Čo sú organické LED diódy?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

S nástupom svetovej komunity ku konceptu trvalo udržateľného rozvoja, ktorý znamená ekologizáciu celého priemyslu a zvýšenie environmentálneho povedomia spotrebiteľa, sa produkty, ktoré nesú označenie „ekologické“, tešia veľkému záujmu a rastúci dopyt. A organické LED diódy nie sú výnimkou. Nové technologické riešenia a nové produkty vždy priťahujú pozornosť „pokročilých“spotrebiteľov, ktorí kráčajú s dobou. Čo je to - organické diódy vyžarujúce svetlo, aké sú princípy ich práce a vyhliadky na použitie? Toto je téma tohto článku.

Len trochu histórie

Elektroluminiscenčné vlastnosti organických materiálov objavil v roku 1950 francúzsky fyzik Andre Bernanoz. Ale až v roku 1987 sa tento objav stal technologickým riešením v prvom OLED zariadení vyrobenom spoločnosťou Kodak. A v roku 2000 dostali Nobelovu cenu za objavy v tejto oblasti traja chemici naraz - A. McDiarmid, H. Shirakawa a A. Heegertenkovodivé polyméry organického pôvodu. Až v roku 2008 sa začala predávať prvá lampa OSRAM OLED, z ktorej bolo vyrobených len 25 exemplárov v cene 25 000 eur. Dnes takéto svietidlá ponúka viacero firiem v cene 500 eur a v technológiách OLED je už niekoľko smerov: PHOLED, TOLED, FOLED a ďalšie, ktoré sú zrozumiteľné len pre špecialistov.

Kde je bio?

Napodiv, ale použitie slova „ekologický“v tomto kontexte nemá nič spoločné s produktmi živočíšneho alebo rastlinného pôvodu. Organické svetelné diódy alebo OLED (z anglického Organic Light Emitting Diode) je polovodič vyrobený z uhlíkového materiálu, ktorý generuje žiarenie, keď ním prechádza elektrický prúd. Pri ich výrobe sa používajú produkty organickej chémie (uhlíkové zlúčeniny), čo nám umožňuje nazývať ich organické LED.

Dizajn a zloženie

Samotné zariadenie sa skladá zo štyroch častí: základňa, anóda, katóda, vodivá a vyžarujúca vrstva. Základňa alebo substrát môže byť vyrobený zo skla, plastu alebo pokovovaných dosiek. Anóda je z oxidu india dopovaného cínom. Vodivé a vyžarujúce vrstvy sú vrstvy polymérov a organických zlúčenín s nízkou molekulovou hmotnosťou. Katóda je vyrobená z hliníka, vápnika alebo iného kovu.

Technológia nie je pre fyzikov

Organické diódy vyžarujúce svetlo sú usporiadané na princípe sendviča. Niekoľko tenkých vrstiev polovodičovorganického pôvodu sú vložené medzi rôzne nabité elektródy (kladné a záporné). A to všetko sa nachádza na báze priehľadného materiálu - skla alebo plastu (napríklad pružný polyamid). Pri prechode prúdu elektródami vytvárajú nabité častice (kvázičastice a elektróny). V strednej organickej vrstve sa tieto častice koncentrujú a vytvárajú vysokoenergetickú excitáciu, ktorá spôsobuje vyžarovanie svetla rôznych farieb organickou vrstvou. Aktívnou matricou na organických diódach vyžarujúcich svetlo sú teda presne luminiscenčné alebo fosforeskujúce organické vrstvy.

Typy polí OLED

OLED displeje sa delia na aktívnu maticu a pasívnu maticu podľa typu matice. Zariadenia s aktívnou matricou sú riadené tenkovrstvovými tranzistormi s efektom poľa, ktoré sú umiestnené pod anódovým filmom. V pasívnej matrici sa obraz vytvára v priesečníku kolmo umiestnených anódových a katódových pásikov, pričom riadenie sa vykonáva z externého obvodu. Na základe toho existujú tri schémy pre farebné OLED displeje:

• So samostatnými farebnými žiaričmi – tri organické matice vyžarujú tri základné farby (modrú, zelenú a červenú), z ktorých sa vytvára obraz.
• S tromi bielymi žiaričmi a špeciálnymi farebnými filtrami.
• Modré žiariče premieňajú krátke vlnové dĺžky na dlhé vlnové dĺžky červenej a zelenej.

Moderná aplikácia

Dnes sa technológie OLED využívajú najmä vvysoko špecializovaný vývoj. Zariadenia na holografiu a nočné videnie, organické displeje autorádií a digitálnych fotoaparátov, obrazovky telefónov a svetelné zdroje, televízory a monitory – to všetko je realita OLED technológií.

