Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Фосфоресцирующие органические светоизлучающие диоды (PHOLED) — это тип органических светоизлучающих диодов (OLED), использующих принцип фосфоресценции для достижения более высокой внутренней эффективности по сравнению с флуоресцентными OLED. Эта технология в настоящее время находится в разработке у многих промышленных и академических исследовательских групп.
Phosphorescent organic light emitting diodes (PHOLED) are a type of organic light emitting diode (OLED) that use the principle of phosphorescence to obtain higher internal efficiencies than fluorescent OLEDs. This technology is currently under development by many industrial and academic research groups.
Способ работы
Как и все типы OLED, фосфоресцентные OLED излучают свет благодаря электролюминесценции слоя органического полупроводника при протекании электрического тока. Электроны и дырки инжектируются в органический слой на электродах и образуют экситоны – связанное состояние электрона и дырки. Электроны и дырки являются фермионами с полуцелым спином. Экситон формируется в результате кулоновского притяжения между электроном и дыркой и может находиться либо в синглетном, либо в триплетном состоянии, в зависимости от спиновых состояний этих двух связанных частиц. Статистически, вероятность образования синглетного состояния составляет 25%, а триплетного – 75%. Распад экситонов приводит к образованию света посредством спонтанного излучения. В OLED, использующих только флуоресцентные органические молекулы, распад триплетных экситонов квантово-механически запрещен правилами отбора, что означает, что время жизни триплетных экситонов велико, и фосфоресценция легко не наблюдается. Следовательно, можно предположить, что в флуоресцентных OLED только образование синглетных экситонов приводит к излучению полезного излучения, устанавливая теоретический предел внутренней квантовой эффективности (процент образованных экситонов, приводящих к испусканию фотона) в 25%. Однако фосфоресцентные OLED генерируют свет как из триплетных, так и из синглетных экситонов, что позволяет внутренней квантовой эффективности таких устройств достигать почти 100%. Это обычно достигается путем легирования молекулы-хозяина органометаллическим комплексом. Эти комплексы содержат атом тяжелого металла в центре молекулы, например, платину или иридий, причем зеленый излучающий комплекс Ir(mppy)3 – лишь один из многих примеров. Поэтому фосфоресценция легко наблюдается.
Like all types of OLED, phosphorescent OLEDs emit light due to the electroluminescence of an organic semiconductor layer in an electric current. Electrons and holes are injected into the organic layer at the electrodes and form excitons, a bound state of the electron and hole. Electrons and holes are both fermions with half integer spin. An exciton is formed by the coulombic attraction between the electron and the hole, and it may either be in a singlet state or a triplet state, depending on the spin states of these two bound species. Statistically, there is a 25% probability of forming a singlet state and 75% probability of forming a triplet state. Decay of the excitons results in the production of light through spontaneous emission. In OLEDs using fluorescent organic molecules only, the decay of triplet excitons is quantum mechanically forbidden by selection rules, meaning that the lifetime of triplet excitons is long and phosphorescence is not readily observed. Hence it would be expected that in fluorescent OLEDs only the formation of singlet excitons results in the emission of useful radiation, placing a theoretical limit on the internal quantum efficiency (the percentage of excitons formed that result in emission of a photon) of 25%. However, phosphorescent OLEDs generate light from both triplet and singlet excitons, allowing the internal quantum efficiency of such devices to reach nearly 100%. This is commonly achieved by doping a host molecule with an organometallic complex. These contain a heavy metal atom at the centre of the molecule, for example platinum or iridium, of which the green emitting complex Ir(mppy)3 is just one of many examples. therefore phosphorescence is readily observed.
Приложения
Из-за их потенциально высокой энергоэффективности, даже по сравнению с другими OLED, PHOLED изучаются для возможного применения в больших экранах, таких как компьютерные мониторы или телевизоры, а также для общего освещения. Одно из перспективных применений PHOLED в качестве источников света – покрытие стен крупноформатными световыми панелями PHOLED. Это позволит освещать целые комнаты равномерно, в отличие от использования ламп, которые распределяют свет неравномерно. Министерство энергетики США признало возможность значительной экономии энергии благодаря этой технологии и выделило 200 000 долларов США на разработку PHOLED-продуктов для общего освещения.
Due to their potentially high level of energy efficiency, even when compared to other OLEDs, PHOLEDs are being studied for potential use in large screen displays such as computer monitors or television screens, as well as general lighting needs. One potential use of PHOLEDs as lighting devices is to cover walls with large area PHOLED light panels. This would allow entire rooms to glow uniformly, rather than require the use of light bulbs which distribute light unequally throughout a room. The United States Department of Energy has recognized the potential for massive energy savings via the use of this technology and therefore has awarded $200,000 USD in contracts to develop PHOLED products for general lighting applications.
Вызовы
Одна из проблем, сдерживающих широкое внедрение этой высокоэнергоэффективной технологии, заключается в том, что средняя продолжительность жизни красных и зеленых PHOLED часто на десятки тысяч часов превышает таковую у синих PHOLED. Это может привести к визуальным искажениям дисплеев раньше, чем это допустимо для коммерчески жизнеспособного устройства.
One problem that currently hampers the widespread adoption of this highly energy efficient technology is that the average lifetimes of red and green PHOLEDs are often tens of thousands of hours longer than those of blue PHOLEDs. This may cause displays to become visually distorted much sooner than would be acceptable for a commercially viable device.