Сверхрастягивающийся OLED-экран открывает двери для нового поколения носимой электроники
Исследователи разработали новый OLED-дисплей, который можно растянуть более чем в два раза, сохраняя при этом световое излучение и четкое изображение. Разработка открывает двери для широкого спектра носимой электроники.
Органический светоизлучающий диод (OLED) содержит тонкие гибкие пластины из небольших органических молекул, которые излучают свет в ответ на электрический ток.
OLED более энергоэффективны, чем старые светодиодные и ЖК-дисплеи, и используются для изготовления экранов телевизоров и компьютеров, а также дисплеев для смартфонов и портативных игровых консолей.
После десятилетий разработки OLED стали одной из самых передовых электролюминесцентных технологий. Но исследователи всегда ищут новые применения.
Благодаря низкому напряжению, высокой эффективности и яркости, а также низкой цене OLED являются идеальной технологией для интеграции в носимые и имплантируемые устройства. Но они нуждаются в некоторой настройке, чтобы улучшить их мягкость и растяжимость.
Теперь ученые исследовали жесткие химические связи современных OLED-панелей, чтобы разработать совершенно новую, более растяжимую альтернативу.
«Материалы, используемые в настоящее время в современных OLED-дисплеях, очень хрупкие; у них нет никакой растяжимости», — сказал Сихонг Ван, соавтор исследования. «Наша цель состояла в том, чтобы создать что-то, что поддерживало бы электролюминесценцию OLED, но с использованием растяжимых полимеров».
Имея опыт молекулярной инженерии, исследователи знали, что разработка более эластичного OLED потребует некоторых молекулярных манипуляций. Используя расчетные прогнозы для разработки своих новых полимеров OLED и протестировав несколько прототипов, исследователи нашли победителя с термически активируемой замедленной флуоресценцией (TADF), высокоэффективным способом, позволяющим органическому материалу преобразовывать электричество в свет.
Путем внедрения алкилов — органических химических веществ, которые содержат только атомы углерода и водорода, расположенные в виде цепочек, — в полимер между звеньями TADF, были улучшены мягкость и гибкость. Недавно разработанный OLED можно растянуть более чем в два раза по сравнению с первоначальной длиной без нарушения его светоизлучающих способностей или отображения четкой картинки.
«Нам удалось разработать атомные модели интересующих нас новых полимеров, и с помощью этих моделей мы смоделировали, что происходит с этими молекулами, когда вы тянете их и пытаетесь согнуть», — сказал Хуан де Пабло, соавтор исследования. «Теперь, когда мы понимаем эти свойства на молекулярном уровне, у нас есть основа для разработки новых материалов, гибкость и люминесценция которых оптимизированы».
Этот новый тип OLED, по-видимому, превосходит носимую систему мониторинга здоровья Samsung, анонсированную в 2021 году, которая может растягиваться на целых 30% без негативного влияния на производительность дисплея или мониторинга.
Исследователи говорят, что их растягиваемое OLED-устройство может найти широкое применение в носимой электронике следующего поколения и датчиках здоровья.
Ученые планируют разработать новые версии дисплея, интегрируя дополнительные цвета во флуоресценцию и повышая производительность и эффективность.
Цель состоит в том, чтобы в конечном итоге достичь того же уровня производительности, что дают существующие коммерческие технологии.
Исследование было опубликовано в Nature Materials.