životnosť OLED

Všetky moderné zariadenia vytvorené pomocou tejto technológie skôr či neskôr vykazujú vypálenie farieb. Už pri otvorení bola objavená krehkosť žiarenia organických svetelných diód. Životnosť zariadenia sa dnes považuje za takmer vyčerpanú, ak sa jas displeja zníži o 50 %. Prevádzka sa zastaví pri tomto ukazovateli asi 70%. Investície korporácií do týchto technológií sa však vyplácajú – spotrebitelia častejšie menia zastarané zariadenia skôr, ako sa blíži koniec ich životnosti.

Najviac

Doposiaľ najväčší OLED panel je produktom spoločného projektu OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS. Veľkosť panelu je 33 x 33 cm, plocha aktívnej časti je 828 m2. cm a clona - 76%. Pri jase 1 000 kandel na meter štvorcový je tok svetelných častíc 25 lúmenov na watt. Najväčší panel Lumiotec, ktorý sa dnes predáva, má rozmery 15 x 15 centimetrov a svetelný tok až 60 lúmenov na watt, čo sa rovná jednej žiarivke. A Panasonic plánuje uviesť na trh 128 lúmenov na watt OLED displeja do roku 2020. Konkuruje mu americká korporáciaDoE, ktorý sľubuje panely so svietivosťou až 170 lúmenov na watt.

Vyhliadky na panely OLED

Väčšina súčasných návrhov sú prototypy. Sú drahé, vyrábajú sa v obmedzenom množstve, neohýbajú sa a ešte nie sú dostatočne účinné. Veľké korporácie zamerali svoje aktivity na znižovanie nákladov projektu, zväčšenie veľkosti a zvýšenie produktivity. Odborníci predpovedajú masový výskyt tohto produktu za dostupné ceny na svetovom trhu do roku 2020.

OLED osvetlenie

Organické LED diódy v osvetlení sú na trhu stále v plienkach. Hromadnú výrobu tohto produktu zatiaľ nespustila žiadna korporácia. Cena takýchto svietidiel je pre bežného spotrebiteľa stále dosť vysoká a ich svietivosť a životnosť zanechávajú veľa želaní. Podiel OLED osvetlenia na globálnom trhu vo výške 75 miliárd USD je dosť malá suma. Spotrebiteľmi týchto produktov nie sú jednotlivci, ale iné korporácie, ktoré sa zaoberajú dizajnom nábytku a priestorov, ako aj korporácie v automobilovom priemysle.

Pre a proti

Organické LED diódy majú výhody aj nevýhody. Medzi prvými je nesporná ich nízka spotreba energie a rovnomerné rozloženie svetla po celom paneli, vysoká účinnosť, šetrnosť k životnému prostrediu a mäkké svetlo. Ale hlavnou výhodou je schopnosť dať im flexibilitu a jemnosť. A nedostatky možno považovať za krátku životnosť diód, vysoké náklady a technologické problémy (organickékomponent pri kontakte s vodou oxiduje, čo si vyžaduje dodatočné utesnenie). Korporácie však naďalej investujú do vývoja týchto technológií a vidia v nich budúcnosť elektroniky.

Aké je to udržateľné

Materiály OLED neobsahujú ťažké kovy a toxické prvky, ako je ortuť. Sú ľahko recyklovateľné a nevyžadujú špeciálny zber a dodatočné technologické kapacity na likvidáciu. Irídium OLED fosforeskujúcich lámp je netoxické a jeho množstvo je extrémne malé. Preprava tenkých a ľahkých OLED panelov si vyžaduje menej zdrojov, čo znižuje náklady a znižuje záťaž pre životné prostredie. Napríklad 55-palcový OLED televízor má hrúbku 4 mm a váži približne 4 až 5 kilogramov.

Fikcia sa stane realitou

Napriek skepticizmu niektorých odborníkov je väčšina presvedčených, že technológia OLED bude v 21. storočí veľkým prelomom. Fantastické projekty sa stanú skutočnosťou, konkrétne:

• Práve tieto technológie umožnia vytvoriť nie iluzórny, ale celkom realistický trojrozmerný obraz.
• Všade bude osvetlenie nahradené OLED lampami.
• Zobrazia sa priehľadné solárne panely.
• Flexibilné monitory gadget sa zmestia do vrecka.
• Neskutočne ľahké monitory s vysokou kvalitou farieb a širokým pozorovacím uhlom budú mať okamžitú odozvu, najmenšie rozmery a rozmery.
• Aplikácia technológie vo vojenskom priemysle je vo všeobecnosti úžasná.
• Tužiarivé oblečenie sa už objavilo v kolekciách dizajnérov.

Ale nekončíme pri tom – motto teoretických vedcov a odborníkov z praxe. Moderná veda sa už dlho nachádza v bode rozdvojenia, keď akýkoľvek objav môže zmeniť vývoj civilizácie na úplne nepredvídateľný kurz. Existuje veľa príkladov takýchto objavov: toto je plnosť vákua, Krasnikove potrubia a dokonca aj objavenie organických zlúčenín v hlbokom vesmíre. Dnes sú avantgardou elektronických prístrojov organické diódy vyžarujúce svetlo, ale čo zajtra - kto vie?