Горячее производство повысило энергоэффективность OLED-экранов

Исследователи из Испании и Германии разработали новый метод производства органических светодиодов, позволяющий значительно увеличить эффективность их излучения. Этого удалось добиться, не меняя материалы и конструкцию диода, рассказывают ученые в журнале Science Advances.

Одно из основных применений органических светодиодов (OLED) — экраны в смартфонах. Они имеют бо́льшую яркость и контрастность, чем жидкокристаллические экраны, но, Несмотря на довольно высокую эффективность работы они все равно, как правило, остаются основным потребителем энергии аккумулятора смартфона. Из-за за этого ученые продолжают совершенствовать технологию создания органических светодиодов и повышать их энергоэффективность. Кроме того, даже у самых современных серийных OLED-экранов есть серьезный недостаток — они подвержены относительно быстрому выгоранию, при котором их яркость постепенно уменьшается, причем с разной скоростью для разных пикселей в одном экране.

Ученые под руководством Себастьяна Рейнеке (Sebastian Reineke) из Дрезденского технического университета модифицировали метод производства органических светодиодов, что позволило увеличить их эффективность и срок работы. Обычно органические светодиоды создаются из нескольких слоев, последовательно осаждаемых на подложку и друг на друга. Ученые решили изменить параметры химического осаждения слоев диода, делая это при температуре, составляющей 85 процентов от температуры стеклования полимера, из которого состоит слой. Как показывают предыдущие работы, материалы, получаемые при таких условиях имеют большую термодинамическую стабильность и называются ультрастабильными стеклами.

Исследователи выбрали разработанную ранее другими учеными схему органического светодиода, в которой на стеклянную подложку по очереди осаждаются слои из разных материалов. Первые слои авторы осаждали без нагревания, а перед осаждением активного слоя подложка нагревали до разных температур для разных образцов, в том числе и до 66 градусов Цельсия, составляющих 85 процентов от температуры стеклования излучающего слоя — обычно OLED производят при условно комнатной температуре в районе 30 градусов.

Получив множество образов светодиодов разных цветов и произведенных при разных температурах, авторы протестировали их свойства. Внешняя квантовая эффективность (отношение числа излученных фотонов к числу прошедших через переход носителей заряда) светодиодов, в которых излучающий слой наносился при 85 процентах от температуры стеклования, оказалась гораздо выше, чем у светодиодов, в которой этот слой наносился при комнатной температуре. Для красного светодиода на 15 процентов выше, для зеленого на 22 и для синего на 163 процента.

Кроме того, ученые протестировали другой важный параметр светодиодов — их долговечность. Для этого исследователи сравнили «высокотемпературные» OLED со светодиодами, созданными при температуре в 31 градус. При яркости в тысячу кандел на квадратный метр (для сравнения, в современных смартфонах максимальная яркость обычно составляет несколько сотен кандел на квадратный метр) зеленый светодиод, произведенный при высокой температуре, потерял 30 процентов от своей яркости, проработав на 86 процентов дольше обычного OLED, а красный на 119 дольше. Стоит отметить, что в обоих случаях речь идет о потере яркости всего за несколько десятков часов, а синий светодиод авторы не тестировали из-за нестабильного излучающего вещества.

В прошлом году ученые из США и Германии разработали новый метод легирования материалов для органических светодиодов, позволяющий на несколько порядков повысить их проводимость, а следовательно, и их энергоэффективность.

Григорий Копиев