Co to są organiczne diody LED?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Wraz z nadejściem światowej społeczności koncepcji zrównoważonego rozwoju, która zakłada zazielenianie całej branży i wzrost świadomości ekologicznej konsumentów, produkty opatrzone etykietą „ekologiczne” cieszą się dużym zainteresowaniem i rosnący popyt. A organiczne diody LED nie są wyjątkiem. Nowe rozwiązania technologiczne i nowe produkty niezmiennie przyciągają uwagę „zaawansowanych” konsumentów, którzy nadążają z duchem czasu. Co to jest - organiczne diody elektroluminescencyjne, jakie są zasady ich działania i perspektywy użytkowania? To jest temat tego artykułu.

Tylko trochę historii

Właściwości elektroluminescencyjne materiałów organicznych zostały odkryte w 1950 roku przez francuskiego fizyka Andre Bernanoza. Jednak dopiero w 1987 roku odkrycie to stało się rozwiązaniem technologicznym w pierwszym urządzeniu OLED wyprodukowanym przez firmę Kodak. A w 2000 roku trzech chemików jednocześnie - A. McDiarmid, H. Shirakawa i A. Heeger - otrzymali Nagrodę Nobla za odkrycia w tej dziedziniecienkoprzewodzące polimery pochodzenia organicznego. Dopiero w 2008 roku do sprzedaży trafiła pierwsza lampa OSRAM OLED, której tylko 25 egzemplarzy zostało wykonanych w cenie 25 000 euro. Dziś takie lampy oferuje kilka firm w cenie 500 euro, a w technologiach OLED istnieje już kilka kierunków: PHOLED, TOLED, FOLED i inne, które są zrozumiałe tylko dla specjalistów.

Gdzie jest organiczne?

Dziwne, ale użycie słowa „organiczny” w tym kontekście nie ma nic wspólnego z produktami pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego. Organiczne diody elektroluminescencyjne lub OLED (od angielskiego Organic Light Emitting Diode) to półprzewodnik wykonany z materiału węglowego, który generuje promieniowanie, gdy przepływa przez niego prąd elektryczny. Do ich produkcji wykorzystywane są produkty chemii organicznej (związki węgla), co pozwala nam nazywać je organicznymi diodami LED.

Projekt i kompozycja

Samo urządzenie składa się z czterech części: podstawy, anody, katody, warstw przewodzących i promieniujących. Podstawa lub podłoże może być wykonane ze szkła, tworzywa sztucznego lub metalizowanych płyt. Anoda to tlenek indu domieszkowany cyną. Warstwy przewodzące i promieniujące to warstwy polimerów i związków organicznych o małej masie cząsteczkowej. Katoda jest wykonana z aluminium, wapnia lub innego metalu.

Technologia nie jest dla fizyków

Organiczne diody świecące rozmieszczone są na zasadzie kanapki. Kilka cienkich warstw półprzewodnikówpochodzenia organicznego są umieszczone pomiędzy różnie naładowanymi elektrodami (dodatnimi i ujemnymi). A wszystko to znajduje się na bazie przezroczystego materiału - szkła lub plastiku (na przykład elastycznego poliamidu). Gdy prąd przepływa przez elektrody, tworzą one naładowane cząstki (quasicząstki i elektrony). W środkowej warstwie organicznej cząstki te są skoncentrowane i tworzą wysokoenergetyczne wzbudzenie, które powoduje emisję światła o różnych kolorach przez warstwę organiczną. Tak więc aktywna matryca na organicznych diodach elektroluminescencyjnych to właśnie luminescencyjne lub fosforyzujące warstwy organiczne.

Rodzaje tablic OLED

Wyświetlacze OLED są podzielone na aktywną matrycę i pasywną matrycę według typu matrycy. Urządzenia z aktywną matrycą są sterowane przez cienkowarstwowe tranzystory polowe, które znajdują się pod warstwą anody. W matrycy pasywnej obraz powstaje w miejscu przecięcia się prostopadle umieszczonych taśm anodowych i katodowych, a sterowanie odbywa się z obwodu zewnętrznego. Na tej podstawie istnieją trzy schematy kolorowych wyświetlaczy OLED:

• Z oddzielnymi emiterami kolorów - trzy organiczne matryce emitują trzy podstawowe kolory (niebieski, zielony i czerwony), z których powstaje obraz.
• Z trzema białymi emiterami i specjalnymi kolorowymi filtrami.
• Niebieskie emitery konwertują krótkie fale na długie fale czerwone i zielone.

Nowoczesna aplikacja

Dziś technologie OLED są używane głównie wwysoce wyspecjalizowane rozwiązania. Urządzenia holograficzne i noktowizyjne, organiczne wyświetlacze radia samochodowego i aparatów cyfrowych, ekrany telefonów i źródła światła, telewizory i monitory – to wszystko jest rzeczywistość technologii OLED.

