По сравнению с конкурентами, дисплеи на основе органических светодиодов (OLED) могут обеспечивать более чёткое изображение, более высокую частоту обновления и более широкие углы обзора. Однако у них также может быть меньший срок службы и более низкая пиковая яркость из-за ограниченной стабильности и эффективности OLED.
Два исследования пролили свет на ранее неопределённые процессы, ответственные за эти недостатки [1, 2]. Это улучшенное понимание может помочь учёным создать более эффективные OLED.
Принцип работы OLED
В OLED электроны и дырки (вакансии электронов) образуют пары в возбуждённых состояниях, известных как экситоны. Если экситон имеет полный спин 0, он называется синглетом и быстро переходит в основное состояние, излучая фотон. Но если у него спин 1, он называется триплетом и обычно теряет свою энергию в виде тепла, прежде чем сможет перейти.
Каждая команда сосредоточилась на типе OLED, в котором другой механизм преобразует эту иначе теряемую энергию в свет. Оба типа страдают от низкой эффективности при высокой яркости и от деградации из-за вредного взаимодействия триплетов с синглетами, с другими триплетами и с квазичастицами, называемыми поляронами.
Исследование Герта-Яна Ветелаэра
Герт-Ян Ветелаэр из Института полимерных исследований Макса Планка в Германии рассмотрел OLED, в которых используется процесс, известный как термически активируемая замедленная флуоресценция [1]. Здесь после задержки колебания температуры окружающей среды преобразуют триплеты в излучающие фотоны синглеты.
В своей теоретической работе Ветелаэр вывел новое выражение для времени жизни триплетов в этих OLED. Он обнаружил, что это время жизни определяет стабильность и эффективность OLED при высокой яркости и хорошо аппроксимируется величиной, которую можно легко измерить в лаборатории.
Эти результаты предполагают простой способ прогнозирования эффективности таких OLED.
Исследование Клинта ван Хоусела
Тем временем Клинт ван Хоусел и его коллеги из Технологического университета Эйндховена в Нидерландах проанализировали OLED, содержащие атомы тяжёлых металлов [2]. Эти атомы индуцируют сильную спин-орбитальную связь, которая позволяет триплетам напрямую излучать фотоны, хотя и медленнее, чем это делают синглеты.
В своём теоретическом исследовании учёные обнаружили, что неблагоприятные взаимодействия триплет-полярон в этих OLED более сложны, чем считалось ранее. Вместо того чтобы включать только диполь-дипольные взаимодействия, эти взаимодействия также включают, а иногда и преобладают, упущенные из виду диполь-квадрупольные взаимодействия.
Это открытие устраняет давнее несоответствие между теорией и экспериментом и может привести к созданию более точных моделей этих OLED.
Автор
— Райан Уилкинсон
Райан Уилкинсон — ответственный редактор журнала Physics Magazine, базируется в Дареме, Великобритания.