Temeljna fizika dovodi do boljih OLED zaslona

OLED zaslone možemo vidjeti posvuda, od pametnih telefona visoke rezolucije do računalnih monitora i ogromnih televizijskih ekrana. OLED se sastoji od tankog poluvodičkog sloja na bazi ugljika koji emitira svjetlost kada se primijeni struja pomoću susjednih elektroda. OLED-ovi rade slično kao i konvencionalni LED-ovi, ali umjesto korištenja slojeva poluvodiča n i p tipa, koriste organske molekule za proizvodnju elektrona.

Jednostavan OLED sastoji se od šest slojeva. Na vrhu (brtva) i dnu (podloga) nalaze se slojevi zaštitnog stakla ili plastike. Između njih, nalaze se negativni terminal (katoda) i pozitivni terminal (anoda), dok su između njih dva sloja organskih molekula, emisijski sloj, koji se nalazi uz katodu i iz kojeg se proizvodi svjetlost, te provodni sloj uz anodu.

Organske molekule korištene za stvaranje ovih slojeva imaju širok spektar emisije, što utječe na njihove karakteristike osvjetljenja, ograničavajući raspon dostupnih boja i zasićenosti na visokokvalitetnim zaslonima. Iako se pomoću filtera boje ili optičkih rezonatora može umjetno suziti spektar emisije, to može smanjiti energetsku učinkovitost.

Istraživači sa Sveučilišta u Kölnu u Njemačkoj i Sveučilišta St. Andrews u Škotskoj surađivali su kako bi se izravno suočili s ovim problemom, primjenjujući temeljni znanstveni princip: snažno sprezanje svjetlosti i materije.

"Kada fotoni (svjetlost) i ekscitoni (materija) iskazuju dovoljno veliku interakciju jedni s drugima, mogu se snažno spregnuti, stvarajući takozvane eksciton-polare," rekli su istraživači. "Princip se može usporediti s energijom koja se prenosi između dva spojena klatna, osim što se ovdje svjetlost i materija spregnu i neprestano razmjenjuju energiju."

Istraživači su otkrili da ugradnjom OLED-a između tankih zrcala od metalnog materijala koji se već široko koristi u industriji zaslona, sprezanje između svjetlosti i organskog materijala može se značajno poboljšati.

Kako bi izbjegli smanjenje električne učinkovitosti koja se obično događa, istraživači su dodali zaseban tanki film snažno svjetlosno apsorbirajućih molekula poput onih koje se koriste u organskim solarnim ćelijama. Otkrili su da dodatni sloj pojačava učinak snažnog sprezanja svjetlosti i materije bez značajnog smanjenja učinkovitosti molekula koji emitiraju svjetlost u OLED-u.

"S učinkovitošću i sjajem koji su usporedivi s OLED-ovima koji se koriste u komercijalnim prikazima, ali s značajno poboljšanom zasićenosti i stabilnosti boja, naši OLED-ovi na osnovi polaritona od velikog su interesa za industriju zaslona", rekao je Malte Gather, vodeći autor studije.

Iako su OLED-ovi na osnovi polaritona (POLED-ovi) već poznati u znanstvenom svijetu, njihova praktična primjena bila je otežana lošom energetskom učinkovitošću i niskim sjajem. 

S obzirom da su ti problemi sada riješeni, istraživači se nadaju da će njihov rad ne samo proizvesti sljedeću generaciju OLED zaslona, već imati šire primjene u laserskoj tehnologiji i kvantnom računalstvu.

Istraživanje objavljeno u časopisu Nature možete pronaći na ovoj poveznici.