Фундаментальная наука позволит создать высокоэффективные органические светодиоды, способные более точно и полно воспроизводить различные цвета.

Одна из задач, стоящих перед разработчиками OLED-дисплеев – найти способ улучшить яркость отображаемых цветов без снижения электрического КПД. Похоже, учёным удалось эту задачу решить. Но сначала немного теории. Принцип работы органических светодиодов – тот же, что и у обычных, но для производства электронов они используют органические молекулы; в обычном OLED дисплее эти молекулы расположены в два слоя, один из которых – излучающий, а второй – проводящий. Молекулы по своей природе имеют широкий спектр излучения, что влияет на их характеристики: диапазон воспроизводимых цветов (цветовое пространство) оказывается уже, а насыщенность меньше, чем требуется для дисплеев высокого класса. Спектр излучения можно сузить искусственно, с помощью цветовых фильтров или оптических резонаторов, но это приводит к уменьшению электрической отдачи.

Учёные из Кёльнского университета в Германии и Сент-Эндрюсского университета в Шотландии решили проблему, применив фундаментальный научный принцип взаимодействия света и материи, которые «связаны друг с другом и непрерывно обмениваются энергией. Взаимодействуя, фотоны (свет) и экситоны (вещество) связываются и создают так называемые экситонные поляритоны (светоэкситоны)». Исследователи обнаружили, что эту связь можно значительно усилить, размещая органические светодиоды между тонкими зеркалами из металлического материала, который уже широко используется при изготовлении дисплеев. Для того, чтобы избежать снижения электрического КПД, экспериментаторы добавили тонкую плёнку из молекул с высокой светопоглощающей способностью – похожие используются в органических солнечных элементах. Выяснилось, что этот дополнительный слой усиливает эффект сильной связи света с веществом, не снижая эффективности светоизлучающих молекул. Светодиоды на основе поляритонов (POLED) давно известны, однако их практическое применение затруднено из-за низкой энергоэффективности и малой яркости. Учёным из Германии и Шотландии удалось получить поляритонные светодиоды, обладающие той же эффективностью и яркостью, что и применяемые в OLED-дисплеях для коммерческого использования, но с большей цветовой насыщенностью и стабильной передачей цветов.