PhOLEDs: Conheça a tecnologia que irá mudar as telas e economizar bateria

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/12/2023

Protótipo do LED orgânico fosforescente azul construído pela equipe.
[Imagem: Joseph Xu/Michigan]

LEDs orgânicos fosforescentes

A próxima onda tecnológica no campo das telas e monitores está mais perto de sair dos laboratórios em direção às fábricas.

Pesquisadores apresentaram avanços cruciais para o uso em larga escala dos esperados PhOLEDs, ou LEDs orgânicos fosforescentes.

Haonan Zhao e colegas da Universidade de Michigan, nos EUA, conseguiram produzir cor azul profunda em diodos emissores de luz orgânicos perfeitamente eficientes, que duram dezenas de milhares de horas.

Os LEDs orgânicos fosforescentes têm quase 100% de eficiência quântica interna, o que significa que toda a eletricidade que entra no componente é usada para criar luz. Como resultado, as luzes e telas equipadas com PhOLEDs podem exibir cores mais brilhantes por longos períodos de tempo gastando menos energia.

Os PhOLEDs construídos pela equipe conseguiram manter 90% da intensidade da luz azul por 10 a 14 vezes mais do que outros protótipos que emitem cores azuis profundas semelhantes. Esse tipo de vida útil pode finalmente tornar os PhOLEDs azuis resistentes o suficiente para serem comercialmente viáveis em luzes que atendam à meta de vida útil de 50.000 horas do Departamento de Energia dos EUA - sem um PhOLED azul estável, as luzes OLED precisam usar tecnologia menos eficientes para criar a luz branca.

Essa vida útil dos novos PhOLEDs azuis já é longa o suficiente para que eles sejam usados em iluminação, mas o mesmo princípio de projeto pode ser combinado com outros materiais emissores de luz para criar PhOLEDs azuis resistentes o suficiente para TVs, telas de celulares e monitores de computador - telas com PhOLEDs azuis podem aumentar a vida útil da bateria de um celular ou notebook em 30%.

"Chegar a PhOLEDs azuis de longa duração tem sido o foco das indústrias de telas e iluminação há mais de 20 anos. É provavelmente o desafio mais importante e urgente enfrentado no campo da eletrônica orgânica," disse o professor Stephen Forrest, coordenador da equipe.

O efeito da mecânica quântica explorado pela equipe é conhecido como Efeito Purcell.
[Imagem: Haonan Zhao et al. (2023)]

PhOLED azul

Para produzir luz azul, a eletricidade energiza moléculas orgânicas fosforescentes contendo metais pesados. Algumas vezes, as moléculas excitadas entram em contato antes de emitirem a luz, transferindo toda a energia armazenada do par para uma delas. Como a energia da luz azul é muito elevada, a energia transferida, que é o dobro da energia da molécula excitada individual, pode quebrar ligações químicas e degradar o material orgânico, diminuindo a vida útil do OLED fosforescente.

Uma maneira de contornar esse problema consiste em usar materiais que emitam um espectro mais amplo de cores, o que diminui a quantidade total de energia nos estados excitados. Mas esses materiais brilham ciano ou mesmo verdes, em vez de um azul profundo.

A equipe contornou esse problema colocando material ciano entre dois espelhos. Ao ajustar perfeitamente o espaço entre os espelhos, apenas as ondas de luz azul mais profundas sobrevivem, sendo então emitidas pela câmara espelhada.

Um eletrodo de metal adjacente à câmara introduziu um novo estado da mecânica quântica chamado plásmon-éxciton-polariton, ou PEP. Este novo estado permite que o material orgânico emita luz muito rapidamente, diminuindo ainda mais a oportunidade de estados excitados colidirem e destruírem o material emissor de luz.

"Em nosso dispositivo, o PEP é introduzido porque os estados excitados no material transportador de elétrons são sincronizados com as ondas de luz e com as vibrações dos elétrons no cátodo metálico," explicou a pesquisadora Claire Arneson.

Mais tópicos