Wissenschaftler entwickeln eine neue Methode, um Bildschirme heller und effizienter zu machen

• Die neue Technik kann OLED-Displays heller machen, mit besserem Kontrast und längerer Lebensdauer.
• Dabei wird die Chemie von OLED-Materialien so verändert, dass einzigartiges polarisiertes Licht erzeugt wird, das den Blendschutzfilter des Bildschirms umgehen kann.

Moderne Bildschirme von Smartphones, Tablets, Laptops und Fernsehern werden von winzigen Geräten beleuchtet, die als organische Leuchtdioden (OLEDs) bezeichnet werden. Diese Dioden bestehen aus einer Schicht einer organischen Verbindung, die als Reaktion auf einen elektrischen Strom Licht emittiert.

Damit diese Bildschirme an einem hellen sonnigen Tag gut sichtbar sind, sind sie mit einem Blendschutzfilter versehen. Aufgrund der Filtermechanik von Blendschutzfiltern bleiben etwa 50 Prozent des von jedem OLED-Pixel erzeugten Lichts im Bildschirm gefangen, wodurch die Energieeffizienz der Diode um die Hälfte reduziert wird.

Um die Benutzerfreundlichkeit zu erhöhen – digitale Displays wären nicht beliebt, wenn sie nicht im Freien verwendet werden könnten – gehen OLED-Hersteller Kompromisse bei der Energieeffizienz des Geräts ein. Jetzt haben Forscher des Imperial College London eine neue Methode entwickelt, die OLED-Displays heller, mit besserem Kontrast und längerer Lebensdauer machen kann.

Bei der neuen Methode wird die Chemie von OLED-Materialien so verändert, dass einzigartiges polarisiertes Licht erzeugt wird, das den Blendschutzfilter umgehen kann. Bildschirme aus solchen Materialien wären energieeffizienter und hätten einen geringeren CO2-Fußabdruck.

Die Kontrolle der Asymmetrie von zirkular polarisiertem Licht könnte die Displays elektronischer Geräte revolutionieren. Eine der aufkommenden Techniken, um zirkular polarisierte Elektrolumineszenz von der aktiven Schicht von OLEDs zu induzieren, besteht darin, achirale Polymere mit chiralen Moleküladditiven zu mischen. In diesem Fall wird das Vorzeichen des zirkular polarisierten Lichts durch die absolute Stereochemie des Moleküls gesteuert.

Referenz:ACS Nano | DOI:10.1021/acsnano.9b02940 | Imperial College London

Die Forscher analysierten solche Systeme sorgfältig und zeigten, dass es möglich ist, sowohl Helligkeit als auch effiziente zirkular polarisierte Polymer-Leuchtdioden zu erhalten.

Mikroskopische Aufnahme von chiralen Schichten von kohlenstoffbasierten Polymeren für LEDs | Quelle:Imperial College London

Die Helligkeit und Effizienz werden durch ein Zusammenspiel zwischen zirkular polarisierter Lichtverstärkung oder -inversion durch ein chirales Medium und lokalisierter zirkular polarisierter Emission aufgrund molekularer Chiralität erreicht.

Sie verknüpften die elektronische, spektroskopische und morphologische Charakterisierung in dünnen Schichten mit theoretischen Studien, um Einblicke in die Mechanismen zu gewinnen, die zu zirkular polarisierter Lumineszenz und Hochleistungs-OLEDs führen.

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Andere Anwendungen

Obwohl sich die Studie hauptsächlich auf OLED-Displays konzentrierte, stellten die Forscher schnell fest, dass ihre Methode auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden könnte. Das von dem neuen Material erzeugte polarisierte Licht kann für die Datenspeicherung, Umweltüberwachung, optische Quantenberechnung, Verschlüsselung und Übertragung von Informationen und Biosensorik verwendet werden.