Od lat rozwój wyświetlaczy krąży wokół jednego problemu: jak sprawić, żeby ekran naprawdę się rozciągał, a jednocześnie nie tracił jasności ani sprawności? Zespół badaczy z Uniwersytetu Drexela i Narodowego Uniwersytetu Seulskiego pokazał właśnie, że taki cel jest osiągalny. Stworzyli ekran OLED, który może zwiększyć swój rozmiar dwukrotnie i świeci tak samo jasno jak przed rozciągnięciem.
Podstawą tego rozwiązania są MXeny, czyli bardzo cienkie, przewodzące materiały zbudowane z warstw węglików i azotków metali. Współodkrył je Yury Gogotsi z Uniwersytetu Drexela. Ich zaletą jest sposób, w jaki reagują na naprężenia. Zamiast pękać, warstwy przesuwają się względem siebie. Dzięki temu materiał zachowuje przewodność nawet wtedy, gdy jest rozciągany lub wielokrotnie wyginany.
W nowym OLED-zie MXeny zastąpiły tlenek indowo-cynowy, czyli ITO, który od lat pełni rolę przezroczystej elektrody w wyświetlaczach. ITO sprawdza się na sztywnych powierzchniach, ale ma jedną poważną wadę. Jest kruche. Przy rozciąganiu szybko pojawiają się mikropęknięcia, które pogarszają jakość obrazu lub całkowicie niszczą ekran. Warstwa MXenu ma grubość około 10 nanometrów i pozostaje przewodząca nawet wtedy, gdy wyświetlacz zwiększa swój rozmiar dwukrotnie.
Telewizory OLED w naszej ofercie:
To rozwiązanie wykracza poza monitory OLED, smartfony i inne znane nam urządzenia
Równie ważne są wyniki dotyczące sprawności. Opracowany ekran osiągnął zewnętrzną sprawność kwantową na poziomie 17%. To oznacza, że duża część dostarczonej energii zamienia się w światło widzialne. Jak podkreśla Seunghyup Yoo z KAIST, około 20% uznaje się dziś za granicę teoretyczną dla takich konstrukcji. W praktyce oznacza to, że badacze zbliżyli się do maksimum, jakie da się uzyskać w rozciągliwym OLED-zie.
Zespół z Seulu wprowadził też dwie dodatkowe warstwy organiczne. Jedna usprawnia transport ładunku dodatniego do miejsca, w którym powstaje światło. Druga pozwala odzyskać część energii, która normalnie zostałaby zamieniona w ciepło. W połączeniu z elektrodą z MXenu ekran zachowuje stabilną jasność nawet podczas rozciągania.
Zastosowania wykraczają daleko poza telewizory i monitory OLED, smartfony czy tablety. Tego typu wyświetlacze mogą trafić do miękkiej robotyki, urządzeń przemysłowych oraz elektroniki noszonej na ciele. Gogotsi zwraca też uwagę na takie dziedziny jak medycyna i diagnostyka. Ekrany wbudowane w tkaniny lub naklejane na skórę mogłyby na bieżąco pokazywać parametry życiowe, oferując więcej niż obecne zegarki czy opaski.
Nowa technologia ekranów OLED musi pokonać wiele ograniczeń
Zanim jednak technologia trafi na rynek, trzeba rozwiązać kilka problemów. OLED-y są bardzo wrażliwe na wilgoć i tlen, a skuteczna ochrona zwykle wymaga sztywnych warstw. Badacze podkreślają, że potrzebne są elastyczne powłoki ochronne, które przetrwają długotrwałe rozciąganie. Trzeba też upewnić się, że obraz pozostanie jednolity po tysiącach cykli deformacji.
Mimo tych wyzwań naukowcy są zgodni co do jednego. Właśnie poczyniono krok w stronę elektroniki, która przestaje być osobnym urządzeniem, a zaczyna stapiać się z otoczeniem. Gogotsi przewiduje, że w przyszłości wyświetlacze pojawią się nie tylko w dłoni, ale też w ubraniach, na skórze i w przedmiotach codziennego użytku. Jak sam mówi, ekran może stać się czymś tak naturalnym jak np. kawałek materiału w rękawie kurtki.
