Ученым удалось создать белый органический светодиод, способный работать от напряжения меньше 1,5 вольта.
Органические светодиоды (OLED) совершили переворот в сфере визуализации, подарив устройствам насыщенную картинку и современный дизайн. Их применяют в телевизорах, компьютерах и оборудовании для виртуальной реальности. Однако у технологии оставался существенный недостаток: белые OLED-элементы отличались высоким энергопотреблением, что сдерживало их внедрение в компактные гаджеты с автономным питанием. Разработка более энергоэффективных компонентов стимулирует прогресс и в смежных областях, таких как производство печатных плат для обслуживания сложной аппаратуры.
Основная причина большого расхода энергии — высокое напряжение, требуемое для генерации белого свечения. Современные образцы обычно нуждаются более чем в 2,5 вольта, что обусловлено необходимостью получения синей составляющей света. Хотя исследования в области улучшения эффективности и цветопередачи ведутся активно, задача снижения рабочего напряжения долгое время не находила решения.
Прорыв в этом направлении совершила группа специалистов из Токийского института науки. Им удалось создать белое органическое электролюминесцентное устройство с рекордно низким питанием. Внедрение таких устройств может повлиять и на рынок компонентов, увеличив потребность в сложных печатных платах.
В основе разработки лежат предыдущие успехи команды в создании синих OLED с низким напряжением, где применялся процесс повышающего преобразования на основе триплет-триплетной аннигиляции. Упрощенно, подход заключается в использовании малого напряжения для управления движением разноименных зарядов в многослойной органической полупроводниковой структуре. Создание таких структур сродни проектированию многослойных печатных плат, где каждый слой выполняет критически важную функцию.
Для достижения белого света ученые добавили в излучающий слой два люминофора разного оттенка: небесно-голубой (на основе перилена, Tbpe) и желтый (рубрен). Эти допанты, активируясь от высокоэнергетических синглетных состояний основного материала, начинают испускать свет своих цветов. В результате сочетания желтого и синего, как дополнительных цветов, получается белое свечение. Чтобы добиться нужного оттенка белого, исследователям пришлось точно подобрать пропорции каждого из люминофоров.
Созданный белый OLED начинает светиться при напряжении ниже 1,5 вольта. Столь низкий показатель означает, что устройство может питаться от одной стандартной батарейки типа AA. Данное достижение может привести к появлению новых конструкций экранов для портативной и носимой электроники, используемой в развлечениях, спорте и здравоохранении.
По материалам russianelectronics.ru