Nuovi OLED blu più puri e stabili dall'Università di Cambridge per pannelli più longevi ed efficienti

Un gruppo di ricercatori coordinati dall'Università di Cambridge ha sviluppato un nuovo approccio alla realizzazione di pannelli OLED riuscendo a semplificare la struttura dei diodi blu ad alta efficienza. Si tratta di un interessante passo avanti nell'evoluzione dei pannelli OLED e che potrebbe portare alla realizzazione di monitor, televisori e schermi con una maggior longevità e una qualità ancor superiore rispetto a quanto possibile oggi.

Un pannello OLED è composto da pixel che a loro volta sono costituiti dai tre subpixel rosso, verde e blu per consentire la riproduzione dei colori, illuminandosi a diverse intensità, secondo i principi della sintesi additiva. Di questi tre, i subpixel blu sono quelli più "problematici", poiché la loro emissione è tendenzialmente meno stabile e sono proprio loro quelli più proni ai fenomeni di "burn-in" dello schermo, portando al noto e fastidioso problema della persistenza di immagini fantasma. 

Un OLED è caratterizzato da una struttura detta "a sandwich" dove strati di semiconduttori organici sono interposti tra gli elettrodi. Lo strato emissivo, quello cioè che si illumina quando viene applicata una tensione, è quello centrale in cui sono contenute molecole che emettono una radiazione di una determinata lunghezza d'onda a seconda della loro composizione. A livello ideale un OLED dovrebbe trasformare tutta l'energia elettrica in energia luminosa, ma in realtà si verificano fenomeni di dissipazione con il rilascio di energia termica, che vanno a degradare la struttura dell'OLED. In maniera più tecnica, con i materiali attualmente utilizzati si verifica l'effetto Dexter Electron Transfer, dove avviene un trasferimento di energia senza emissione di fotoni. Questo fenomeno si verifica più facilmente nei materiali deputati all'emissione di luce blu, andando a ridurre non solo l'efficienza, ma anche la longevità dell'OLED stesso.

La classe dei Thermally activated delayed fluorescence (TADF)-sensitized fluorescent OLED - più comunemente OLED iperfluorescenti - rappresenta un candidato molto interessante per quanto riguarda l'emissione di luce blu ad elevata purezza, ma ancora non riesce a risolvere il problema del Dexter Electron Transfer che viene mitigato usando delle matrici che separano le molecole, introducendo però ulteriore complessità produttiva con l'esito di complicare la produzione in volumi e appesantire i costi.

L'approccio adottato dai ricercatori per risolvere questo inconveniente passa dalla progettazione di una nuova molecola capace anzitutto di un'emissione molto più "stretta", cioè in un intervallo di lunghezze d'onda più limitato rispetto alle soluzioni convenzionali oggi adottate, e quindi in grado di generare una luce blu molto più pura. In secondo luogo i ricercatori sono riusciti a incapsulare lo strato emissivo tra due particolari isolanti a base di alcheni, con l'esito di ridurre significativamente le dispersioni di energia, con tutti i problemi correlati e con una struttura molto più semplice da realizzare in quanto gli alcheni sono molecole relativamente semplici da ottenere e non richiedono la realizzazione di matrici specifiche.

La riduzione delle dispersioni di energia porta quindi ad una maggior efficienza, e conseguentemente alla possibilità di consumi inferiori, ottenendo al contempo un'emissione molto più pura a vantaggio di una resa cromatica superiore a quella delle soluzioni comunemente utilizzate oggi. Semplicità di produzione, costi contenuti e risultati concreti in termini di resa ed efficienza sono elementi che solitamente portano ad uno sviluppo commerciale della ricerca: ci aspettiamo quindi di incontrare questo nuovo tipo di OLED nelle prossime generazioni di pannelli per televisori, monitor e dispositivi di elettronica di consumo.