En ny böjbar organisk lysdiod (OLED) som producerar varmt, ljusliknande ljus med knappt några emissioner vid blå våglängder kan hitta en plats i flexibel belysning och smarta displayer som kan användas på natten utan att störa kroppens biologiska klocka. Enheten, som är en förbättrad version av en som nyligen utvecklats av ett team av forskare från National Tsing Hua University i Taiwan, är gjord av ett ljusemitterande skikt på ett glimmersubstrat som är helt fritt från plast.
Jwo-Huei Jou och Ying-Hao Chu av National Tsing Hua Universitys institution för materialvetenskap och teknik och kollegor patenterade nyligen OLEDS som producerar varmt, vitt ljus. Men dessa tidigare enheter avger fortfarande oönskat blått ljus, vilket minskar produktionen av "sömnhormonet" melatonin och kan därför störa sömnmönster. En annan fråga är att dessa OLED:er var gjorda av solida material och därför inte var flexibla.
Glimmer, ett naturligt lager mineral
Ett sätt att göra OLED:er flexibla är att klistra in dem på en plastbaksida, men de flesta plaster kan inte böjas upprepade gånger – en förutsättning för flexibla tillämpningar i verkligheten. Jou, Chu och kollegor bestämde sig därför för att undersöka underlag gjorda av glimmer, ett naturligt skiktat mineral som kan klyvas till böjbara, genomskinliga ark.
Forskarna började med att deponera en klar indiumtennoxid (ITO) film på ett glimmerskiva som lysdiodens anod. De blandade sedan ett självlysande material, N,N'-dikarbazol-1,1'-bifenyl, med röda och gula fosforescerande färgämnen för att tillverka enhetens ljusavgivande skikt. Därefter placerade de detta lager mellan elektriskt ledande lösningar med anoden på ena sidan och ett aluminiumlager i den andra för att skapa en flexibel OLED.
Tester visade att glimmersubstratet, när det belagts med en transparent ledare, är robust mot böjning av krökningar på 1/5 mm-1 – rekordhögt – och 50 000 böjcykler vid en böjradie på 7.5 mm. OLED:n är också mycket motståndskraftig mot fukt och syre och har en livslängd som är 83 % av liknande enheter på glas.
"Romantiskt" ljus
Den nya enheten avger starkt, varmt ljus vid applicering av en konstant ström. Detta ljus innehåller ännu mindre ljus med blå våglängd än naturligt levande ljus, rapporterar Jou och Chu, vilket innebär att exponeringsgränsen för människor är 47 000 sekunder jämfört med bara 320 s för en kallvit motsvarighet, enligt teamets beräkningar. Detta innebär att en person som exponeras för OLED i 1.5 timmar skulle se sin melatoninproduktion undertryckt med cirka 1.6 %, jämfört med 29 % för en kallvit kompaktlysrör under samma period.
Tjocka OLED:er kan också ha hög ljusemitterande effektivitet
"Vi har tillverkat en OLED som avger ett psykologiskt varmt men fysiskt svalt, brännande romantiskt ljusliknande ljus på ett böjbart glimmersubstrat med hjälp av vår patenterade Candlelight OLED-teknik", berättar Jou Fysikvärlden. "Den här tekniken kan ge designers och konstnärer mer frihet att designa variabla belysningssystem som passar in i olika utrymmen, tack vare deras flexibilitet."
Forskarna hoppas nu kunna göra sina OLED:er helt transparenta. "När de är tända kan dessa OLED:er med levande ljus sedan ses från båda sidor", säger Chu.
Det aktuella arbetet är detaljerat i ACS tillämpade elektroniska material.
