El desarrollo de diodos emisores de luz orgánicos (OLED) ha transformado la industria de las pantallas, permitiendo dispositivos más delgados, flexibles y con una calidad de imagen superior. Sin embargo, estos sufren una limitación clave: los OLED blancos tienen un consumo de energía relativamente alto, que ha obstaculizado su adopción generalizada en dispositivos más pequeños que funcionan con baterías. 

El mayor consumo de los OLED Blancos se debe, en gran medida, al mayor voltaje necesario para generar luz blanca. En la tecnología actual, estas estructuras suelen requerir más de 2,5 voltios para funcionar, ya que esa es la tensión mínima necesaria para producir la componente azul de la luz blanca. A pesar de los numerosos avances dirigidos a mejorar la eficiencia y la calidad cromática de las OLED blancas, la reducción del voltaje de operación continúa siendo uno de los principales desafíos técnicos, hasta ahora. 

Un estudio liderado por el profesor asociado Seiichiro Izawa del Instituto de Ciencia de Tokio (Science Tokyo), publicado en Journal of Materials Chemistry C el 24 de julio de 2025, ha conseguido todo un hito: el desarrollo de un OLED blanco capaz de operar con menos de 1,5 voltios. Esta logró no solo representa un récord en cuanto a bajo voltaje para este tipo de dispositivos, sino que también sienta las bases para una nueva generación de tecnología optoelectrónica de bajo consumo.

Triplet–Triplet Annihilation (TTA): una vía alternativa para emitir azul

Para desarrollar este nuevo OLED blanco de bajo voltaje, los investigadores aprovecharon su experiencia previa en la creación de emisores azules de bajo consumo mediante un proceso de conversión ascendente basado en la aniquilación triplete-triplete (TTA, por sus siglas en inglés). 

En términos simplificados, su estrategia consiste en aplicar un voltaje reducido para movilizar cargas negativas y positivas dentro de una estructura de capas de material orgánico semiconductor. Cuando estas cargas se encuentran y se recombinan, producen estados electrónicos excitados conocidos como estados triplete. Estos estados pueden «destruirse» entre sí a través de TTA para dar lugar a un estado singlete de mayor energía, que produce luz azul a medida que decae.

Dopado selectivo para una emisión blanca equilibrada

Para obtener la emisión blanca deseada, los investigadores incorporaron dos dopantes de distinto color en la capa emisora del dispositivo: un dopante azul celeste, basado en perileno (Tbpe), y un dopante amarillo, rubreno. 

Ambos dopantes son excitados por los estados singlete de alta energía generados en el material huésped y emiten luz en sus respectivas longitudes de onda. La combinación de estas emisiones —colores complementarios— da lugar a una luz blanca. Para lograr un balance cromático adecuado, fue necesario ajustar con precisión la proporción relativa de cada dopante en la mezcla emisora.

Resultados obtenidos y futuros desarrollos

Como resultado de este enfoque, el equipo logró desarrollar un OLED blanco con un voltaje de encendido inferior a 1,5 voltios. Esta característica excepcional permite que el dispositivo funcione directamente con una única batería seca de 1,5 V, sin necesidad de conversores adicionales. “Hasta donde tenemos conocimiento, se trata del voltaje de operación más bajo registrado hasta la fecha para un OLED blanco”, destaca el profesor Izawa.

posibilidad de reducir significativamente el voltaje de funcionamiento en este tipo de dispositivos abre nuevas oportunidades para el diseño de sistemas electrónicos portátiles, incluidos wearables destinados a aplicaciones en entretenimiento, deporte o salud. “Este avance podría contribuir al desarrollo de una sociedad más eficiente energéticamente, al facilitar pantallas y dispositivos de iluminación con un consumo eléctrico significativamente menor”, subraya el investigador.

Fuente de imagen de portada: Institute of Science Tokyo