Nuo išmaniųjų telefonų iki ateities išmaniųjų miestų – OLED technologija sparčiai keičia tai, kaip matome ir naudojame ekranus bei apšvietimą. Tačiau už kiekvieno ryškaus ekrano slypi sudėtingas medžiagų mokslas. Naujos kartos sprendimų ieško KTU mokslininkai, o jų kuriamos OLED medžiagos bus testuojamos bendradarbiaujant su partneriais Taivane – viename pasaulinių elektronikos inovacijų centrų.
Kauno technologijos universiteto Cheminės technologijos fakulteto (KTU CTF) docentė dr. Daiva Tavgenienė teigia, kad OLED medžiagų tobulinimas yra itin svarbus ateities technologijų plėtrai, nes šių įrenginių veikimas tiesiogiai priklauso nuo šviesą skleidžiančių medžiagų savybių.
„TADF technologija leidžia panaudoti iki 100 proc. susidarančių eksitonų – energijos dalelių, dalyvaujančių šviesos susidaryme. Palyginimui, įprastuose fluorescenciniuose OLED įrenginiuose panaudojama tik apie 25 proc. jų. Naujos medžiagos taip pat suteikia galimybę kurti lanksčius, susukamus, iš dalies skaidrius ar net elastingus OLED sluoksnius“, – dalijasi ji.
Pasak KTU mokslininkės, OLED spalvų spektras priklauso nuo šviesą skleidžiančių medžiagų savybių. Kuriant naujas medžiagas siekiama išgauti tikslesnes spalvas ir ryškesnį švytėjimą. Taip pat daug dėmesio skiriama sprendimams, kurie padėtų padidinti įrenginių ilgaamžiškumą ir veikimo stabilumą.
Rinkoje esanti OLED technologija vis dar turi trūkumų
D. Tavgenienė pasakoja, kad nepaisant pastaraisiais metais padarytos pažangos, OLED technologija vis dar susiduria su iššūkiais, susijusiais su efektyviu ir subalansuotu elektros krūvininkų perdavimu įrenginiuose. Šias problemas dažniausiai lemia energetinių lygmenų neatitikimai tarp medžiagų ir per lėtas krūvininkų judėjimas.
Kai krūvininkai į OLED įrenginį patenka netolygiai, susiaurėja šviesos susidarymo sritis. Dėl to, esant didesniam srovės tankiui, mažėja įrenginio efektyvumas ir trumpėja jo veikimo laikas.
„Nors kuriamos naujos elektroaktyvios medžiagos, vis dar susiduriama su tokiomis problemomis kaip lėtas skylių (teigiamų krūvininkų) judėjimas, didelis energijos barjeras tarp skirtingų medžiagų energijos lygmenų, taip pat struktūrinis ir terminis nestabilumas, atsirandantis dėl šilumos išsiskyrimo tekant elektros srovei. Todėl labai svarbu kurti naujas medžiagas, kurios padėtų išvengti šių trūkumų“, – aiškina ji.
Pasak KTU mokslininkės, šiuo metu ypač svarbios yra medžiagos, kurios efektyviai perneša teigiamus krūvininkus (vadinamąsias skyles). Šios medžiagos turėtų greitai perduoti krūvį, būti atsparios aukštai temperatūrai ir išlaikyti stabilią struktūrą. Tokios medžiagos, pritaikytos daugiasluoksniuose OLED įrenginiuose, galėtų kelis kartus padidinti jų efektyvumą.
Siekia didesnio OLED įrenginių efektyvumo
D. Tavgenienė dalijasi, kad šio projekto tikslas – sukurti naujos struktūros elektroaktyvias medžiagas, pasižyminčias efektyviu elektros krūvių pernašos gebėjimu, jas ištirti ir pritaikyti OLED įrenginiuose. „Mūsų komanda kurs naujas medžiagas, atliks išsamius jų tyrimus ir, bendradarbiaudama su partneriais, išbandys jas OLED prototipuose“, – sako ji.
KTU mokslininkė pažymi, kad projekto metu siekiama sukurti efektyvesnius įrenginius nei dabartiniai OLED prietaisai, kuriuose naudojamos komerciškai prieinamos krūvius pernešančios medžiagos.
Projekte numatytas ir tarptautinis mokslinis bendradarbiavimas su užsienio partneriais. Bus dirbama kartu su dviem neoficialiais partneriais – Nacionalinio Tsing Hua universiteto (Taivanas) Medžiagų mokslo ir inžinerijos katedros prof. J. H. Jou moksline grupe ir Yuan Ze universiteto (Taivanas) prof. C. H. Chang moksline grupe.
„Efektyviausios projekto metu sukurtos medžiagos bus perduotos Taivano mokslininkams, kurie pagamins ir optimizuos didelio efektyvumo OLED prietaisus. Tyrimų metu bus vertinama, ar sukurti junginiai turi komercinį potencialą ir galėtų būti pritaikyti realiuose įrenginiuose“, – sako D. Tavgenienė.
Dėmesys tvaresnėms ir lengviau perdirbamoms medžiagoms
KTU mokslininkės teigimu, kuriant ir sintetinant efektyvesnes, stabilesnes bei didesniu spalvų grynumu pasižyminčias medžiagas tiesiogiai prisidedama prie naujos kartos OLED technologijų tobulinimo.
„Vienas iš projekto uždavinių – sukurti mažiau toksiškas, tvaresnes ir lengviau perdirbamas medžiagas nei įprasti komerciniai analogai. Taip siekiama atliepti augantį aplinkai draugiškos elektronikos poreikį“, – pažymi ji.
Svarbu ir tai, kad su tirpaliniais prietaisų gamybos metodais suderinamos medžiagos sudarytų sąlygas ekonomiškai efektyviai, žemos temperatūros ir didelio ploto OLED įrenginių gamybai. Tokie sprendimai galėtų sumažinti gamybos sąnaudas ir padidinti produktų prieinamumą, taip prisidedant prie tvaresnės išmaniųjų miestų plėtros.
„Tarptautinės energetikos agentūros duomenimis, pasaulinis elektros energijos suvartojimas jau viršija 25 000 TWh per metus, o apie 19 proc. jo tenka dirbtiniam apšvietimui. Todėl šiame tyrime kuriamos OLED technologijos gali prisidėti prie energijos vartojimo mažinimo per visą produkto gyvavimo ciklą – nuo žaliavų išgavimo iki eksploatacijos. Tokie rezultatai padeda formuoti ateities kryptis medžiagų moksle ir tvarių technologijų srityje“, – pabrėžia D. Tavgenienė.
