חוקרים מצאו דרך חדשה לפשט את המבנה של דיודות כחולות אורגניות פולטות אור (OLED) ביעילות גבוהה, מה שעלול להוביל למסכי טלוויזיה בעלי אורך חיים ארוך יותר ובחדות גבוהה יותר.
OLEDs הם סוג של מוצרי אלקטרוניקה אורגניים שכבר נמצאים מסחרית בסמארטפונים ובמסכים ויכולים להיות יעילים יותר מטכנולוגיות מתחרות.
למרות שלמסכי טלוויזיות OLED יש איכות תמונה חיה, יש להם גם חסרונות כמו עלות גבוהה ותוחלת חיים קצרה יחסית.
בתצוגות OLED, פיקסלים מסך מורכבים משלושה תת-פיקסלים בצבעים שונים - אדום, ירוק וכחול - הנדלקים בעוצמות שונות כדי ליצור צבעים שונים. עם זאת, תת-הפיקסלים שפולטים אור כחול הם הכי פחות יציבים ויכולים להיות רגישים ל"צריבה" של המסך, מה שעלול לשנות את צבע המסך ולהרוס את איכות הצפייה.
במאמר שפורסם ב חומרי טבע, צוות חוקרים מאוניברסיטאות Northumbria, Cambridge, Imperial ו-Loughborough מתאר עיצוב חדש שמתגבר על בעיות אלו ועשוי להוביל למערכות פשוטות יותר ופחות יקרות עם אור כחול טהור ויציב יותר.
הממצאים שלהם עשויים להוביל לכך שמסכי טלוויזיה וסמארטפונים ישתמשו בפחות אנרגיה בעתיד, מה שיהפוך אותם ליעילים וברי קיימא יותר.
OLED בנוי כמו כריך, עם אורגני סמיקונדקטור שכבות בין שתי אלקטרודות. באמצע הערימה נמצאת השכבה הפולטת, הנדלקת כאשר מופעלת בחשמל. אנרגיה חשמלית נכנסת למולקולות, שמשחררות את האנרגיה הנוספת הזו כאור.
OLED אידיאלי הופך את רוב האנרגיה החשמלית לאור, אך לפעמים האנרגיה מופנית ופוגעת במבנה ה-OLED. זו בעיה במיוחד עם אור כחול ומפחיתה גם את יעילות ה-OLED וגם את משך החיים.
ד"ר מארק את'רינגטון, פרופסור עוזר לפוטופיזיקה מולקולרית במחלקה למתמטיקה, פיזיקה והנדסת חשמל באוניברסיטת נורת'ומבריה, חוקר את התכונות של מוליכים למחצה אורגניים.
הוא הוביל ניתוח ספקטרוסקופי של אנרגיות המשולש של המולקולות כדי למדוד ולהשיג הבנה מכרעת כיצד פועל תהליך העברת האנרגיה שלהן.
הממצאים של ד"ר Etherington מספקים מרכיב מרכזי למחקר זה, ועוזרים לצוות המחקר ליצור תמונה מלאה של הסדר רמת האנרגיה.
צוות המחקר עיצב מולקולה חדשה פולטת אור שנוספו לה מגנים כדי לחסום את מסלולי האנרגיה ההרסניים ולשלוט באינטראקציה בין המולקולות.
הבנה טובה יותר זו של כמה יעילה יכולה להיות מולקולה ב-OLED תודיע כיצד חומרים מתוכננים ומשתמשים בהם בעתיד, ותתמוך בדחיפה לקראת ביצועי מכשיר גבוהים יותר.
ד"ר Etherington הסביר, "עם מולקולה חדשה זו יצרנו ערוץ לפיתוח OLEDs יעיל יותר שיפחית את צריכת האנרגיה של המכשירים שלנו בעידן המידע. מכיוון שכולנו עובדים לקראת יעדי אפס נטו, לכך עשויה להיות השפעה משמעותית הן על היצרנים והן על הצרכנים".
הסופר המתכתב ד"ר דניאל קונגרייב, מאוניברסיטת קיימברידג', שהוביל את עיצוב החומר והעבודה הסינתטית לצד פרופ' הוגו ברונשטיין, אמר, "למסכי OLED יש איכות תמונה מצוינת ונושאים פרמיה גבוהה. עם זאת, טלוויזיות OLED אינן מחזיקות מעמד זמן רב כמו מסכים אחרים.
"פיקסלים שפולטים אור כחול חיוניים לתצוגה מעשית, אבל הם גם המקום שבו טמונות הבעיות. תכננו מולקולה שאפשרה לנו לפשט את השכבה הפולטת של הפיקסל הכחול לשני רכיבים בלבד, תוך שמירה על יעילות גבוהה, מה שיכול לעזור להוזיל עלויות.
"המולקולה שאנו מתארים במאמר זה היא גם אחת המולקולות הכחולות הצרות ביותר שיש, וזה שימושי מאוד למסכים מכיוון שהיא מאפשרת טוהר צבע גבוה."