Нанотехнология улучшает яркость OLED на 58% и контрастность — на 400%

Принстонскими физиками разработан метод повышения яркости и экономичности светодиодов, широко используемых в дисплеях портативных устройств и осветительных приборах.

Несмотря на то, что светодиодные источники значительно превосходят по эффективности лампы накаливания или флюоресцентные лампы «дневного света», в своем рудиментарном виде LED излучает лишь от 2 до 4% генерируемого света. Добавляя линзы, металлические рефлекторы и другие структуры в высококачественных органических светодиодах степень извлечения света повышают до 38%.

Таким образом, определенно остается простор для дальнейшего улучшения, не говоря уже о том, что рефлекторы и линзы отражают и внешний свет, снижая контрастность изображения LED-дисплеев. Инженеры пытаются бороться с «замыливанием» дисплея добавляя поглотители, но последние поглощают также и светодиодное излучение, что может вести к снижению яркости и эффективности таких устройств вплоть до 50%.

Решение, представленное командой профессора электротехники Стивена Чоу (Stephen Chou) на страницах Advanced Functional Materials, состоит в использовании новой наноструктуры — плазмонной полости с массивом субволновых отверстий (plasmonic cavity with subwavelength hole-array, PlaCSH).

Слой светоизлучающего материала толщиной около 100 нм они поместили в полость, одна из поверхностей которой сделана из металлической пленки, а другая представляет собой металлическую сетку, сплетенную из проводов шириной 20 нм, с размером ячейки 200 нм.

С помощью PlaCSH исследователи довели эффективность извлечения света, генерируемого органическими LED (состоящими из гибких слоев углеродных материалов) до 60%, что на 58% больше, чем у самых высококачественных современных OLED. При этом контрастность картинки увеличивается на 400% по сравнению с лучшими альтернативными методами.

Повышение яркости позволяет решить и актуальную для стандартных LED проблему их нагрева поглощаемым излучением. По прогнозам авторов, их открытие сулит аналогичный выигрыш и для наиболее распространенных сегодня светодиодов, сделанных из неорганических материалов.

Помимо вывода света из LED PlaCSH заменяет собой обычные хрупкие прозрачные электроды, позволяя получать гораздо более гибкие дисплеи, которые, в буквальном смысле, можно вшивать в одежду.

Для изготовления модифицированных светодиодов подходит изобретенная Чоу в 1995 г. простая и очень дешевая технология наноимпринтинга, сходная с обычной типографской печатью.

Авторы, продемонстрировавшие в данной работе действие PLaCSH на примере зеленых OLED, готовятся реализовать эту наноструктуру в синих и красных, а также в неорганических светодиодах на основе кремния.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365