El acoplamiento de luz y material para garantizar un brillo óptimo de las pantallas

Investigadores de la Universidad de St Andrews, en colaboración con colegas de la Universidad de Colonia, han descubierto una forma de unir la luz y la materia para garantizar un brillo y un color óptimos para los últimos televisores y pantallas inteligentes sin sacrificar la eficiencia del dispositivo.

El investigador principal, el profesor Malte Gather, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de St Andrews, que es miembro de la Alianza de Física de las Universidades Escocesas (SUPA), explicó: «Las pantallas hechas de diodos orgánicos emisores de luz (OLED) han ingresado hace mucho tiempo el mercado de consumo en todas las escalas, desde Big TV hasta pantallas HD de teléfonos inteligentes.

Sin embargo, a medida que la industria de las pantallas se prepara para la próxima generación de dispositivos con mayor saturación de color, brillo y eficiencia, los científicos enfrentan muchos desafíos Naturalmente, los emisores de luz orgánicos exhiben amplios espectros de emisión debido a su desorden intrínseco, una propiedad que limita el espacio Color disponible y saturación de color para pantallas sofisticadas.

«Los espectros de emisión de los OLED se pueden ajustar mediante el uso de filtros de color o fotocavidades, pero esto tiene un costo de eficiencia o conduce a una fuerte dependencia del color percibido en el ángulo de visión».

Los investigadores ahora han demostrado que un principio científico básico, el fuerte acoplamiento entre la luz y la materia, se puede usar para modular los espectros de emisión de los OLED de una manera similar al uso de un microespacio, pero sin heredar la fuerte dependencia del ángulo de visión que normalmente acompaña a tales diseños.

El profesor Gaither dijo que al colocar una pila OLED entre espejos delgados hechos de materiales metálicos que ya se usan ampliamente en la industria de las pantallas, el acoplamiento entre la luz y la materia orgánica podría mejorarse en gran medida. Sin embargo, este acoplamiento generalmente puede resultar en una menor eficiencia del dispositivo.

Para evitar esto, los investigadores agregaron una película delgada separada de moléculas altamente absorbentes de luz, algo que normalmente se encontraría en las células solares orgánicas pero aún no en los OLED. Esta capa adicional aumentó el efecto de acoplamiento fuerte, creando así una partícula híbrida de materia ligera, conocida como polaritón, pero decisivamente sin reducir la eficiencia de las partículas emisoras de luz en el OLED.

El Dr. Andreas Mischuk, primer autor de este estudio, agregó: «Al crear polaritones, podemos heredar algunas propiedades beneficiosas del material, incluida su dependencia angular significativamente reducida».

Si bien ha habido informes de OLED basados ​​en polaritones en el pasado, su eficiencia y brillo han disminuido, lo que ha dificultado cualquier aplicación en el mundo real y los ha mantenido confinados al ámbito de la investigación básica. Con la nueva estrategia, el equipo ahora ha podido lograr OLED basados ​​en Polariton con eficiencia y brillo relevantes para la aplicación por primera vez.

El profesor Gather agregó: «Con un rendimiento en el mismo rango que los OLED utilizados en las pantallas comerciales, pero con una pureza y una estabilidad del color muy mejoradas bajo diferentes ángulos de visión, los OLED basados ​​en polaritón podrían ser de gran valor para la industria de las pantallas».

Además de ser importante para las pantallas de próxima generación, la creación eficiente bajo demanda de un gran número de polaritones se puede utilizar en muchas aplicaciones, desde láseres hasta computación cuántica.

El estudio ha sido publicado en la revista Fotónica de la naturaleza.