Die Forscher entwickelten ein theoretisches Modell, das einen erheblichen Anstieg der Helligkeit organischer lichtemittierender Dioden (OLEDs) vorhersagt, indem neue Quantenzustände genannt werden, die als Polaritonen bezeichnet werden. Die Integration von Polaritonen in OLEDs erfordert effektiv die Entdeckung neuer Materialien und macht die praktische Implementierung zu einer aufregenden Herausforderung.
Die OLED-Technologie ist zu einer häufigen Lichtquelle in einer Vielzahl von High-End-Display-Geräten wie Smartphones, Laptops, Fernsehgeräten oder intelligenten Uhren geworden.
Während OLEDs mit ihrer Flexibilität und Umweltfreundlichkeit schnell Lichtanwendungen umformen, können sie bei der Umwandlung des elektrischen Stroms in Licht ziemlich langsam sein, wobei nur eine Wahrscheinlichkeit von 25% bei der effizienten und schnellen Ausgabe von Photonen und schnell abgibt. Letzteres ist ein wichtiger Zustand, um die Helligkeit von OLEDs zu steigern, die tendenziell dimmer sind als andere Lichttechnologien.
Forscher der University of Turku, Finnland und der Cornell University in den USA haben nun ein Vorhersagemodell vorgeschlagen, um dieses Problem zu überwinden. Ihre Forschung ist veröffentlicht In Fortgeschrittene optische Materialien.
OLEDs sind elektronische Komponenten aus Verbindungen auf organischer Kohlenstoffbasis, die Licht erzeugen, wenn ein elektrischer Strom auf sie aufgetragen wird. In OLED -Displays emittieren die Pixel selbst Licht, im Gegensatz zu flüssigen Kristallanzeigen, die LED -Hintergrundbeleuchtung verwenden.
Wenn die organischen Emitter zwischen zwei halbtransparenten Spiegeln eingeklemmt sind, können sie mit dem begrenzten Licht koppeln und neue hybride Zustände von Licht und Materie erzeugen, die als Polaritonen bezeichnet werden.
Durch die Feinabstimmung dieser Zustände ist es möglich, einen Sweet Spot zu finden, an dem die verbleibenden 75% dunklen Zustände stattdessen zu hellen Polaritonen werden.
„Während die allgemeine Idee, Polaritonen in der OLED -Technologie zu verwenden, nicht vollständig original ist, fehlte eine Theorie, die die Grenzen der Leistungsgewinne untersucht. In dieser Arbeit haben wir sorgfältig untersucht, wo der Polariton Sweet Spot in verschiedenen Szenarien liegt.
„Wir fanden heraus, dass die Stärke des polaritonischen Effekts in der Leistung von OLEDS von der Anzahl der gekoppelten Moleküle abhängt. Je weniger, desto besser“, sagt Associate Professor Konstantinos Daskalakis von der University of Turku.
„Mit den von uns untersuchten Molekülen und einem einzigen gekoppelten Molekül verbesserte sich die Effizienz erheblich.
Bei einer großen Anzahl von Molekülen war der polaritonische Effekt vernachlässigbar. Daher kann die Dark-to-Bright-Umwandlungsrate der heutigen OLEDs nicht einfach durch Ausrüsten mit Spiegeln verbessert werden.
„Die nächste Herausforderung besteht darin, praktikable Architekturen zu entwickeln, die eine starke Kopplung von Einzelmolekülen ermöglichen oder neue Moleküle erfinden, die auf Polariton-OLEDs zugeschnitten sind. Beide Ansätze sind jedoch eine Herausforderung, aber infolgedessen könnten die Effizienz und Helligkeit von OLED-Displays erheblich verbessert werden“, erklärt Daskalakis.
Die weit verbreitete Einführung von OLEDs wurde durch Effizienz behindert, aber vor allem durch Helligkeitsbeschränkungen, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen anorganischen LEDs. Die Ergebnisse dieser Studie bieten einen Weg nach vorne und legen die Grundlage für OLEDs, die nicht nur effizienter sind, sondern auch in der Lage sind, Leistungsniveaus zu erreichen, die zuvor als unmöglich angesehen werden können.
Weitere Informationen:
Olli Siltanen et al. Er erhöht die Effizienz von Polariton -OLEDs in und jenseits des Unterraums der Einzelregelung. Fortgeschrittene optische Materialien (2025). Doi: 10.1002/adom.202403046