Forskare har hittat ett nytt sätt att förenkla strukturen hos högeffektiva blå organiska lysdioder (OLED), vilket kan leda till längre hållbara tv-skärmar med högre upplösning.
OLED är en klass av organisk elektronik som redan finns kommersiellt i smartphones och skärmar och som kan vara effektivare än konkurrerande teknologier.
Även om OLED-tv-skärmar har levande bildkvalitet, har de också nackdelar som höga kostnader och jämförelsevis kort livslängd.
I OLED-skärmar är skärmpixlar sammansatta av tre olika färgade subpixlar – röda, gröna och blå – som lyser upp med olika intensitet för att skapa olika färger. De underpixlar som avger blått ljus är dock minst stabila och kan vara känsliga för "inbränning" på skärmen, vilket kan missfärga skärmen och förstöra bildkvaliteten.
I en artikel publicerad i Nature Materials , beskriver ett team av forskare från universiteten Northumbria, Cambridge, Imperial och Loughborough en ny design som övervinner dessa problem och kan leda till enklare, billigare system med renare och stabilare blått ljus.
Deras resultat kan leda till att TV- och smartphone-skärmar använder mindre energi i framtiden, vilket gör dem mer effektiva och hållbara.
En OLED är byggd som en sandwich, med organiska halvledarskikt mellan två elektroder. I mitten av stapeln finns det emitterande lagret, som lyser upp när det drivs med el. Elektrisk energi går in i molekylerna, som sedan frigör denna extra energi som ljus.
En idealisk OLED förvandlar det mesta av den elektriska energin till ljus, men ibland avleds energin och försämrar strukturen hos OLED. Detta är särskilt ett problem med blått ljus och minskar både OLED-effektiviteten och livslängden.
Dr. Marc Etherington, biträdande professor i molekylär fotofysik vid Northumbria Universitys institution för matematik, fysik och elektroteknik, forskar om egenskaperna hos organiska halvledare.
Han ledde en spektroskopisk analys av molekylernas triplettenergier för att mäta och få en avgörande förståelse för hur deras energiöverföringsprocess fungerar.
Dr. Etheringtons resultat utgör ett nyckelelement i denna studie och hjälper forskargruppen att bilda sig en komplett bild av energinivåupplägget.
Forskargruppen designade en ny ljusemitterande molekyl som har sköldar lagt till för att blockera de destruktiva energivägarna och kontrollera hur molekylerna interagerar.
Denna bättre förståelse för hur effektiv en molekyl i en OLED kan vara kommer att informera om hur material utformas och används i framtiden, vilket stöder strävan mot högre enhetsprestanda.
Dr. Etherington förklarade, "Med den här nya molekylen har vi skapat en kanal för att utveckla effektivare OLED som kommer att minska energiförbrukningen för våra enheter i informationseran. Eftersom vi alla arbetar mot nettonollmål kan detta ha en betydande inverkan för både tillverkare och konsumenter."
Medförfattaren Dr. Daniel Congrave, från University of Cambridge, som ledde materialdesignen och det syntetiska arbetet tillsammans med Prof. Hugo Bronstein, sa:"OLED-skärmar har utmärkt bildkvalitet och har en hög premium. Men OLED-TV-apparater gör det" håller inte lika länge som andra skärmar.
"Pixlar som avger blått ljus är väsentliga för en praktisk skärm, men det är också där problemen ligger. Vi har designat en molekyl som har gjort det möjligt för oss att förenkla det emitterande lagret av den blå pixeln till endast två komponenter, samtidigt som vi bibehåller hög effektivitet, vilket skulle kunna hjälpa till att sänka kostnaderna.
"Molekylen vi beskriver i det här dokumentet är också en av de smalaste blå molekylerna som emitterar där ute, vilket är mycket användbart för skärmar eftersom det tillåter hög färgrenhet."
Mer information: Hwan-Hee Cho et al, Undertryckande av Dexter-överföring genom kovalent inkapsling för effektiv matrisfri smalbandig djupblå hyperfluorescerande OLED, Naturmaterial (2024). DOI:10.1038/s41563-024-01812-4
Journalinformation: Naturmaterial
Tillhandahålls av Northumbria University
