Hva er organiske lysdioder?

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Med inntoget av verdenssamfunnet til konseptet bærekraftig utvikling, som innebærer en grønngjøring av hele industrien og økningen i miljøbevisstheten til forbrukeren, tiltrekker produkter som bærer etiketten "organisk" stor interesse og økende etterspørsel. Og organiske lysdioder er intet unntak. Nye teknologiske løsninger og nye produkter tiltrekker seg alltid oppmerksomheten til «avanserte» forbrukere som holder tritt med tiden. Hva er det - organiske lysemitterende dioder, hva er prinsippene for deres arbeid og utsikter for bruk? Dette er emnet for denne artikkelen.

Bare litt historie

De elektroluminescerende egenskapene til organiske materialer ble oppdaget i 1950 av den franske fysikeren Andre Bernanoz. Men det var ikke før i 1987 at denne oppdagelsen ble en teknologisk løsning i den første OLED-enheten produsert av Kodak. Og i 2000 ble tre kjemikere på en gang - A. McDiarmid, H. Shirakawa og A. Heeger - tildelt Nobelprisen for funn på feltettynnledende polymerer av organisk opprinnelse. Først i 2008 ble den første OSRAM OLED-lampen i salg, hvorav kun 25 kopier ble laget til en pris av 25 000 euro. I dag tilbys slike lamper av flere selskaper til en pris av 500 euro, og det er allerede flere retninger innen OLED-teknologi: PHOLED, TOLED, FOLED og andre som bare er forståelige for spesialister.

Hvor er organisk?

Merkelig nok, men bruken av ordet «økologisk» i denne sammenhengen har ingenting med produkter av animalsk eller vegetabilsk opprinnelse å gjøre. Organic light emitting diodes, eller OLED (fra engelske Organic Light Emitting Diode), er en halvleder laget av karbonmateriale som genererer stråling når en elektrisk strøm går gjennom den. I deres produksjon brukes organiske kjemiprodukter (karbonforbindelser), som gjør at vi kan kalle dem organiske lysdioder.

Design og komposisjon

Selve enheten består av fire deler: base, anode, katode, ledende og utstrålende lag. Basen eller underlaget kan være laget av glass, plast eller metalliserte plater. Anoden er indiumoksid dopet med tinn. De ledende og utstrålende lagene er lag av polymerer og organiske forbindelser med lav molekylvekt. Katoden er laget av aluminium, kalsium eller annet metall.

Teknologi er ikke for fysikere

Organiske lysemitterende dioder er arrangert etter prinsippet om en sandwich. Flere tynne lag med halvledereav organisk opprinnelse er klemt mellom forskjellig ladede elektroder (positive og negative). Og alt dette er plassert på grunnlag av et gjennomsiktig materiale - glass eller plast (for eksempel fleksibel polyamid). Når strøm går gjennom elektrodene, danner de ladede partikler (kvasipartikler og elektroner). I det midterste organiske laget er disse partiklene konsentrert og skaper høyenergieksitasjon, som forårsaker utslipp av lys av forskjellige farger fra det organiske laget. Dermed er den aktive matrisen på organiske lysdioder nettopp selvlysende eller fosforescerende organiske lag.

Typer OLED-arrays

OLED-skjermer er delt inn i aktiv matrise og passiv matrise etter type matrise. Aktive matriseenheter styres av tynnfilmsfelteffekttransistorer, som er plassert under anodefilmen. I passiv matrise dannes bildet i skjæringspunktet mellom vinkelrett plasserte anode- og katodestrips, mens kontrollen utføres fra en ekstern krets. Basert på dette er det tre skjemaer for farge-OLED-skjermer:

• Med separate fargeemittere - tre organiske matriser sender ut tre primærfarger (blå, grønn og rød) som bildet er dannet av.
• Med tre hvite emittere og spesielle fargefiltre.
• Blå sendere konverterer korte bølgelengder til lange bølgelengder av rødt og grønt.

Moderne applikasjon

I dag brukes OLED-teknologier hovedsakelig isvært spesialiserte utviklinger. Holografi- og nattsynsenheter, organiske skjermer av bilradioer og digitale kameraer, telefonskjermer og lyskilder, TV-er og skjermer – alt dette er realiteten til OLED-teknologier.

OLED-levetid

Alle moderne enheter laget med denne teknologien viser før eller siden fargeinnbrenning. Selv ved åpningen ble skjørheten til strålingen fra organiske lysdioder oppdaget. Levetiden til en enhet i dag anses som nesten oppbrukt hvis skjermens lysstyrke har redusert med 50 %. Driften stoppes ved denne indikatoren på ca. 70%. Men selskapers investeringer i disse teknologiene gir resultater – oftere enn ikke bytter forbrukere utdaterte enheter før de nærmer seg slutten av levetiden.

