Os ecrãs OLED já equipam muitos smartphones, televisores e relógios inteligentes. Cada pixel produz diretamente a sua própria luz, sem retroiluminação. Esta tecnologia oferece pretos profundos, contraste elevado e dispositivos finos. Investigadores japoneses exploram agora uma nova forma de organizar os materiais internos para melhorar a circulação da corrente.
Um OLED assenta em várias camadas orgânicas extremamente finas. Quando cargas elétricas as atravessam, algumas moléculas emitem luz. Nos ecrãs atuais, essas moléculas estão geralmente dispostas de forma desordenada, numa estrutura dita amorfa. Esta organização facilita o fabrico de grandes superfícies, mas pode dificultar o movimento das cargas.
Vista de perto de um ecrã OLED atual.
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Esta resistência interna conta muito. Uma má circulação elétrica pode exigir uma tensão mais elevada, produzir mais calor e limitar a luminosidade disponível. Os fabricantes têm também de encontrar um equilíbrio entre eficiência, duração de vida, fidelidade das cores e custo de produção.
Masahiro Morimoto, Yuya Honda e Shigeki Naka, da Universidade de Toyama, testaram uma camada de rubreno. Este material orgânico conduz particularmente bem as cargas quando assume uma estrutura cristalina, na qual as moléculas seguem uma ordem regular. Até agora, integrar tais cristais num OLED fino e facilmente fabricável continuava difícil.
Os investigadores começaram por depositar sob vácuo uma camada desordenada de rubreno. Um tratamento térmico em duas etapas transformou-a depois num filme cristalino. Os domínios obtidos atingiam cerca de 1 mm de largura, com apenas 50 nm de espessura. Esta espessura reduzida corresponde a cerca de um milésimo da de um cabelo humano.
A mudança alterou fortemente o comportamento elétrico do componente. Com a mesma tensão, a densidade de corrente podia atingir até 1 000 vezes a de um OLED comparável contendo rubreno amorfo. Este resultado significa que as cargas atravessavam a camada com muito mais facilidade.
O díodo experimental começava a emitir perto de 1,3 V com uma luminância baixa. Uma tensão reduzida poderia, a prazo, contribuir para limitar algumas perdas elétricas. Num smartphone ou num televisor, isso poderia resultar em ecrãs com menor consumo de energia, mais luminosos com o mesmo consumo, produzindo menos calor e com duração de vida prolongada.
A estrutura cristalina também tornou a emissão de luz mais estreita e mais precisa no espetro medido. Esta propriedade poderá ajudar a produzir cores melhor controladas. Terá, no entanto, de ser combinada com materiais vermelhos, verdes e azuis adequados, bem como com as muitas outras camadas necessárias num painel comercial.
O método utiliza a deposição sob vácuo, já comum no fabrico de OLEDs. Esta vantagem poderá facilitar a sua integração futura. Os investigadores terão ainda de verificar a regularidade dos cristais em grandes superfícies, a sua compatibilidade com milhões de pixels e a sua resistência a ciclos prolongados de utilização.