Een nieuwe buigbare organische lichtemitterende diode (OLED) die warm, kaarsachtig licht produceert met nauwelijks enige emissie bij blauwe golflengten, zou een plaats kunnen vinden in flexibele verlichting en slimme displays die 's nachts kunnen worden gebruikt zonder de biologische klok van het lichaam te verstoren. Het apparaat, een verbeterde versie van een apparaat dat onlangs is ontwikkeld door een team onderzoekers van de National Tsing Hua University in Taiwan, is gemaakt van een lichtgevende laag op een mica-substraat dat volledig vrij is van plastic.
Jwo-Huei Jou en Ying-Hao Chu van de afdeling Materials Science and Engineering van de National Tsing Hua University en collega's hebben onlangs OLEDS gepatenteerd die warm, wit licht produceren. Deze eerdere apparaten zenden echter nog steeds wat ongewenst blauw licht uit, wat de productie van het ‘slaaphormoon’ melatonine vermindert en daardoor het slaappatroon kan verstoren. Een ander probleem is dat deze OLED's van stevige materialen waren gemaakt en daarom niet flexibel waren.
Mica, een natuurlijk gelaagd mineraal
Eén manier om OLED's flexibel te maken is door ze op een plastic achterkant te plakken, maar de meeste kunststoffen kunnen niet herhaaldelijk worden gebogen – een voorwaarde voor flexibele toepassingen in de echte wereld. Jou, Chu en collega's besloten daarom een onderzoek te doen naar ruggen gemaakt van mica, een natuurlijk gelaagd mineraal dat kan worden gespleten tot buigbare, transparante platen.
De onderzoekers begonnen met het aanbrengen van een heldere indiumtinoxide (ITO)-film op een mica-plaat als anode van de LED. Vervolgens mengden ze een lichtgevend materiaal, N, N'-dicarbazol-1,1'-bifenyl, met rode en gele fosforescerende kleurstoffen om de lichtgevende laag van het apparaat te vervaardigen. Vervolgens hebben ze deze laag ingeklemd tussen elektrisch geleidende oplossingen met de anode aan de ene kant en een aluminiumlaag aan de andere kant om zo een flexibele OLED te creëren.
Uit tests is gebleken dat het mica-substraat, wanneer het is gecoat met een transparante geleider, robuust is tegen buigkrommingen van 1/5 mm-1 – een recordhoogte – en 50 buigcycli bij een buigradius van 000 mm. De OLED is ook zeer goed bestand tegen vocht en zuurstof en heeft een levensduur van 7.5% van vergelijkbare apparaten op glas.
“Romantisch” licht
Het nieuwe apparaat straalt helder, warm licht uit bij toepassing van een constante stroom. Dit licht bevat nog minder licht met een blauwe golflengte dan natuurlijk kaarslicht, melden Jou en Chu. Dit betekent dat de blootstellingslimiet voor mensen 47 seconden bedraagt, vergeleken met slechts 000 seconden voor een koudwitte tegenhanger, volgens de berekeningen van het team. Dit betekent dat bij een persoon die gedurende 320 uur aan de OLED wordt blootgesteld, de melatonineproductie met ongeveer 1.5% wordt onderdrukt, vergeleken met 1.6% voor een koudwitte compacte fluorescentielamp in dezelfde periode.
Dikke OLED's kunnen ook een hoge lichtuitstralingsefficiëntie hebben
“We hebben een OLED vervaardigd die een psychologisch warm maar fysiek koel, verzengend romantisch kaarsachtig licht uitstraalt op een buigbaar mica-substraat met behulp van onze gepatenteerde OLED-technologie voor kaarslicht”, vertelt Jou. Natuurkunde wereld. “Deze technologie zou ontwerpers en kunstenaars meer vrijheid kunnen bieden bij het ontwerpen van variabele verlichtingssystemen die dankzij hun flexibiliteit in verschillende ruimtes passen.”
De onderzoekers hopen nu hun OLED's volledig transparant te maken. “Als ze aangestoken waren, waren deze OLED’s bij kaarslicht van beide kanten te zien”, zegt Chu.
Het huidige werk is gedetailleerd in Door ACS toegepaste elektronische materialen.
