Dagli USA OLED blu alla pari con il verde per efficienza e durata: potrebbe essere una svolta

I dispositivi OLED attuali fanno ancora affidamento su emettitori blu meno efficienti, ma nuove soluzioni progettuali messe a punto dall’Università del Michigan hanno prodotto un PHOLED blu capace di combinare alta efficienza e durata paragonabile al verde. Il risultato supera una delle barriere più persistenti nello sviluppo di display OLED RGB.

Lo studio, pubblicato su Nature Photonics, è stato condotto da Stephen Forrest, che ha dimostrato un dispositivo in grado di eguagliare la longevità dei PHOLED verdi. “Abbiamo identificato una soluzione concreta,” afferma, “anche se il percorso non sarà completo finché non vedremo questi dispositivi nei display commerciali.”

La differenza tra OLED blu e gli emettitori rossi e verdi risiede nel meccanismo di emissione: mentre i secondi utilizzano la fosforescenza con alta efficienza, i blu impiegano ancora la fluorescenza, limitando il rendimento. Se con la fosforescenza ad elevato rendimento i materiali degli emettitori verde e rosso possono avvicinarsi al limite teorico di un fotone generato per elettrone, il meccanismo attualmente utilizzato per l'emettitore nello spettro del blu è molto meno efficiente. L’ostacolo è legato all’elevata energia della luce blu, che porta anche a un'accelerazione del degrado molecolare e a una più breve vita dei materiali in caso di riassorbimento anche solo parziale della luce emessa.

Per aggirare questo limite e ridurre il riassorbimento, i ricercatori hanno impiegato plasmoni di superficie e polaritoni eccitone-plasmonici per facilitare l’emissione prima che l’energia degradi le molecole. L’effetto Purcell, indotto dalla vicinanza agli elettrodi riflettenti, accelera la transizione degli eccitoni in fotoni. Una pellicola semiconduttrice organica amplifica l’interazione, estendendola in profondità.

Architettura tandem e cavità ottica: il progetto del nuovo PHOLED blu

La configurazione adottata è una struttura tandem con doppio strato emissivo, che riduce la densità eccitonica e i fenomeni di annichilazione. Entrambe le interfacce includono strati polaritonici che fungono da corsie ottiche preferenziali, mentre la cavità ottica definita dagli elettrodi specchianti favorisce la selettività spettrale verso il blu.

Il risultato è un OLED blu fosforescente ad alta efficienza e lunga durata, potenzialmente pronto per l’adozione industriale in display OLED RGB, in cui lo strato emettitore blu ha una luminosità e una durata pari a quella dello strato verde, capace di incrementare la durata operativa di un fattore 250 rispetto a un dispositivo PHOLED tradizionale a singolo stack. Il dispositivo è stato realizzato presso il Lurie Nanofabrication Facility e testato al Michigan Center for Materials Characterization. Il dispositivo mostra coordinate cromatiche CIE (x, y) = (0.14, 0.12), allineate agli standard per display ad alta definizione.

Il progetto ha ricevuto supporto dal Dipartimento dell’Energia USA e da Universal Display Corporation, che detiene ora la licenza esclusiva della tecnologia. Il team ha depositato brevetti con l’assistenza di U-M Innovation Partnerships.

Lo sviluppo di un PHOLED blu stabile ed efficiente rappresenta uno degli obiettivi più critici nel settore degli OLED emissivi. Universal Display, in collaborazione con l’Università del Michigan, ha dichiarato che i nuovi materiali PHOLED blu sono prossimi alla produzione commerciale, e LG Display ha già verificato le prestazioni in configurazioni tandem ibride, come vi abbiamo raccontato in questa notizia.