Các nhà khoa học tại Đại học Michigan vừa có bước đột phá lớn. Họ thiết kế một OLED màu xanh lam (diode phát sáng hữu cơ) có thể tồn tại lâu dài và tỏa sáng hiệu quả như các màu xanh lá và màu đỏ. Khám phá này có thể dẫn đến màn hình tiết kiệm năng lượng hơn nữa trong tương lai.
Màn hình OLED được biết đến với chất lượng hình ảnh tuyệt vời và sử dụng ít điện năng. Không giống như màn hình cũ cần đèn nền, OLED tự phát ra ánh sáng, cho phép màu đen sâu hơn và màu sắc tươi sáng hơn.
Tuy nhiên, không phải các màu OLED đều có hiệu suất như nhau. OLED màu đỏ và xanh lá dùng phương pháp hiệu quả cao gọi là phát quang, tạo ra gần như một hạt ánh sáng (photon) cho mỗi electron sử dụng. Ngược lại, OLED màu xanh lam lại tụt hậu, vì sử dụng quy trình kém hiệu quả hơn gọi là huỳnh quang và nhanh hỏng hơn.
Vấn đề là ánh sáng xanh lam có năng lượng cao. Điều này có nghĩa là các phân tử tạo ra ánh sáng xanh lam phải chịu nhiều ứng suất hơn và nếu năng lượng đó không được giải phóng đúng cách, nó có thể làm hỏng các vật liệu bên trong OLED.
Trong nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học tìm ra cách giúp OLED màu xanh lam loại bỏ năng lượng đó nhanh hơn. Họ thêm lớp phủ trên điện cực âm, cho phép năng lượng bị giữ lại được giải phóng dưới dạng ánh sáng xanh lam dễ dàng hơn. Nó giống như tạo ra “làn đường nhanh” cho năng lượng bên trong thiết bị, ngăn tình trạng tắc nghẽn gây hại của các hạt năng lượng.
Cơ sở khoa học đằng sau nó liên quan đến thứ gọi là exciton, một cặp được hình thành khi một electron nhảy lên mức năng lượng cao hơn, để lại một “lỗ trống”. Khi exciton này trở lại trạng thái ban đầu, về lý thuyết, nó sẽ phát ra một photon. Nhưng trong OLED phát quang màu xanh lam, quá trình này diễn ra chậm và phức tạp.
Bằng cách đặt các exciton gần bề mặt kim loại sáng bóng bên trong thiết bị, các nhà nghiên cứu tận dụng các gợn sóng đặc biệt gọi là plasmon bề mặt. Các gợn sóng này giúp chuyển đổi năng lượng exciton thành ánh sáng xanh lam nhanh hơn. Để làm cho công việc này tốt hơn nữa, nhóm nghiên cứu thêm lớp mỏng gốc carbon để thúc đẩy năng lượng di chuyển theo đúng hướng.
Họ cũng sử dụng một cấu trúc gọi là OLED song song, chia công việc giữa hai lớp phát sáng, giúp ngăn ngừa hao mòn. Cuối cùng, họ định hình toàn bộ cấu trúc sao cho ánh sáng xanh lam phản chiếu giữa các lớp giống như gương, tăng cường đầu ra và chuyển nó sâu hơn vào dải màu xanh lam.
Kết quả là một OLED màu xanh lam cuối cùng có thể cạnh tranh với màu xanh lá và đỏ về cả độ sáng và tuổi thọ. Mặc dù có thể mất thời gian trước khi công nghệ này xuất hiện trong các thiết bị thương mại, nhưng con đường phía trước hiện đã rõ ràng và tương lai của màn hình OLED sẽ tươi sáng hơn rất nhiều.
