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Iperfluorescenza – L’OLED aumenta l’efficienza

Con l’iperfluorescenza l’OLED compirà un balzo tecnologico quanto a efficienza energetica, illuminazione e costante coerenza cromatica

Si chiama hyperfluorescence – iperfluorescenza e secondo la ricerca potrebbe portare gli schermi OLED a un incredibile livello di longevità e fedeltà nella coerenza cromatica, non di meno migliorando notevolmente la classe di efficienza energetica. I diodi organici a emissione di luce (Organic Light Emitting Diodes) sono presenti sotto varia forma e dimensione nei display di televisori, smartphone, tablet oltre alle applicazioni professionali.

Grazie all’OLED si è raggiunto un notevole livello di flessibilità che non smette di stupire, ed è proprio grazie a ricerca e sviluppo (non solo) del produttore coreano LG che il prossimo futuro vedrà schermi a pixel autoilluminanti sempre più pieghevoli, trasparenti, sottili oltre a un sempre più elevato grado di interattività.

Applicazioni infinite

Da schermo a pellicola l’ingegnerizzazione sembra non conoscere limiti quanto ad applicazioni e dimensioni che potrebbero entrare a far parte del quotidiano in misura ancor più massiccia, come per esempio sui lunotti delle automobili e persino miniaturizzati in forma di lenti per occhiali. Del resto i display OLED sono presenti anche se in misura ancora minima nell’ambito IT, non ultimo lo schermo portatile ASUS PQ22UC (immagine sopra), un 21,6” pollici OLED con performance tecniche strabilianti (primo a offrire il Dolby Vision, costo 5.000 euro), ma oltre all’impiego sui laptop ci sono già applicazioni automotive.

Non solo successi ma anche problemi, in taluni casi anche molto evidenti per alcuni modelli di smartphone recentemente commercializzati e legati alla tecnologia evolutiva AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diodes). Trattasi di un’evoluzione dello standard OLED e una delle soluzioni ingegneristiche un cui la matrice è attiva, con i pixel che vengono stimolati in misura indipendente, al contrario della passiva come nel caso del PMOLED (Passive Matrix Organic Light Emitting Diodes).

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OLED trasparente

Non solo pregi

Anche l’AMOLED ha consentito di migliorare l’efficienza in termini d’illuminazione e contrasto, ma al momento con limiti che in situazioni meno fortunate non possono non saltare all’occhio. Il deposito di materiale organico in fase produttiva di creazione dello schermo, la cosiddetta tecnica “PenTile” sviluppata da Samsung, vede un volume superiore di pixel verdi rispetto a rossi e blu, innescando esubero di verde quando l’illuminazione è prossima allo zero.

Il PenTile al momento può soffrire di difetti e imprecisioni che si ripercuotono quando viene scelto uno sfondo molto scuro tra i ‘temi’ offerti dallo smartphone. Ciò può arrivare a generare virature verdastre per errata risposta dei pixel dove, scartando costose ma possibili correzioni di fabbrica, sono possibili soluzioni software alternative e variabili in base alla frequenza del refresh rate.

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OLED pieghevole

Trent’anni di vita

Limiti sugli schermi più piccoli a parte resta il fatto che l’OLED rappresenta sin dal suo esordio una rivoluzione e continua evoluzione che ha segnato il tempo di schermi reference quanto a fedeltà ed estensione cromatica. Si è poi andati a migliorare ulteriormente l’illuminazione del pannello, e già da alcuni anni gli schermi consumer per i televisori sono dichiarati dalla stessa LG con un grado di durata di circa trent’anni, ovvero circa centomila ore di funzionamento.

Un risultato niente male se consideriamo che all’inizio l’operatività dichiarata non andava oltre le quarantamila ore. Ci sono poi ipotesi progettuali alternative in cui viene incontro la tecnologia Quantum Dot e la soluzione QD-OLED, dove al posto della matrice W-RGB dei classici W-OLED viene posto un filtro colorato Quantum Dot.

Fashion OLED

Iperfluorescenza – La ricerca FLUXiM

L’efficienza energetica degli OLED è stata migliorata continuamente dall’introduzione di questa tecnologia, dove la prima generazione utilizza emettitori fluorescenti e offre un’efficienza quantica interna massima (Internal Quantum Efficiency – IQE) del 25%. Grazie all’uso di emettitori fosforescenti la seconda generazione OLED ha raggiunto un potenziale limite IQE del 100% ma con pesanti limiti.

La seconda generazione ha però sofferto un rapido degrado colorimetrico, con particolare decadimento degli emettitori blu, costringendo per esempio a reiterate tarature dei costosissimi monitor OLED professionali. La terza generazione potrebbe aggirare alcuni di questi problemi impiegando emettitori di fluorescenza ritardata attivata termicamente (Thermally Activated Delayed Fluorescence – TADF), dove gli emettitori TADF possono teoricamente raggiungere in misura più semplice, stabile e meno costosa un IQE del 100%.

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Nell’immagine sopra (courtesy of FLUXiM) lo schema in termini di lunghezza d’onda e intensità per la prima generazione OLED a fluorescenza, la terza generazione OLED TADF e la quarta generazione OLED con iperfluorescenza, dove la banda spettrale è ancora più stretta favorendo, diagramma CIE di fianco, copertura e purezza cromatica.

Per il rosso in laboratorio è stata raggiunta una durata quattro volte superiore alla attuale, anche per il blu che è quello con il più basso grado di longevità la durata potrebbe venire aumentata in misura cospicua. In futuro, sulla base di questo risultato, si prevede di ottenere OLED con una risoluzione più alta, una maggiore luminosità, una migliore efficienza e un costo inferiore. Le prossime promettenti generazioni di OLED ad alta efficienza combineranno emettitori fluorescenti con materiali TADF, dove i livelli di energia sono allineati in modo tale che abbia luogo un trasferimento di energia Förster (trasferimento di energia per risonanza o FRET – Fluorescence Resonance Energy Transfer o Förster Resonance Energy Transfer) molto efficiente dal materiale TADF all’emettitore fluorescente, ovvero la cosiddetta “iperfluorescenza”.

100% BT.2020

Per inciso analisi e simulazioni ottiche ed elettriche sfruttando l’iperfluorescenza sono divenute possibili in virtù di uno speciale software chiamato “SETFOS”, sviluppato dall’elvetica FLUXiM. In tal modo si è reso possibile studiare il grado di efficienza dell’OLED portandolo a livelli sino a poco tempo fa impensabili: maggiore luminosità complessiva, da sempre uno dei punti deboli dei pannelli tv a pixel autoilluminanti dove molti preset ancora oggi vedono parametri di setup costantemente al 100%, elevata purezza del colore (si raggiungerà la copertura 100% in REC.2020?) ma con una sostanziale durata nel tempo. Link a FLUXiM.

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