Żywotność OLED

Wszystkie nowoczesne urządzenia stworzone przy użyciu tej technologii prędzej czy później wykazują wypalenie kolorów. Już na otwarciu odkryto kruchość promieniowania organicznych diod elektroluminescencyjnych. Żywotność urządzenia jest dziś uważana za prawie wyczerpaną, jeśli jasność wyświetlacza spadła o 50%. Operacja zostaje zatrzymana przy tym wskaźniku około 70%. Jednak inwestycje korporacji w te technologie się opłacają – konsumenci często wymieniają przestarzałe urządzenia, zanim zbliża się koniec ich okresu użytkowania.

Najbardziej najbardziej

Największy do tej pory panel OLED jest produktem wspólnego projektu firm OSRAM, Philips, Novaled i Fraunhoter IPMS. Rozmiar panelu to 33 na 33 cm, powierzchnia części aktywnej to 828 m2. cm, a przysłona - 76%. Przy jasności 1 tys. kandeli na metr kwadratowy strumień cząstek światła wynosi 25 lumenów na wat. Największy obecnie sprzedawany panel Lumiotec ma wymiary 15 na 15 centymetrów i ma strumień świetlny do 60 lumenów na wat, co odpowiada jednej żarówce fluorescencyjnej. A Panasonic planuje wprowadzić wyświetlacz OLED o jasności 128 lumenów na wat do 2020 roku. Konkuruje z nią amerykańska korporacjaDoE, który obiecuje panele o mocy do 170 lumenów na wat.

Perspektywy dla paneli OLED

Większość istniejących obecnie projektów to prototypy. Są drogie, produkowane w ograniczonych ilościach, nie wyginają się i nie są jeszcze wystarczająco skuteczne. Duże korporacje skoncentrowały swoje działania na obniżeniu kosztów projektu, zwiększeniu rozmiaru i zwiększeniu produktywności. Eksperci przewidują masowe pojawienie się tego produktu w przystępnych cenach na światowym rynku do 2020 roku.

Oświetlenie OLED

Organiczne diody LED w oświetleniu są na rynku wciąż w powijakach. Masowa produkcja tego produktu nie została jeszcze uruchomiona przez żadną korporację. Cena takich lamp jest wciąż dość wysoka dla przeciętnego konsumenta, a ich jasność i żywotność pozostawiają wiele do życzenia. 75 miliardów dolarów udziału w światowym rynku oświetlenia OLED to dość niewielka kwota. Odbiorcami tych produktów nie są osoby fizyczne, ale inne korporacje zajmujące się projektowaniem mebli i lokali, a także korporacje z branży motoryzacyjnej.

Wady i zalety

Organiczne diody LED mają zarówno zalety, jak i wady. Wśród pierwszych bezsporne są ich niskie zużycie energii i równomierny rozkład światła na całym panelu, wysoka wydajność, przyjazność dla środowiska i miękkie światło. Ale główną zaletą jest możliwość nadania im elastyczności i subtelności. A niedociągnięcia można uznać za krótką żywotność diod, wysokie koszty i problemy technologiczne (organiczneskładnik utlenia się w kontakcie z wodą, co wymaga dodatkowego uszczelnienia). Jednak korporacje nadal inwestują w rozwój tych technologii, widząc w nich przyszłość elektroniki.

Jak to jest zrównoważone

Materiały OLED nie zawierają metali ciężkich i toksycznych pierwiastków, takich jak rtęć. Są łatwe do recyklingu i nie wymagają specjalnej zbiórki oraz dodatkowych możliwości technologicznych do utylizacji. Iryd lamp fosforyzujących OLED jest nietoksyczny, a jego ilość jest niezwykle mała. Transport cienkich i lekkich paneli OLED wymaga mniej zasobów, co zmniejsza koszty i zmniejsza obciążenie środowiska. Na przykład 55-calowy telewizor OLED ma 4 mm grubości i waży około 4-5 kilogramów.

Fikcja stanie się rzeczywistością

Pomimo sceptycyzmu niektórych ekspertów, większość jest przekonana, że technologia OLED będzie przełomem w XXI wieku. Fantastyczne projekty staną się rzeczywistością, a mianowicie:

• To właśnie te technologie pozwolą stworzyć nie iluzoryczny, ale całkiem realistyczny trójwymiarowy obraz.
• Oświetlenie wszędzie zostanie zastąpione lampami OLED.
• Pojawią się przezroczyste panele słoneczne.
• Elastyczne monitory gadżetowe zmieszczą się w Twojej kieszeni.
• Niezwykle lekkie monitory o wysokiej jakości kolorów i szerokim kącie widzenia zapewniają natychmiastową reakcję, najmniejszy rozmiar i wymiary.
• Zastosowanie technologii w przemyśle wojskowym jest generalnie niesamowite.
• Tutajświecące ubrania pojawiły się już w kolekcjach projektantów.

Ale nie poprzestawaj na tym - motto teoretyków i praktyków. Współczesna nauka od dawna znajduje się w punkcie rozwidlenia, kiedy każde odkrycie może zmienić rozwój cywilizacji w całkowicie nieprzewidywalny kurs. Przykładów takich odkryć jest wiele: to pełnia próżni i rury Krasnikowa, a nawet odkrycie związków organicznych w kosmosie. Dziś awangardą gadżetów elektronicznych są organiczne diody elektroluminescencyjne, ale co jutro – kto wie?