Голубой PHOLED сможет работать в 10 раз дольше

OLED это одно из важнейшее последних достижений в дисплейных технологиях. Оно позволяет делать телевизионные экраны очень тонкими и даже изогнутыми, обеспечивает яркую и насыщенную цветовую гамму и широкий сектор обзора.

Но не все органические светодиоды одинаковы: фосфоресцентные OLED (PHOLED) используют механизм излучения света, в четыре раза более эффективный, чем у флюоресцентных OLED. В экранах новых телевизоров и смартфонов уже используются зеленые и красные субпиксели на базе PHOLED, но голубые остаются флюоресцентными.

Первый PHOLED был продемонстрирован еще в 2001 г., спустя всего три года после создание первых фосфоресцентных светодиодов, но лишь еще через семь лет ученые прояснили причины, ответственные за быструю деградацию его свойств.

Оказалось, что высокие энергии, требующиеся для генерирования голубого света, разрушающе действуют на светодиод при увеличении его яркости до уровней, достаточных для применения в дисплеях или осветительных устройствах. Энергия, сконцентрированная в одной молекуле может складываться с энергией соседней, и этого оказывается достаточно, чтобы разрушить одну из них. Для зеленого и красного излучения данная проблема не столь актуальна,так как энергия фотонов в этих случаях значительно меньше.

«Эта ранняя работа показала почему голубые PHOLED имеют короткое время жизни, но не предложила практической стратегии для его увеличения,» — заявил Ифань Чжан (Yifan Zhang) из группы профессора Мичиганского университета (UM) Стивена Форреста (Stephen Forrest).

Чжан является первым автором новой статьи в Nature Communications, в которой описывается технология, удлиняющая время эксплуатации голубых органических светодиодов в десять раз. Предложенный группой Форреста метод заключается в распределении светообразующей энергии таким образом, что повреждение молекул становится маловероятным.

Голубой PHOLED образован тонкой пленкой светоизлучающего материала, заключенной между двумя проводящими слоями — один для электронов, другой для дырок. Свет генерируется при встрече и рекомбинации электронов и дырок на светоизлучающих молекулах. Если эти молекулы распределены равномерно, пары электрон-дырка имеют тенденцию собираться вблизи слоя, проводящего электроны, что приводит к росту энергопереноса до опасного уровня.

Университетская команда нашла выход из этого положения изменив распределение молекул в фосфоресцентном слое так, что они оказались сосредоточены, прежде всего, возле дырочного проводника. Электроны проникали глубже в материал и их энергия распределялась. Испытания показали троекратное удлинение жизни модифицированного таким образом голубого PHOLED.

Но достигнутый результат удалось еще более улучшить. Для этого полученную структуру разделили на два слоя, уменьшив наполовину концентрацию светоизлучающих молекул в каждом из них. Такая конфигурация обеспечила уже 10-кратное увеличение срока службы голубого светодиода.

Рост эффективности голубых светодиодов с 5 до 20 и более процентов в ближайшем будущем позволит существенно снизить энергопотребление крупноформатных телевизоров и удлинить время автономной работы смартфонов. Кроме того это поможет сохранить качество цветопередачи в дисплеях, предотвратив сравнительно более быстрое выгорание голубых светодиодов по отношению к красным и зеленым.

Данное исследование осуществлялось при поддержке компании Universal Display, которая лицензировала разработанную технологию для ее коммерческого внедрения.[szapisi]