Fehér OLED-ek egyre fontosabb szerepet töltenek be a prémium kijelzők és az építészeti világítás területén. Ezek a fénykibocsátó diódák (OLED-ek) kiváló minőségű, természetes fehér fényt biztosítanak, amely ideális beltéri világításhoz és képernyőkhöz egyaránt. Ugyanakkor a hagyományos fehér OLED-ek előállítása bonyolult és költséges folyamat, amely ráadásul nem fenntartható. Egy friss kutatás azonban áttörést hozott ezen a téren, új, egyszerűbb és környezetbarátabb megoldást kínálva.
A hagyományos fehér OLED-ek kihívásai
A jelenleg használt fehér OLED-ek előállítása során a gyártók három különböző színű dopánst – vöröset, zöldet és kéket – kevernek össze, amelyek nehézfémeket tartalmaznak. Ezeket az anyagokat egy átlátszó indium-ón-oxid (ITO) réteggel kombinálják, amely elektródaként szolgál. A dopánsok pontos arányú keverésével a készülék fehér fényt bocsát ki.
Ez a folyamat azonban számos problémával jár:
- Magas költségek: A nehézfémeket tartalmazó dopánsok és az ITO réteg előállítása drága.
- Környezetterhelés: A nehézfémek használata nem fenntartható, és hulladékot termel.
- Bonyolult gyártási folyamat: Az RGB színek pontos keverése összetett technológiát igényel.
Az új innováció: ITO-mentes, mikroüreges fehér OLED
A Turku Egyetem kutatói egy forradalmian új megközelítést dolgoztak ki a fehér OLED-ek előállítására. Az új technológia alapja egy standard égkék színű, fémmentes TADF molekula, az úgynevezett DMAC-DPS. Ezt a molekulát egy apró optikai „tükrös csarnok”, vagyis mikroüreg segítségével alakítják át fehér fénnyé.
Miben különbözik ez az új eszköz?
- ITO-mentes kialakítás: Az eszköz tetején kibocsátó (top-emitting) kialakítású, ahol mindkét mikroüreg tükrét közönséges alumíniumból készítik, amelyek egyben elektródaként is funkcionálnak.
- Egykomponensű fénykibocsátó réteg: Csak a harmadik generációs DMAC-DPS molekulát használják, így elkerülhető a hagyományos gazda-vendég kémia és az RGB színkeverés bonyodalma.
- Könnyebb gyártás és alacsonyabb költségek: Egyszerűbb anyaghasználat és kevesebb lépés szükséges a készülék előállításához.
- Környezettudatosság: Nincs szükség nehézfémekre vagy ritka anyagokra.
A mikroüreg működési elve: apró tükrök játéka
A mikroüreget gyakran hasonlítják egy apró tükrös csarnokhoz, mivel a benne lévő fény többszörösen visszaverődik az alumínium tükrök között. Ez a visszaverődés lehetővé teszi a fény hullámhosszának finomhangolását az emissziós réteg vastagságának változtatásával.
Ezzel párhuzamosan az alumínium felületén terjedő elektromágneses hullámok – úgynevezett felületi plazmon polaritonok (SPP-k) – kölcsönhatásba lépnek a mikroüreg rezonanciáival. Ez a jelenség segít abban, hogy a kibocsátott fény spektruma kékből fehérré terjedjen ki.
Tunírozható fehér fény: melegfehértől hidegfehérig
Ezeknek az optikai hatásoknak köszönhetően az új OLED-technológia képes állítható fehér fényt előállítani 3 790 kelvintől (meleg fehér) egészen 5 050 kelvinig (hideg fehér), mindezt további anyagok hozzáadása nélkül.
“Az áttörésünk abban rejlik, hogy kevesebbel többet érünk el” – mondja Manish Kumar, a kutatás vezetője. “Megmutattuk, hogy nincs szükség bonyolult RGB színkeverésre ahhoz, hogy gyönyörű fehér fényt kapjunk. Egy gondosan megtervezett mikroüreg és felületi plazmonok segítségével egyetlen kék emitterből állíthatunk elő hangolható fehér OLED-et ITO nélkül, sokkal egyszerűbb rétegrenddel és már ismert anyagokkal.”
Következtetés: fenntarthatóbb jövő az OLED világításban
Az új mikroüreges, ITO-mentes fehér OLED technológia jelentős előrelépést jelent mind a gyártási költségek csökkentése, mind pedig a környezeti terhelés mérséklése terén. Az egyszerűbb anyaghasználat és konstrukció révén könnyebben elterjedhetnek ezek az eszközök prémium kijelzőkben és építészeti világításban egyaránt.
Összefoglalva:
- A hagyományos fehér OLED-ek bonyolult RGB keverést és ITO réteget igényelnek.
- A Turku Egyetem kutatói egyetlen kék TADF molekulával és mikroüreggel állítottak elő tunírozható fehér fényt.
- Az új eszköz ITO-mentes, alumínium tükrökkel működik elektródaként.
- A technológia fenntarthatóbb, olcsóbb és egyszerűbben gyártható.
- A kibocsátott fény színhőmérséklete 3 790 K-től 5 050 K-ig állítható be.
Ez az innováció ígéretes irányt mutat az OLED világítás jövőjében, ahol kevesebb anyagból többféle minőségű fényt lehet előállítani környezetbarát módon.