Mest mest

Det største OLED-panelet til dags dato er produktet av et samarbeidsprosjekt mellom OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS. Panelstørrelsen er 33 x 33 cm, arealet til den aktive delen er 828 kvm. cm, og blenderåpning - 76%. Med en lysstyrke på 1 tusen candela per kvadratmeter er fluksen av lyspartikler 25 lumen per watt. Det største Lumiotec-panelet som selges i dag er 15 ganger 15 centimeter og har en lysstrøm på opptil 60 lumen per watt, som tilsvarer én fluorescerende lyspære. Og Panasonic planlegger å lansere en 128 lumen per watt OLED-skjerm innen 2020. Et amerikansk selskap konkurrerer med detDoE, som lover paneler med opptil 170 lumen per watt.

Prospekter for OLED-paneler

De fleste eksisterende design i dag er prototyper. De er dyre, laget i begrensede mengder, bøyer seg ikke og er ennå ikke effektive nok. Store selskaper har fokusert sine aktiviteter på å redusere kostnadene for prosjektet, øke størrelsen og øke produktiviteten. Eksperter spår masseutseendet til dette produktet med rimelige priser på verdensmarkedet innen 2020.

OLED-belysning

Organiske lysdioder i belysning er fortsatt i sin spede begynnelse på markedet. Masseproduksjon av dette produktet har ennå ikke blitt lansert av noe selskap. Prisen på slike lamper er fortsatt ganske høy for den gjennomsnittlige forbrukeren, og deres lysstyrke og levetid lar mye å være ønsket. Den globale markedsandelen på 75 milliarder dollar til OLED-belysning er en ganske liten sum. Forbrukerne av disse produktene er ikke enkeltpersoner, men andre selskaper som er engasjert i design av møbler og lokaler, samt selskaper i bilindustrien.

Fordeler og ulemper

Organiske lysdioder har både fordeler og ulemper. Blant de første er deres lave strømforbruk og jevne fordeling av lys over hele panelet, høy effektivitet, miljøvennlighet og mykt lys udiskutable. Men den største fordelen er muligheten til å gi dem fleksibilitet og subtilitet. Og manglene kan betraktes som den korte levetiden til diodene, de høye kostnadene og teknologiske problemer (organiskkomponenten oksiderer ved kontakt med vann, noe som krever ekstra forsegling). Men selskaper fortsetter å investere i utviklingen av disse teknologiene, og ser på dem som fremtiden for elektronikk.

Hvor bærekraftig er dette

OLED-materialer inneholder ikke tungmetaller og giftige elementer som kvikksølv. De er lett å resirkulere og krever ikke spesiell innsamling og ytterligere teknologisk kapasitet for avhending. Iridiumet til OLED fosforescerende lamper er ikke giftig og mengden er ekstremt liten. Transport av tynne og lette OLED-paneler krever færre ressurser, noe som reduserer kostnadene og reduserer belastningen på miljøet. For eksempel er en 55-tommers OLED-TV 4 mm tykk og veier omtrent 4-5 kilogram.

Fiksjon vil bli virkelighet

Til tross for skepsisen til noen eksperter, er de fleste sikre på at OLED-teknologi vil være et stort gjennombrudd i det 21. århundre. Fantastiske prosjekter vil bli virkelige, nemlig:

• Det er disse teknologiene som vil gjøre det mulig å lage et ikke illusorisk, men ganske realistisk tredimensjon alt bilde.
• Belysning over alt vil bli erstattet av OLED-lamper.
• Transparente solcellepaneler vises.
• Fleksible gadget-skjermer får plass i lommen.
• Utrolig lette skjermer med høy fargekvalitet og bred visningsvinkel vil ha en umiddelbar respons, den minste størrelsen og dimensjonene.
• Anvendelsen av teknologi i militærindustrien er generelt fantastisk.
• Herglødende klær har allerede dukket opp i designerkolleksjoner.

Men ikke stopp der - mottoet til teoretiske forskere og praktikere. Moderne vitenskap har lenge vært på et splittelsespunkt, når enhver oppdagelse kan gjøre utviklingen av sivilisasjonen til en helt uforutsigbar kurs. Det er mange eksempler på slike funn: dette er fylden av vakuumet, og Krasnikovs rør, og til og med oppdagelsen av organiske forbindelser i det store rommet. I dag er avantgarden innen elektroniske dingser organiske lysdioder, men hva i morgen - hvem vet?