Un equipo de investigación de la Universidad de Colonia (Alemania) y la Universidad de St Andrews (Escocia) ha demostrado en un nuevo estudio cómo se puede utilizar un concepto físico fundamental para aumentar el brillo del color de las pantallas de teléfonos inteligentes, computadoras o televisores sin cortes de energía. eficiencia.
Los diodos orgánicos emisores de luz (OLED) han conquistado el mercado de las pantallas en los últimos años, desde teléfonos inteligentes de alta resolución hasta pantallas de televisión del tamaño de una pared. Sin embargo, la industria y la ciencia enfrentan varios desafíos para crear la próxima generación de dispositivos con una saturación de color, brillo y eficiencia aún mayores. Las moléculas orgánicas de las que están hechos los OLED tienen espectros de emisión intrínsecamente amplios, una propiedad que limita el espacio de color y la saturación disponibles para las pantallas de gama alta. Se pueden usar filtros de color o resonadores ópticos para reducir artificialmente los espectros de emisión de los OLED para evitar este problema. Sin embargo, esto se produce a expensas de la eficiencia o conduce a una fuerte dependencia del color percibido en el ángulo de visión.
Los investigadores de las dos universidades ahora han demostrado que un principio científico fundamental, el fuerte acoplamiento de la luz y la materia, se puede utilizar para cambiar los espectros de emisión de los OLED y evitar el cambio de color en ángulos de visión oblicuos. Cuando los fotones (luz) y los excitones (materia) exhiben una interacción suficientemente grande entre sí, pueden acoplarse fuertemente, creando los llamados polaritones de excitón. El principio se puede comparar con la energía transferida entre dos péndulos acoplados, excepto que aquí es tanto la luz como la materia las que se acoplan entre sí e intercambian energía continuamente. Estos polaritones finalmente emiten luz nuevamente. Al incrustar toda la pila de capas del OLED entre espejos delgados hechos de materiales metálicos, que ya se usan ampliamente en la industria de las pantallas, el acoplamiento entre la luz y el material orgánico puede mejorarse significativamente. Sin embargo, hasta ahora, el fuerte acoplamiento en los OLED ha llevado inevitablemente a una baja eficiencia eléctrica. Para evitar esto, los investigadores agregaron una película delgada separada de moléculas fuertemente absorbentes de luz similares a las que ya se usan en las células solares orgánicas, pero no en los OLED. La capa adicional maximizó el efecto del fuerte acoplamiento, pero sin reducir significativamente la eficiencia de las moléculas emisoras de luz en el OLED.
« Al generar polaritones, podemos transferir algunas de las propiedades ventajosas de la materia a nuestros OLED, incluida su dependencia angular significativamente menor, de modo que la impresión de color de una pantalla permanezca brillante y estable desde cualquier perspectiva », dijo el Dr. Andreas Mischok, primer autor del estudio.
Aunque en el pasado se informó sobre los OLED basados en polaritones, su eficiencia energética y brillo han sido bajos. Esto ha impedido aplicaciones prácticas y las ha mantenido principalmente confinadas a la investigación básica. Con la nueva estrategia, el equipo ahora ha realizado con éxito OLED basados en polaritón con niveles de eficiencia y brillo adecuados para la aplicación práctica por primera vez.
El profesor Malte Gather, que dirigió el estudio, cree : « Con una eficiencia y un brillo comparables a los OLED que se utilizan en las pantallas comerciales, pero con una saturación y una estabilidad del color significativamente mejoradas, nuestros OLED basados en polaritones son de gran interés para la industria de las pantallas. »
La producción bajo demanda y eficiente de una gran cantidad de polaritones no solo es relevante para la próxima generación de pantallas, sino que también se puede utilizar para una amplia gama de otras aplicaciones, desde láseres hasta computación cuántica.