PHOLED blu: cos'è e perché migliorerà prestazioni e durata dei display OLED

I display OLED dominano il mercato degli smartphone e hanno conquistato un’ampia fetta del mercato delle TV di fascia alta, grazie alle immagini nitide, ai livelli di nero profondo e agli ampi angoli di visione. Già un anno fa dicevamo come i monitor OLED sarebbero stati protagonisti della scena.

In generale, tuttavia, la tecnologia OLED non supera l’alternativa LCD in termini di longevità e luminosità. Nel 2024, la prossima generazione di display OLED sarà caratterizzata dall’utilizzo di PHOLED blu, diodi organici a emissione di luce di tipo fosforescente. La tecnologia è sviluppata da Universal Display Corporation (UDC), società che la sta sviluppando da decenni e che è adesso sulla via della produzione di massa.

Per capire perché un PHOLED blu è così importante, è necessario capire la differenza tra gli OLED convenzionali e quelli più recenti, fosforescenti. E poi è necessario considerare come sono strutturati gli attuali display OLED.

Come sono strutturati i display OLED

Gli OLED, diodi organici a emissione di luce, convertono l’energia elettrica direttamente in fotoni. Sono formati da più elementi, tra cui un catodo, un anodo e uno strato emissivo. Quando una corrente attraversa l’OLED, nel suo percorso induce l’emissione di elettroni dal catodo, caricato negativamente. Simultaneamente, le lacune di carica positiva (assenza di elettroni) sono emessi dall’anodo. L’anodo è l’altro elettrodo dell’OLED, ed è caricato positivamente. I due flussi si muovono attraverso gli strati dell’OLED e si ricombinano nello strato emissivo centrale.

Durante la ricombinazione, si formano particelle chiamate “eccitoni“, coppie legate di carica elettrica opposta. A questo punto, si verifica la fase di decadimento: nel corso di questo processo, gli eccitoni liberano energia sotto forma di luce o calore. Se la transizione comporta la liberazione di fotoni, si verifica l’emissione di luce visibile.

A seconda di come si allineano gli spin delle molecole, possono essere generati due tipi di eccitoni: singoletti e triplette. Da UDC si fa presente che nei tradizionali OLED fluorescenti, solo i singoletti emettono fotoni, mentre le triplette rilasciano la loro energia come calore. Ed è ovviamente inefficiente: i display che utilizzano materiali OLED fluorescenti trasformano in un’emissione luminosa solo il 25% dell’energia elettrica immessa in ingresso. Il calore in eccesso può invece ridurre l’aspettativa di vita di un dispositivo.

PHOLED blu per schermi più efficienti che riducono il calore generato

Aggiungendo metalli pesanti alla miscela di composti organici che compongono gli OLED, gli spin cambiano, e anche le triplette emettono luce. Il risultato è un OLED fosforescente. Potenzialmente è quindi possibile ottenere un display efficiente che non genera calore dannoso per il suo funzionamento.

Gli OLED fosforescenti rossi sono presenti da circa due decenni; il verde è disponibile da uno. Ma creare PHOLED blu, che ha il livello di energia più alto dei tre, è stata una sfida vera e propria.

I PHOLED di UDC sono finora gli unici di qualsiasi colore disponibili commercialmente, sottolinea l’analista Robert J. O’Brien, co-fondatore della società di ricerca di mercato DSCC, e UDC sta già fornendo PHOLED rossi e verdi a praticamente tutti i produttori di display OLED. Non è dato sapere quando arriveranno i PHOLED blu ma l’immissione sul mercato sembra a questo punto imminente, a costi peraltro molto abbordabili.

Come cambieranno i display degli smartphone con i PHOLED blu

I display degli smartphone odierni utilizzano direttamente gli OLED, senza filtri di colore. Ogni pixel ha tre subpixel OLED: rosso, verde e blu. Attualmente, solo i subpixel rossi e verdi utilizzano OLED fosforescenti; per il blu si fa affidamento sugli OLED fluorescenti, meno efficienti degli altri due.

Sostituire il blu fluorescente con il blu fosforescente significherà poter contare su una struttura dei pixel più equilibrata. Cosa che potrebbe consentire la produzione di display a risoluzione ancora più elevata nel prossimo futuro.

Nel breve termine, il passaggio alla tecnologia PHOLED blu comporterà un guadagno approssimativo del 25% in termini di efficienza energetica. Questo significa che i produttori potranno approfittarne per aumentare la durata della batteria, ridurne le dimensioni o presentare agli utenti finali un display più luminoso. E in tutti questi casi, riducendo la generazione di calore, dovrebbe aumentare la durata di vita di tutti i componenti elettronici circostanti.

Cosa cambia per le TV di nuova generazione

I display TV OLED di Samsung utilizzano solo OLED blu, creando i necessari subpixel rossi e verdi attraverso l’uso di quantum dot, tecnica che permette di assorbire l’energia luminosa a una lunghezza d’onda emettendola poi su un’altra.

Il passaggio dal blu fluorescente attuale al blu fosforescente renderà i display di Samsung molto più efficienti. Renderà anche la produzione più facile e meno costosa.

Sempre secondo O’Brien, infatti, adesso Samsung utilizza attualmente tre strati di materiale. I PHOLED consentiranno a Samsung di ridurre quel numero a due e forse anche a uno. Oppure Samsung potrebbe scegliere di rimanere con tre strati, almeno in alcuni modelli premium, e aumentare significativamente la luminosità.

LG realizza i suoi display combinando strati di OLED rossi, verdi e blu. Gli strati rossi e verdi sono fosforescenti, e il blu è fluorescente, creando luce bianca che viene quindi separata in subpixel utilizzando filtri di colore. Il design attuale richiede due strati blu “impilati”: con l’adozione del PHOLED blu, gli ingegneri LG dovrebbero ridurre la struttura a un unico strato, con evidenti benefici.