Nowa podatna na zginanie organiczna dioda elektroluminescencyjna (OLED), która wytwarza ciepłe, przypominające świecę światło, prawie bez emisji na falach niebieskich, może znaleźć miejsce w elastycznym oświetleniu i inteligentnych wyświetlaczach, które mogą być używane w nocy bez zakłócania zegara biologicznego organizmu. Urządzenie, które jest ulepszoną wersją urządzenia opracowanego niedawno przez zespół naukowców z National Tsing Hua University na Tajwanie, jest wykonane z warstwy emitującej światło na podłożu z miki, które jest całkowicie wolne od plastiku.
Jwo-Huei Jou i Ying-Hao Chu z Wydziału Materiałoznawstwa i Inżynierii Uniwersytetu Tsing Hua wraz z kolegami niedawno opatentowali diody OLED, które wytwarzają ciepłe, białe światło. Jednak te wcześniejsze urządzenia nadal emitują niepożądane niebieskie światło, które zmniejsza produkcję „hormonu snu” melatoniny, a zatem może zakłócać wzorce snu. Kolejną kwestią jest to, że te diody OLED zostały wykonane z solidnych materiałów i dlatego nie były elastyczne.
Mika, naturalny minerał warstwowy
Jednym ze sposobów na uelastycznienie diod OLED jest wklejenie ich na plastikowy podkład, ale większości tworzyw sztucznych nie można wielokrotnie zginać – warunek wstępny dla elastycznych zastosowań w świecie rzeczywistym. Dlatego Jou, Chu i koledzy postanowili zbadać podkłady wykonane z miki, naturalnego minerału warstwowego, który można rozciąć na giętkie, przezroczyste arkusze.
Naukowcy rozpoczęli od nałożenia przezroczystej warstwy tlenku indowo-cynowego (ITO) na arkusz miki jako anody LED. Następnie zmieszali materiał luminescencyjny, N, N'-dikarbazolo-1,1'-bifenyl, z czerwonym i żółtym barwnikiem fosforyzującym do wytwarzania warstwy emitującej światło urządzenia. Następnie umieścili tę warstwę między rozwiązaniami przewodzącymi prąd elektryczny z anodą po jednej stronie i warstwą aluminium po drugiej, aby stworzyć elastyczny OLED.
Testy wykazały, że po pokryciu przezroczystym przewodnikiem podłoże mikowe jest odporne na krzywizny gięcia 1/5 mm-1 – rekordowo wysoki – i 50 000 cykli gięcia przy promieniu gięcia 7.5 mm. OLED jest również bardzo odporny na wilgoć i tlen, a jego żywotność wynosi 83% podobnych urządzeń na szkle.
Światło „romantyczne”
Nowe urządzenie emituje jasne, ciepłe światło pod wpływem stałego prądu. Według obliczeń zespołu, światło to zawiera jeszcze mniej światła o długości fali niebieskiej niż naturalne światło świec, co oznacza, że według obliczeń zespołu limit ekspozycji dla ludzi wynosi 47 000 sekund w porównaniu z zaledwie 320 s w przypadku zimnego białego odpowiednika. Oznacza to, że u osoby wystawionej na działanie OLED przez 1.5 godziny produkcja melatoniny spadłaby o około 1.6% w porównaniu z 29% w przypadku zimnej, białej kompaktowej lampy fluorescencyjnej w tym samym okresie.
Grube diody OLED mogą również mieć wysoką wydajność emitowania światła
„Wyprodukowaliśmy OLED emitujący psychologicznie ciepłe, ale fizycznie chłodne, wolne od przypalenia romantyczne światło przypominające świecę na giętkim podłożu z miki przy użyciu naszej opatentowanej technologii OLED przy świecach”, mówi Jou Świat Fizyki. „Ta technologia może zapewnić projektantom i artystom większą swobodę w projektowaniu zmiennych systemów oświetleniowych, które pasują do różnych przestrzeni, dzięki ich elastyczności”.
Naukowcy mają teraz nadzieję, że ich diody OLED będą całkowicie przezroczyste. „Po zapaleniu te diody OLED przy świecach można było zobaczyć z obu stron” – mówi Chu.
Niniejsza praca jest szczegółowo opisana w: Materiały elektroniczne stosowane w ACS.
