Новый электрод, который может высвободить на 20% больше света от органических светодиодов, был разработан в Мичиганском университете. Это может помочь продлить время автономной работы смартфонов и ноутбуков или сделать телевизоры и дисплеи нового поколения намного более энергоэффективными.
Такой подход предотвращает попадание света в светоизлучающую часть OLED, позволяя OLED сохранять яркость при меньшем потреблении энергии. Кроме того, электрод легко вписывается в существующие процессы изготовления OLED-дисплеев и осветительных приборов.
«С нашим подходом вы можете сделать все это в одной вакуумной камере», – сказал Л. Джей Го, профессор электротехники и вычислительной техники Университета Мичиган и автор исследования.
Если инженеры не предпримут никаких действий, около 80% света, излучаемого OLED, будет задерживаться внутри устройства. Это происходит благодаря эффекту, известному как волновод. По сути, световые лучи, которые не выходят из устройства под углом, близким к перпендикулярному, отражаются назад и направляются в сторону через устройство. В конечном итоге они теряются внутри OLED.
Большая часть потерянного света просто захватывается между двумя электродами по обе стороны от излучателя света. Одним из главных нарушителей является прозрачный электрод, который стоит между светоизлучающим материалом и стеклом, как правило, из оксида индия и олова (ITO). В лабораторном устройстве вы можете видеть, как свет падает по бокам, а не проходит через зрителя.
«Необработанный, это самый прочный волноводный слой в OLED», – сказал Го. «Мы хотим устранить первопричину проблемы».
Заменив ITO на слой серебра толщиной всего пять нанометров, нанесенный на затравочный слой меди, команда Гуо сохранила электродную функцию, полностью устранив проблему волновода в слоях OLED.
«Промышленность может высвободить более 40% света, частично за счет обмена традиционных электродов из оксида индия и олова на наш наноразмерный слой прозрачного серебра», – сказал Чанён Чжон, первый автор и доктор философии кандидат электротехники и вычислительной техники.
Это преимущество сложно увидеть на относительно простом лабораторном устройстве. Несмотря на то, что свет больше не направляется в стеке OLED, этот высвободившийся свет все еще может отражаться от стекла. В промышленности у инженеров есть способы уменьшить это отражение – создать неровности на поверхности стекла или добавить узоры сетки или частицы, которые будут рассеивать свет по стеклу.
«Некоторые исследователи смогли высвободить около 34% света, используя нетрадиционные материалы с особыми направлениями излучения или структурирующими структурами», сказал Чон.
Чтобы доказать, что они устранили волновод в излучателе света, команде Го также пришлось остановить захват света стеклом. Они сделали это с помощью экспериментальной установки с использованием жидкости с таким же показателем преломления, что и стекло, так называемой жидкости согласования показателей – в данном случае масла. Это «согласование индекса» предотвращает отражение, которое происходит на границе между стеклом с высоким коэффициентом преломления и воздухом с низким коэффициентом преломления.
Сделав это, они могли посмотреть на свою экспериментальную установку со стороны и увидеть, идет ли какой-нибудь свет сбоку. Они обнаружили, что край светоизлучающего слоя был почти полностью темным. В свою очередь, свет, проходящий через стекло, был примерно на 20% ярче.
Открытие описано в журнале Science Advances в статье под названием «Решение проблемы улавливания света в органических светодиодах путем полного исключения волноводных мод»
]
Это исследование финансировалось Zenithnano Technology, компанией, соучредителем которой Го является коммерциализация изобретений его лаборатории прозрачных гибких металлических электродов для дисплеев и сенсорных экранов.
Мичиганский университет подал заявку на патентную защиту.
Устройство было построено на Нанофабрике в Лурье.
Источник: https://umich.edu/