effizienter und nachhaltiger werden.
Ein OLED ist wie ein Sandwich aufgebaut, mit organischem Material Halbleiter Schichten zwischen zwei Elektroden. In der Mitte des Stapels befindet sich die Emissionsschicht, die bei Stromzufuhr aufleuchtet. Elektrische Energie geht in die Moleküle über, die diese zusätzliche Energie dann als Licht abgeben.
Eine ideale OLED wandelt den Großteil der elektrischen Energie in Licht um, aber manchmal wird die Energie umgeleitet und zerstört die Struktur der OLED. Dies ist insbesondere bei blauem Licht ein Problem und verringert sowohl die Effizienz als auch die Lebensdauer der OLED.
Dr. Marc Etherington, Assistenzprofessor für molekulare Photophysik am Fachbereich Mathematik, Physik und Elektrotechnik der Northumbria University, erforscht die Eigenschaften organischer Halbleiter.
Er führte eine spektroskopische Analyse der Triplettenergien der Moleküle durch, um zu messen und ein entscheidendes Verständnis dafür zu gewinnen, wie ihr Energieübertragungsprozess funktioniert.
Die Ergebnisse von Dr. Etherington stellen ein Schlüsselelement dieser Studie dar und helfen dem Forschungsteam, sich ein vollständiges Bild der Energieniveauanordnung zu machen.
Das Forschungsteam entwarf ein neues lichtemittierendes Molekül, dem Schutzschilde hinzugefügt wurden, um die zerstörerischen Energiepfade zu blockieren und die Interaktion der Moleküle zu steuern.
Dieses bessere Verständnis darüber, wie effizient ein Molekül in einer OLED sein kann, wird Einfluss darauf haben, wie Materialien in Zukunft entworfen und verwendet werden, und den Vorstoß in Richtung einer höheren Geräteleistung unterstützen.
Dr. Etherington erklärte: „Mit diesem neuen Molekül haben wir einen Kanal für die Entwicklung effizienterer OLEDs geschaffen, die den Energieverbrauch unserer Geräte im Informationszeitalter senken werden. Da wir alle auf Netto-Null-Ziele hinarbeiten, könnte dies erhebliche Auswirkungen sowohl für Hersteller als auch für Verbraucher haben.“
Der Mitautor Dr. Daniel Congrave von der Universität Cambridge, der zusammen mit Prof. Hugo Bronstein die Materialdesign- und Synthesearbeit leitete, sagte: „OLED-Bildschirme haben eine hervorragende Bildqualität und sind hochwertig.“ Allerdings halten OLED-Fernseher nicht so lange wie andere Bildschirme.
„Pixel, die blaues Licht ausstrahlen, sind für eine praktische Anzeige unerlässlich, aber auch die Probleme. Wir haben ein Molekül entwickelt, das es uns ermöglicht, die Emissionsschicht des blauen Pixels auf nur zwei Komponenten zu reduzieren und gleichzeitig eine hohe Effizienz beizubehalten, was zur Kostensenkung beitragen könnte.
„Das Molekül, das wir in diesem Artikel beschreiben, ist auch eines der am schmalsten emittierenden blauen Moleküle überhaupt, was für Bildschirme sehr nützlich ist, weil es eine hohe Farbreinheit ermöglicht.“