Nanotech OLED-elektrode frigiver 20 % mere lys, kan reducere skærmens strømforbrug

En ny elektrode, der kunne frigøre 20 % mere lys fra organiske lysemitterende dioder, er blevet udviklet ved University of Michigan. Det kan hjælpe med at forlænge batterilevetiden på smartphones og bærbare computere, eller gør næste generations fjernsyn og skærme meget mere energieffektive.

Tilgangen forhindrer lys i at blive fanget i den lysemitterende del af en OLED, gør det muligt for OLED'er at bevare lysstyrken, mens de bruger mindre strøm. Ud over, elektroden er let at passe ind i eksisterende processer til fremstilling af OLED-skærme og lysarmaturer.

"Med vores tilgang, du kan gøre det hele i det samme vakuumkammer, " sagde L. Jay Guo, U-M professor i elektro- og computerteknik og tilsvarende forfatter til undersøgelsen.

Medmindre ingeniører griber ind, omkring 80 % af lyset produceret af en OLED bliver fanget inde i enheden. Det gør det på grund af en effekt kendt som bølgeføring. I det væsentlige, de lysstråler, der ikke kommer ud af enheden i en vinkel tæt på vinkelret, reflekteres tilbage og ledes sidelæns gennem enheden. De ender med at gå tabt inde i OLED'en.

En god del af det tabte lys er simpelthen fanget mellem de to elektroder på hver side af lys-emitteren. En af de største forbrydere er den gennemsigtige elektrode, der står mellem det lysemitterende materiale og glasset, typisk lavet af indiumtinoxid (ITO). I en laboratorieenhed, du kan se fanget lys skyde ud af siderne i stedet for at rejse igennem til beskueren.

"Ubehandlet, det er det stærkeste bølgeledende lag i OLED, " sagde Guo. "Vi ønsker at løse den grundlæggende årsag til problemet."

Ved at udskifte ITO'en med et lag sølv på kun fem nanometer tykt, aflejret på et frølag af kobber, Guos team opretholdt elektrodefunktionen, mens de helt eliminerede bølgeføringsproblemet i OLED-lagene.

"Industrien kan muligvis frigøre mere end 40% af lyset, dels ved at bytte de konventionelle indiumtinoxidelektroder til vores lag af gennemsigtigt sølv i nanoskala, " sagde Changyeong Jeong, førsteforfatter og en ph.d. kandidat i el- og computeringeniør.

Denne fordel er vanskelig at se, selvom, i et relativt simpelt laboratorieapparat. Selvom lyset ikke længere styres i OLED-stakken, at frigjort lys stadig kan reflekteres fra glasset. I industrien, ingeniører har måder at reducere denne refleksion på – at skabe ujævnheder på glasoverfladen, eller tilføjer gittermønstre eller partikler, der vil sprede lyset i hele glasset.

"Nogle forskere var i stand til at frigøre omkring 34% af lyset ved at bruge ukonventionelle materialer med specielle emissionsretninger eller mønstrede strukturer, " sagde Jeong.

For at bevise, at de havde elimineret bølgeføringen i lysudsenderen, Guos team måtte stoppe lyset, der fangede glasset, også. De gjorde dette med en eksperimentel opsætning ved hjælp af en væske, der havde samme brydningsindeks som glas, såkaldt indeks-matchende væske - en olie i dette tilfælde. Denne "indeks-matching" forhindrer den refleksion, der sker ved grænsen mellem højindeksglas og lavindeksluft.

Når de havde gjort dette, de kunne se på deres forsøgsopstilling fra siden og se, om der kom lys fra siden. De fandt ud af, at kanten af ​​det lysemitterende lag var næsten helt mørk. På tur, lyset, der kom gennem glasset, var omkring 20 % stærkere.

Fundet er beskrevet i journalen Videnskabens fremskridt , i et papir med titlen, "Bekæmpelse af lysindfangning i organiske lysemitterende dioder ved fuldstændig eliminering af bølgeledertilstande."

Denne forskning blev finansieret af Zenithnano Technology, et firma, som Guo var med til at stifte for at kommercialisere sit laboratoriums opfindelser af gennemsigtige, fleksible metalelektroder til skærme og touchskærme.

University of Michigan har ansøgt om patentbeskyttelse. Enheden blev bygget i Lurie Nanofabrication Facility.