Nieuwe oled-technologie voor goedkopere en efficiëntere smartphone-displays

Een van de belangrijkste problemen van oled-panelen is dat slechts een kwart van de elektrische energie die wordt geleverd aan een pixel daadwerkelijk wordt omgezet in licht. Het rendement kan worden verhoogd tot een acceptabel niveau door het toevoegen van materialen als platina en iridium aan de matrix, maar dat geeft een aanzienlijke kostenverhoging.

Kwantummechanisch

De verbetering van de universiteit van Bonn komt door een zorgvuldige bestudering van de kwantummechanische principes die de basis vormen van deze displaytechnologie. Oled-panelen zijn samengesteld uit moleculen in een geleidende en emitterende laag, tussen een anode en een kathode. Van de kathode naar de anode loopt een elektrische stroom door de organische moleculen. Daardoor worden elektronen weggehaald uit de geleidende  laag en ze bieden zo een opening voor elektronen uit de emitterende laag. Telkens als een elektron een van deze gaten vult geeft het energie af in de vorm van licht.

Dat is althans de manier waarop het zou moeten werken, maar er zijn meer zaken dan positieve en negatieve ladingen waarmee rekening moet worden gehouden. Ook de spin, of het magnetische moment, van de deeltjes is van groot belang. De meeste ladingen die door de stroom worden geproduceerd hebben dezelfde spinrichting en zullen elkaar afstoten, wat resulteert in energieverlies in de vorm van warmte. Daardoor wordt slechts een kwart van de energie omgezet in licht. In hun nieuwe onderzoek  hebben de wetenschappers een organische laag ontwikkeld die het rendement van de oled verhoogt door  gewoonweg te wachten op de elektronen.

Energie vasthouden

Het doel van de kostbare platina lagen in huidige oled’s is om, als een soort magneet,  te morrelen aan het spinmoment van de deeltjes, zodat er meer worden omgezet in licht. Dat is nodag om de spin versneld van po;arisatierichting te laten veranderen. Traditionele organische moleculen kunnen energie niet lang genoeg opslaan om de spin spontaan te laten omkeren – wat in principe uiteindelijk gebeurt. De nieuwe organische moleculen uit Bonn houden simpelweg de energie wat langer vast, zodat gebruik kan worden gemaakt van de natuurlijke verandering van de spin en met dezelfde energie meer licht kan worden gegenereerd..

Als platina en iridium niet meer nodig zijn worden de panelen aanzienlijk goedkoper en makkelijker te produceren. Dat zou voor consumenten veel verschil maken: het beeldscherm van een smartphone vertegenwoordigt vaak de helft van de totale kostprijs.

 "Metal-Free OLED Triplet Emitters by Side-Stepping Kasha’s Rule" doi: 10.1002/anie.201307601