Onderzoekers hebben een nieuwe manier gevonden om de structuur van hoogefficiënte blauwe organische lichtemitterende diodes (OLED's) te vereenvoudigen, wat zou kunnen leiden tot televisieschermen met een langere levensduur en een hogere definitie.
OLED's zijn een klasse organische elektronica die al commercieel wordt aangetroffen in smartphones en beeldschermen en die efficiënter kunnen zijn dan concurrerende technologieën.
Hoewel OLED-televisieschermen een levendige beeldkwaliteit hebben, hebben ze ook nadelen zoals hoge kosten en een relatief korte levensduur.
In OLED-schermen zijn schermpixels samengesteld uit drie verschillend gekleurde subpixels (rood, groen en blauw) die met verschillende intensiteiten oplichten om verschillende kleuren te creëren. De subpixels die blauw licht uitstralen zijn echter het minst stabiel en kunnen gevoelig zijn voor ‘inbranden’ van het scherm, waardoor het scherm kan verkleuren en de kijkkwaliteit kan worden aangetast.
In een paper gepubliceerd in Natuur materialen, beschrijft een team van onderzoekers van de universiteiten van Northumbria, Cambridge, Imperial en Loughborough een nieuw ontwerp dat deze problemen overwint en kan leiden tot eenvoudigere, goedkopere systemen met zuiverder en stabieler blauw licht.
Hun bevindingen kunnen ertoe leiden dat tv- en smartphoneschermen in de toekomst minder energie verbruiken, waardoor ze efficiënter en duurzamer worden.
Een OLED is gebouwd als een sandwich, met organische halfgeleider lagen tussen twee elektroden. In het midden van de stapel bevindt zich de emitterende laag, die oplicht als hij wordt gevoed met elektriciteit. Elektrische energie gaat de moleculen binnen, die deze extra energie vervolgens vrijgeven als licht.
Een ideale OLED zet het grootste deel van de elektrische energie om in licht, maar soms wordt de energie omgeleid en verslechtert de structuur van de OLED. Dit is vooral een probleem bij blauw licht en vermindert zowel de OLED-efficiëntie als de levensduur.
Dr. Marc Etherington, universitair docent moleculaire fotofysica aan de afdeling Wiskunde, Natuurkunde en Elektrotechniek van de Universiteit van Northumbria, onderzoekt de eigenschappen van organische halfgeleiders.
Hij leidde een spectroscopische analyse van de triplet-energieën van de moleculen om een cruciaal inzicht te krijgen in hoe hun energieoverdrachtsproces werkt.
De bevindingen van Dr. Etherington vormen een sleutelelement voor dit onderzoek en helpen het onderzoeksteam een compleet beeld te krijgen van de energieniveaus.
Het onderzoeksteam ontwierp een nieuw lichtgevend molecuul waaraan schilden zijn toegevoegd om de destructieve energiebanen te blokkeren en te controleren hoe de moleculen met elkaar omgaan.
Dit betere begrip van hoe efficiënt een molecuul in een OLED kan zijn, zal bepalen hoe materialen in de toekomst worden ontworpen en gebruikt, en ondersteunt daarmee de drang naar hogere apparaatprestaties.
Dr. Etherington legt uit: “Met dit nieuwe molecuul hebben we een kanaal gecreëerd om efficiëntere OLED’s te ontwikkelen die het energieverbruik van onze apparaten in het informatietijdperk zullen terugdringen. Omdat we allemaal naar de netto-nuldoelstellingen streven, kan dit een aanzienlijke impact hebben voor zowel fabrikanten als consumenten.”
Co-corresponderend auteur Dr. Daniel Congrave, van de Universiteit van Cambridge, die samen met prof. Hugo Bronstein leiding gaf aan het materiaalontwerp en het synthetische werk, zei: “OLED-schermen hebben een geweldige beeldkwaliteit en zijn van hoge kwaliteit. OLED tv's gaan echter niet zo lang mee als andere schermen.
“Pixels die blauw licht uitstralen zijn essentieel voor een praktische weergave, maar daar zitten ook de problemen. We hebben een molecuul ontworpen waarmee we de emitterende laag van de blauwe pixel tot slechts twee componenten konden vereenvoudigen, terwijl de hoge efficiëntie behouden bleef, wat zou kunnen helpen de kosten te verlagen.
"Het molecuul dat we in dit artikel beschrijven, is ook een van de smalst uitstralende blauwe moleculen die er zijn, wat erg handig is voor schermen omdat het een hoge kleurzuiverheid mogelijk maakt."