Гиперфлуоресценция: да здравствует эффективный синий OLED-экран

Новаторский подход обещает преодолеть "узкое место" синего излучения в дисплеях с использованием органических светодиодов.

Используя новую комбинацию молекул излучателей, исследователи из Японии продемонстрировали обещание нового подхода к окончательному преодолению основной проблемы, стоящей перед дисплеями с использованием органических светодиодов: синий источник света, сочетающий в себе превосходные характеристики красного и зеленого цветов.

Апгрейд OLED

Разделив процессы преобразования энергии и излучения между двумя молекулами, исследователи добились создания устройств, которые с высокой эффективностью производят чистое голубое излучение, сохраняют яркость в течение относительно длительного времени и не имеют дорогостоящих атомов металлов - набора свойств, которые до сих пор было трудно получить одновременно.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Известные своими яркими цветами и способностью образовывать тонкие и даже гибкие устройства, органические светоизлучающие диоды или OLED для краткости, используют углеродосодержащие молекулы для преобразования электричества в свет.

В отличие от ЖК-технологий, использующих жидкие кристаллы для селективной блокировки излучения отфильтрованной подсветки, покрывающей многие пиксели, отдельные красные, зеленые и синие излучающие пиксели OLED-дисплея могут быть полностью включены и выключены по отдельности, производя более глубокий черный цвет и снижая потребление энергии.

Однако синие OLED-дисплеи, в частности, являются узким местом с точки зрения эффективности и стабильности.

"Растет число опций для красных и зеленых OLED-дисплеев с отличной производительностью, но устройства, излучающие высокоэнергетический синий свет, являются более сложной задачей, при этом почти всегда возникают компромиссы между эффективностью, чистотой цвета, стоимостью и сроком службы", - говорит Чинь-Ию Чань, исследователь Центра исследований в области органической фотоники и электроники (OPERA) Университета Кюсю и автор исследования, сообщающего о результатах в области природной фотоники.

В то время как стабильные голубые излучатели на основе процесса, известного как флуоресценция, часто используются в коммерческих дисплеях, они страдают от низкой максимальной эффективности. Так называемые фосфоресцирующие излучатели могут достичь идеального квантового КПД 100%, но они, как правило, имеют более короткий срок службы и требуют дорогостоящего металла, такого как иридий или платина.

В качестве альтернативы исследователи OPERA разрабатывают молекулы, излучающие свет, на основе процесса термически активированной замедленной флуоресценции, обычно сокращенно TADF, который может достичь отличной эффективности без атома металла, но часто проявляет излучение, содержащее более широкий диапазон цветов.

"Диапазон цветов, которые дисплей может производить, напрямую связан с чистотой красного, зеленого и синего пикселей", - объясняет Чихая Адачи, директор OPERA. "Если синее излучение не является чистым при узком спектре, фильтры необходимы для улучшения чистоты цвета, но это приводит к потере энергии".

Группа Такудзи Хатакэяма (Takuji Hatakeyama) из Университета Квансея Гакуина (Kwansei Gakuin University) недавно сообщила о многообещающем пути преодоления проблемы чистоты, основанном на уникальном молекулярном дизайне высокоэффективного, чисто-голубого излучателя TADF, при котором молекула, названная ν-DABNA, быстро разлагается в процессе эксплуатации.

В сотрудничестве с Хатакеямой исследователи OPERA пришли к выводу, что время жизни может быть значительно увеличено при одновременном получении узкой эмиссии за счет сочетания ν-DABNA с дополнительной молекулой TADF, разработанной в OPERA в качестве промежуточного высокоскоростного преобразователя энергии.

"Три четверти электрических зарядов в сочетании образуют энергетические состояния, называемые триплетами в OLED, и молекулы TADF могут преобразовывать эти неизлучающие триплеты в светоизлучающие синглеты", - объясняет Масаки Танака, исследователь OPERA, который тесно сотрудничал с Ченом в ходе исследования.

"Однако, ν-DABNA немного медленно преобразует высокоэнергетические триплеты, которые часто играют роль в деградации. Чтобы быстрее избавиться от опасных триплетов, мы включили в исследование промежуточную молекулу TADF, которая может быстрее преобразовывать триплеты в синглеты".

Несмотря на то, что промежуточная молекула быстро преобразует триплеты в синглеты, она имеет широкий спектр излучения, создающий небесно-голубое излучение. Тем не менее, посредник может перевести многие синглеты в высокоэнергетическом состоянии на сайт ν-DABNA для быстрого и чистого голубого излучения.

"По сравнению с большинством излучателей, длины волн, которые ν-DABNA может поглощать, очень близки к цвету, который она излучает. Это уникальное свойство делает его способным принимать большую часть энергии от посредника широкого спектра излучения и при этом излучать чистый синий цвет", - говорит Чан.

Используя этот двухмолекулярный подход, который был назван гиперфлюоресценцией, исследователи добились более длительного срока службы при высокой яркости, чем ранее сообщалось для высокоэффективных OLED, имеющих схожую чистоту цвета.

"То, что такой подход может продлить срок службы чистого голубого излучения от молекулы, которую мы ранее разработали, действительно захватывает", - говорит Хатакеяма.

При использовании тандемной структуры, которая в основном укладывает два устройства друг на друга, чтобы эффективно удвоить излучение для одного и того же электрического тока, срок службы был почти удвоен при высокой яркости, и исследователи подсчитали, что устройства могут поддерживать 50% своей яркости в течение более 10 000 часов при более умеренной интенсивности.

"Хотя это еще слишком мало для практического применения, более строгий контроль условий изготовления часто приводит к еще большему сроку службы, поэтому эти первые результаты указывают на очень многообещающее будущее для этого подхода, чтобы, наконец, получить эффективный и стабильный чисто-синий OLED", - говорит Адачи.

"Я надеюсь, что в ближайшем будущем синие гиперфлуоресцентные OLED смогут заменить современные синие OLED-дисплеи сверхвысокой четкости", - добавляет Чан. опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet