دانشمندان روشی برای پیش‌بینی طول عمر نمایشگرهای OLED بدون آزمایش‌های طولانی پیدا کردند

آیا می‌توان از میدان مغناطیسی برای شناسایی از پیش نمایشگرهای OLED استفاده کرد که روشنایی صفحه گوشی هوشمند و تلویزیون را بیشتر حفظ می‌کنند؟

پژوهشگران مؤسسه علوم و فناوری پیشرفته کره روشی توسعه داده‌اند که عمر OLED را با تحلیل تغییرات کوچک روشنایی ناشی از میدان مغناطیسی پیش‌بینی می‌کند. این روش نیاز به آزمون‌های طولانی عملکرد را کاهش می‌دهد و انتظار می‌رود از توسعه نمایشگرهای بادوام‌تر پشتیبانی کند.

گروهی به سرپرستی استاد سونگ‌هیوپ یو از دانشکده مهندسی برق روشی ابداع کرده که عمر نمایشگرهای آبی فسفری OLED را از تغییرات روشنایی آن‌ها زیر میدان مغناطیسی پیش‌بینی می‌کند. این مطالعه به‌طور مشترک با گروه استاد جانگ هیوک کوان از دانشگاه کیونگ‌هی، گروه استاد جائه-هیون لی از دانشگاه ملی هانبات و پژوهشگران شرکت آستا انجام شد. این مطالعه در نشریه Nature Communications منتشر شد.

چالش عمر در نمایشگرهای آبی OLED

نمایشگرهای OLED وسایلی هستند که با عبور جریان برق از خود نور ساطع می‌کنند و در صفحه گوشی هوشمند و تلویزیون به کار می‌روند. یک صفحه با ترکیب نور سرخ، سبز و آبی طیف گسترده‌ای از رنگ‌ها را تولید می‌کند.

نمایشگر آبی فسفری OLED که در این مطالعه بررسی شد از انرژی الکتریکی به‌صورت کارآمد برای ساطع کردن نور آبی بهره می‌گیرد. دستیابی به عمر طولانی همراه با حفظ بازده بالا چالشی کلیدی در توسعه آن به شمار می‌رود. به‌طور متعارف، تعیین مدت دوام یک OLED نیازمند به کار انداختن آن برای ده‌ها تا صدها ساعت و پایش کاهش روشنایی بود. این فرایند زمان زیادی می‌برد و عملکرد دستگاه نیز در طول آزمون افت می‌کند.

گروه پژوهشگران بر پدیده‌ای تمرکز کردند که در آن میدان مغناطیسی روشنایی یک OLED را اندکی تغییر می‌دهد. درون یک OLED، نور زمانی تولید می‌شود که ذرات دارای بار الکتریکی به هم می‌رسند و بازترکیب می‌شوند و میدان مغناطیسی می‌تواند بر این فرایند اثر بگذارد.

پژوهشگران نمایشگرهای OLED را با جریان ثابت به کار انداختند و تغییرات روشنایی را هنگام تغییر شدت میدان مغناطیسی با یک آهنربای الکتریکی به‌دقت اندازه گرفتند. در این آزمایش، نمایشگرها زیر میدان مغناطیسی کمی روشن‌تر شدند. این تغییر چند پاسخ متفاوت در خود دارد. گروه مؤلفه‌ای را جدا کرد که نزدیک‌ترین ارتباط را با افت عمر داشت و آن را به یک سنجه ارزیابی واحد تبدیل کرد.

گروه این سنجه را بر چهار نوع نمایشگر آبی فسفری OLED اعمال کرد که با ماده گسیل‌کننده نور یکسان اما ساختار داخلی متفاوت ساخته شده بودند. دستگاه‌هایی که از آغاز پاسخ روشنایی کمتری به میدان مغناطیسی نشان دادند، در آزمون‌های عملکرد بلندمدت روشنایی اولیه خود را طولانی‌تر حفظ کردند.

این موضوع نشان می‌دهد پاسخ روشنایی به میدان مغناطیسی می‌تواند نشانگری برای عمر OLED باشد. از میدان مغناطیسی برای افزایش عمر OLED استفاده نشد. پژوهشگران به‌جای آن اندازه گرفتند نمایشگرها چگونه به میدان مغناطیسی پاسخ می‌دهند تا از پیش تشخیص دهند کدام دستگاه‌ها بیشتر دوام می‌آورند. گروه با اندازه‌گیری و تحلیل تغییرات روشنایی بسیار کوچک‌تر از آنچه با چشم غیرمسلح دیده می‌شود، مبنایی برای برآورد مدت کارکرد دستگاه به دست آورد.

گروه همچنین بررسی کرد چرا این پاسخ رخ می‌دهد. در دوره‌های طولانی استفاده، پیوندهای موجود در مولکول‌های آلی درون OLED می‌توانند بشکنند و نقص‌هایی ایجاد کنند که با گسیل نور تداخل می‌کنند. پژوهشگران با شبیه‌سازی و تحلیل مولکولی توضیح دادند این نقص‌ها می‌توانند بر فرایند گسیل نور اثر بگذارند و این اثر می‌تواند در پاسخ روشنایی به میدان مغناطیسی بازتاب یابد.

غربالگری سریع‌تر هنوز به اعتبارسنجی گسترده‌تر نیاز دارد

شرکت‌های نمایشگر و مؤسسه‌های پژوهشی می‌توانند از این روش هنگام توسعه OLEDهای جدید بهره ببرند. برای نمونه، وقتی چند نمونه اولیه با ساختارهای داخلی متفاوت از یک ماده گسیل‌کننده نور ساخته می‌شود، اندازه‌گیری‌های اولیه می‌تواند ساختارهایی را شناسایی کند که احتمال دوام بیشترشان بالاست تا توسعه بیشتر بر آن‌ها متمرکز شود.

چون نیازی نیست هر نمونه اولیه پیش از دستیابی به نتیجه برای مدت طولانی به کار بیفتد، انتظار می‌رود این روش به کاهش زمان و هزینه توسعه کمک کند. با این حال، پیش از آنکه این رابطه بر طیف گسترده‌تری از OLEDها اعمال شود، اعتبارسنجی بیشتری لازم است.

وقتی مواد یا ساختار داخلی تغییر می‌کند، عوامل اصلی پاسخ‌دهنده به میدان مغناطیسی نیز می‌توانند تغییر کنند، بنابراین هر نوع دستگاه تحلیل مخصوص خود را می‌طلبد. یو گفت این نتیجه می‌تواند برای گزینش سریع مواد و ساختارهای دستگاهی با عمر طولانی در مراحل نخستین توسعه OLED به کار رود. او افزود با اعتبارسنجی بیشتر در شرایط گوناگون، انتظار می‌رود این روش از توسعه نمایشگرهای آبی OLED با بازده بالا و عمر طولانی پشتیبانی کند و به‌عنوان یک فن ارزیابی غیرمخرب به کار آید.

استاد سونگ‌هیوپ یو گفت این نتیجه می‌تواند برای گزینش سریع مواد و ساختارهای دستگاهی با عمر طولانی در مراحل نخستین توسعه OLED به کار رود و با اعتبارسنجی بیشتر در شرایط گوناگون، انتظار می‌رود این روش از توسعه نمایشگرهای آبی OLED با بازده بالا و عمر طولانی پشتیبانی کند و به‌عنوان یک فن ارزیابی غیرمخرب به کار آید.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.