Ljusare och billigare blått ljus kan revolutionera skärmtekniken

Molekylstruktur av OLED-molekyl med lösning som lyser blått. Kredit: Petri Murto
Molekylstruktur av OLED-molekyl med lösning som lyser blått. Kredit: Petri Murto

Forskare har hittat ett nytt sätt att förenkla strukturen hos högeffektiva blå organiska ljusdioder (OLED), vilket kan leda till TV-skärmar med längre livslängd och högre upplösning.

OLED är en klass av organisk elektronik som redan finns kommersiellt i smartphones och bildskärmar och som kan vara effektivare än konkurrerande tekniker.

Även om OLED-TV-skärmar har en levande bildkvalitet har de också nackdelar som höga kostnader och jämförelsevis kort livslängd.

I OLED-skärmar består skärmens pixlar av tre olika färgade subpixlar – röd, grön och blå – som lyser upp med olika intensitet för att skapa olika färger. De subpixlar som avger blått ljus är dock de minst stabila och kan vara känsliga för ”inbränning” på skärmen, vilket kan missfärga skärmen och förstöra visningskvaliteten.

I en artikel som publicerats i Nature Materials beskriver ett forskarlag från universiteten Northumbria, Cambridge, Imperial och Loughborough en ny design som löser dessa problem och kan leda till enklare och billigare system med renare och mer stabilt blått ljus.

Deras resultat kan leda till att TV- och smarttelefonskärmar i framtiden använder mindre energi, vilket gör dem mer effektiva och hållbara.

En OLED är uppbyggd som en sandwich, med organiska halvledarskikt mellan två elektroder. I mitten av stapeln finns det emitterande skiktet, som lyser upp när det matas med elektricitet. Den elektriska energin går in i molekylerna, som sedan släpper ut den extra energin som ljus.

En idealisk OLED omvandlar det mesta av den elektriska energin till ljus, men ibland avleds energin och försämrar OLED-strukturen. Detta är särskilt ett problem med blått ljus och minskar både OLED:ens effektivitet och livslängd.

Marc Etherington, biträdande professor i molekylär fotofysik vid Northumbria Universitys avdelning för matematik, fysik och elektroteknik, forskar om egenskaperna hos organiska halvledare.

Kredit: Northumbria University

Han ledde en spektroskopisk analys av molekylernas tripletenergier för att mäta och få en avgörande förståelse för hur deras energiöverföringsprocess fungerar.

Dr Etheringtons resultat utgör en viktig del av denna studie och hjälper forskargruppen att skapa en fullständig bild av energinivåarrangemanget.

Forskargruppen utformade en ny ljusemitterande molekyl som har sköldar som blockerar de destruktiva energivägarna och styr hur molekylerna interagerar.

Denna bättre förståelse för hur effektiv en molekyl i en OLED kan vara kommer att påverka hur material utformas och används i framtiden, och stödja utvecklingen mot högre enhetsprestanda.

Etherington förklarade: ”Med den här nya molekylen har vi skapat en kanal för att utveckla effektivare OLED som kommer att minska energiförbrukningen hos våra enheter i informationsåldern. Eftersom vi alla arbetar mot nettonollmål kan detta få en betydande inverkan för både tillverkare och konsumenter.”

Daniel Congrave, från University of Cambridge, som ledde arbetet med materialdesign och syntetiska material tillsammans med professor Hugo Bronstein, säger: ”OLED-skärmar har en fantastisk bildkvalitet och är mycket prisvärda. OLED-TV-apparater håller dock inte lika länge som andra skärmar.

”Pixlar som avger blått ljus är nödvändiga för en praktisk skärm, men det är också där problemen ligger. Vi har designat en molekyl som gör att vi kan förenkla det emitterande lagret i den blå pixeln till endast två komponenter, med bibehållen hög effektivitet, vilket kan bidra till att sänka kostnaderna.

”Molekylen som vi beskriver i den här artikeln är också en av de smalaste blå molekylerna som finns, vilket är mycket användbart för skärmar eftersom det möjliggör hög färgrenhet.”

Ytterligare information: Hwan-Hee Cho et al, Suppression of Dexter transfer by covalent encapsulation for efficient matrix-free narrowband deep blue hyperfluorescent OLEDs, Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01812-4

Bli först med att kommentera

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.