En ny bøybar organisk lysemitterende diode (OLED) som produserer varmt, stearinlyslignende lys med nesten ingen emisjoner ved blå bølgelengder kan finne en plass i fleksibel belysning og smarte skjermer som kan brukes om natten uten å forstyrre kroppens biologiske klokke. Enheten, som er en forbedret versjon av en nylig utviklet av et team av forskere fra National Tsing Hua University i Taiwan, er laget av et lysemitterende lag på et glimmersubstrat som er helt fritt for plast.
Jwo-Huei Jou og Ying-Hao Chu ved National Tsing Hua University's Department of Materials Science and Engineering og kolleger har nylig patentert OLEDS som produserer varmt, hvitt lys. Imidlertid avgir disse tidligere enhetene fortsatt noe uønsket blått lys, noe som reduserer produksjonen av "søvnhormonet" melatonin og kan derfor forstyrre søvnmønsteret. Et annet problem er at disse OLED-ene var laget av solide materialer og derfor ikke var fleksible.
Glimmer, et naturlig lagdelt mineral
En måte å gjøre OLED-er fleksible på er å lime dem på en plastbakside, men de fleste plaster kan ikke bøyes gjentatte ganger - en forutsetning for fleksible applikasjoner i den virkelige verden. Jou, Chu og kolleger bestemte seg derfor for å undersøke underlag laget av glimmer, et naturlig lagdelt mineral som kan spaltes til bøyelige, gjennomsiktige ark.
Forskerne begynte med å deponere en klar indium tinnoksid (ITO) film på et glimmerark som LED-anoden. De blandet deretter et selvlysende materiale, N,N'-dikarbazol-1,1'-bifenyl, med røde og gule fosforescerende fargestoffer for å fremstille enhetens lysemitterende lag. Deretter klemte de dette laget mellom elektrisk ledende løsninger med anoden på den ene siden og et aluminiumslag i den andre for å lage en fleksibel OLED.
Tester viste at når det er belagt med en gjennomsiktig leder, er glimmersubstratet robust mot bøyekrumninger på 1/5 mm-1 – rekordhøye – og 50 000 bøyesykluser ved en bøyeradius på 7.5 mm. OLED-en er også svært motstandsdyktig mot fuktighet og oksygen og har en levetid som er 83 % av lignende enheter på glass.
"Romantisk" lys
Den nye enheten avgir sterkt, varmt lys ved påføring av en konstant strøm. Dette lyset inneholder enda mindre blåbølgelengdelys enn naturlig stearinlys, rapporterer Jou og Chu, noe som betyr at eksponeringsgrensen for mennesker er 47 000 sekunder sammenlignet med bare 320 s for en kald-hvit motpart, ifølge teamets beregninger. Dette betyr at en person som eksponeres for OLED i 1.5 timer vil se sin melatoninproduksjon undertrykt med omtrent 1.6 %, sammenlignet med 29 % for en kald-hvit kompaktlysrør i samme periode.
Tykke OLED-er kan også ha høy lysemitterende effektivitet
"Vi har laget en OLED som sender ut et psykologisk varmt, men fysisk kjølig, sviende fritt romantisk stearinlys-lignende lys på et bøyelig glimmersubstrat ved å bruke vår patenterte stearinlys OLED-teknologi," forteller Jou Fysikkens verden. "Denne teknologien kan gi designere og kunstnere mer frihet til å designe variable lyssystemer som passer inn i forskjellige rom, takket være deres fleksibilitet."
Forskerne håper nå å gjøre OLED-ene deres helt gjennomsiktige. "Når de er tent, kan disse OLED-ene med levende lys sees fra begge sider," sier Chu.
Det nåværende arbeidet er detaljert i ACS-anvendt elektronisk materiale.
