Un nuovo elettrodo che potrebbe liberare il 20% in più di luce dai diodi organici a emissione di luce è stato sviluppato presso l'Università del Michigan. Potrebbe aiutare a prolungare la durata della batteria di smartphone e laptop, o rendere televisori e display di nuova generazione molto più efficienti dal punto di vista energetico.

L'approccio impedisce alla luce di essere intrappolata nella parte che emette luce di un OLED, consentendo agli OLED di mantenere la luminosità utilizzando meno energia. Inoltre, l'elettrodo è facile da inserire nei processi esistenti per la realizzazione di display OLED e lampade.

"Con il nostro approccio, puoi fare tutto nella stessa camera a vuoto, " ha detto L. Jay Guo, Professore UM di ingegneria elettrica e informatica e corrispondente autore dello studio.

A meno che gli ingegneri non agiscano, circa l'80% della luce prodotta da un OLED rimane intrappolata all'interno del dispositivo. Lo fa a causa di un effetto noto come guida d'onda. Essenzialmente, i raggi luminosi che non escono dal dispositivo con un angolo vicino alla perpendicolare vengono riflessi all'indietro e guidati lateralmente attraverso il dispositivo. Si perdono all'interno dell'OLED.

Una buona parte della luce persa è semplicemente intrappolata tra i due elettrodi su entrambi i lati dell'emettitore di luce. Uno dei maggiori colpevoli è l'elettrodo trasparente che si trova tra il materiale che emette luce e il vetro, tipicamente fatto di ossido di indio e stagno (ITO). In un dispositivo di laboratorio, puoi vedere la luce intrappolata sparare dai lati invece di viaggiare attraverso lo spettatore.

"Non trattati, è lo strato di guida d'onda più forte nell'OLED, " Guo ha detto. "Vogliamo affrontare la causa principale del problema".

Sostituendo l'ITO con uno strato di argento spesso appena cinque nanometri, depositato su uno strato di seme di rame, Il team di Guo ha mantenuto la funzione dell'elettrodo eliminando del tutto il problema della guida d'onda negli strati OLED.

"L'industria potrebbe essere in grado di liberare più del 40% della luce, in parte scambiando i convenzionali elettrodi di ossido di indio e stagno con il nostro strato su scala nanometrica di argento trasparente, " disse Changyeong Jeong, primo autore e un dottorato di ricerca. candidato in ingegneria elettrica e informatica.

Questo vantaggio è difficile da vedere, anche se, in un dispositivo di laboratorio relativamente semplice. Anche se la luce non è più guidata nello stack OLED, che la luce liberata può ancora essere riflessa dal vetro. Nell'industria, gli ingegneri hanno modi per ridurre quel riflesso, creando protuberanze sulla superficie del vetro, o aggiungendo motivi a griglia o particelle che disperdano la luce in tutto il vetro.

"Alcuni ricercatori sono stati in grado di liberare circa il 34% della luce utilizzando materiali non convenzionali con direzioni di emissione speciali o strutture di patterning, " ha detto Jeong.

Per dimostrare di aver eliminato la guida d'onda nell'emettitore di luce, La squadra di Guo ha dovuto fermare la luce che intrappolava il vetro, pure. Lo hanno fatto con un allestimento sperimentale utilizzando un liquido che aveva lo stesso indice di rifrazione del vetro, il cosiddetto fluido indice di corrispondenza, un olio in questo caso. Quella "corrispondenza dell'indice" impedisce il riflesso che si verifica al confine tra il vetro ad alto indice e l'aria a basso indice.

Una volta fatto questo, potevano guardare il loro allestimento sperimentale di lato e vedere se la luce veniva lateralmente. Hanno scoperto che il bordo dello strato luminescente era quasi completamente scuro. A sua volta, la luce che passava attraverso il vetro era circa il 20% più luminosa.

La scoperta è descritta nella rivista Progressi scientifici , in un documento intitolato, "Affrontare l'intrappolamento della luce nei diodi organici a emissione di luce mediante la completa eliminazione delle modalità di guida d'onda".

Questa ricerca è stata finanziata da Zenithnano Technology, una società che Guo ha co-fondato per commercializzare le invenzioni del suo laboratorio di trasparenti, elettrodi metallici flessibili per display e touchscreen.

L'Università del Michigan ha chiesto la protezione del brevetto. Il dispositivo è stato costruito nel Lurie Nanofabrication Facility.