Nanotubos de carbono. Quedaos con esa palabra para los próximos televisores OLED, ya que parece que tienen un potencial enorme para mejorar los actuales paneles sin apenas puntos negativos. Y es que aunque los últimos años los televisores OLED han ido mejorando una barbaridad en brllo (como los paneles Tandem RGB, las matrices Micro Lens Array (MLA) o la tecnología QD-OLED alcanzando picos bestiales de 3000 y 4000 nits), la física siempre ha sido el tope para seguir aumentando el brillo: a más capas le pongas, más luz, más voltaje y con éste, más calor (y consumo) y un riesgo más alto de degradación del panel.
Por suerte vivimos en la era de la investigación científica en todos los frentes de la industria. Y hoy os vamos a hablar de una de las más prometedoras en el campo de los paneles OLED: la incorporación de nanotubos de carbono (CNT). Y es que la llegada de esta tecnología al mundo autoemisivo parece que será una auténtica revolución y ya exsiten prototipos funcionales capaces de registrar picos de brillo por encima de los 20000 nits con voltajes de funcionamiento notablemente inferiores…vamos, el Santo Grial del OLED.
El cuello de botella del ánodo y la barrera energética del OLED
Para entender el calibre de esta investigación, voy a intentar explicarlo de la forma más sencilla posible pero aún así es complicado ya que tiene muchos conceptos físicos nuevos. Empezamos por lo primero: la estructura multicapa de un panel OLED actual. Para generar luz de forma eficiente, el diodo necesita un equilibrio entre la inyección de electrones desde el cátodo y la inyección de huecos (holes) desde el ánodo transparente, tradicionalmente fabricado en óxido de indio y estaño (que llamaremos ITO).
El problema viene de la diferencia de los niveles energéticos. Por ejemplo, el ITO (recordad, es el ánodo) trabaja a unos 4,7 eV, mientras que las capas orgánicas transportadoras de huecos (HTL) se sitúan habitualmente entre los 5,0 y 5,5 eV. Esa diferencia de 0,3-0,4 eV, limita muy severamente el flujo de corriente y fuerza a los fabricantes a elevar la tensión eléctrica para conseguir brillo. ¿Hay otras soluciones? si, el uso de ciertos polímeros por ejemplo, pero tienen otros problemas y acaban detoriorando el propio ánodo.
Y aquí es donde entran en juego los nanotubos de carbono de pared múltiple funcionalizados con ácido (COOH-MWCNT). Al aplicarlos como una capa intermedia ultra delgada entre el electrodo y las capas orgánicas, los investigadores han logrado alinear energéticamente la estructura y multiplicar la inyección de corriente por varios órdenes de magnitud, abriendo una autopista para los portadores de corriente sin degradar el dispositivo final. La solución definitiva al problema más gordo del OLED.
Los nanotubos de carbono son la solución definitiva: paneles OLED de 20000 nits sin degradación
Y es que resulta que la investigación ya está muy avanzada y los primeros resultados son muy positivos. Un televisor OLED de estructura convencional (como los modelos de hoy en día) alcanza picos aislados a voltajes elevados de hasta 20 V, la implementación de estos nanotubos permite rebasar la barrera de los 20.000 nits con voltajes de excitación mucho más contenidos. Al requerir menos tensión eléctrica para alcanzar niveles estratosféricos de luminancia, el calor sobre el material emisor se reduce drásticamente, lo que representa una mucha mayor longevidad para el panel. Y lo hacen sin alterar el color ni la cobertura cromática.
A estos avances se suma la investigación en nanotubos de pared simple (SWCNT) con quiralidades específicas y métodos de fabricación escalables mediante pulverización ultrasónica (ultrasonic spray coating). Esta técnica permite depositar películas ultrafinas, uniformes y sostenibles sin depender de costosos procesos de evaporación térmica en vacío absoluto, sentando las bases no solo para televisores o monitores ultrabrillantes, sino para emisores avanzados de infrarrojo cercano (NIR).
En fin, que si alguien daba por muerto a la tecnología OLED, que sepa que parece que será un caballo difícil de superar, ya que hay cientos de líneas de investigación abiertas y desde luego que parece que la del uso de nanotubos de carbono es una de las más prometedoras de todas ellas.
