Mik azok az organikus LED-ek?

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A világközösségben a fenntartható fejlődés koncepciójának megjelenésével, amely az egész iparág zöldebbé tételét és a fogyasztók környezettudatosságának növekedését jelenti, az „ökológiai” címkét viselő termékek nagy érdeklődést váltanak ki. és a növekvő kereslet. És az organikus LED-ek sem kivételek. Az új technológiai megoldások és új termékek változatlanul felkeltik a "haladó" fogyasztók figyelmét, akik lépést tartanak a korral. Mi ez - szerves fénykibocsátó diódák, mik a munkájuk alapelvei és a felhasználási kilátások? Ez a cikk témája.

Csak egy kis történelem

A szerves anyagok elektrolumineszcens tulajdonságait Andre Bernanoz francia fizikus fedezte fel 1950-ben. Ez a felfedezés azonban csak 1987-ben vált technológiai megoldássá a Kodak által gyártott első OLED-eszközben. 2000-ben pedig egyszerre három vegyész – A. McDiarmid, H. Shirakawa és A. Heeger – kapott Nobel-díjat a területen végzett felfedezésekért.szerves eredetű vékonyan vezető polimerek. Csak 2008-ban került forgalomba az első OSRAM OLED lámpa, amelyből mindössze 25 példány készült 25 000 eurós áron. Ma már több cég kínál ilyen lámpákat 500 eurós áron, és az OLED technológiákban már több irány létezik: PHOLED, TOLED, FOLED és mások, amelyek csak a szakemberek számára érthetők.

Hol a bio?

Furcsa módon, de a „bio” szó használatának ebben az összefüggésben semmi köze az állati vagy növényi eredetű termékekhez. Az organikus fénykibocsátó diódák vagy az OLED (az angol Organic Light Emitting Diode szóból) egy szénanyagból készült félvezető, amely sugárzást generál, amikor elektromos áram halad át rajta. Gyártásukban szerves kémiai termékeket (szénvegyületeket) használnak, ami lehetővé teszi, hogy ezeket szerves LED-eknek nevezzük.

Dizájn és kompozíció

Maga az eszköz négy részből áll: alap-, anód-, katód-, vezető- és sugárzó rétegből. Az alap vagy hordozó készülhet üvegből, műanyagból vagy fémezett lemezekből. Az anód ónnal adalékolt indium-oxid. A vezető és sugárzó rétegek polimerek és kis molekulatömegű szerves vegyületek rétegei. A katód alumíniumból, kalciumból vagy más fémből készül.

A technológia nem a fizikusoknak való

Az organikus fénykibocsátó diódák a szendvics elvén vannak elrendezve. Több vékony réteg félvezetőszerves eredetű elektródák (pozitív és negatív) között helyezkednek el. És mindez átlátszó anyagon - üvegen vagy műanyagon (például rugalmas poliamid) - található. Amikor az áram áthalad az elektródákon, töltött részecskéket (kvázirészecskéket és elektronokat) képeznek. A középső szerves rétegben ezek a részecskék koncentrálódnak és nagy energiájú gerjesztést hoznak létre, ami a szerves réteg által különböző színű fényt bocsát ki. Így a szerves fénykibocsátó diódák aktív mátrixa pontosan lumineszcens vagy foszforeszkáló szerves réteg.

OLED-tömbök típusai

Az OLED-kijelzők a mátrix típusa szerint vannak felosztva aktív mátrixra és passzív mátrixra. Az aktív mátrixos eszközöket vékonyfilmes térhatású tranzisztorok vezérlik, amelyek az anódfólia alatt helyezkednek el. Passzív mátrixban a kép a merőlegesen elhelyezkedő anód- és katódcsíkok metszéspontjában jön létre, míg a vezérlés külső áramkörről történik. Ennek alapján három séma létezik a színes OLED kijelzőkhöz:

• Különálló színkibocsátókkal - három szerves mátrix három elsődleges színt (kék, zöld és piros) bocsát ki, amelyekből a kép keletkezik.
• Három fehér sugárzóval és speciális színszűrőkkel.
• A kék sugárzók a rövid hullámhosszakat hosszú vörös és zöld hullámhosszakká alakítják.

Modern alkalmazás

Ma az OLED-technológiákat főleg azokban használjákerősen speciális fejlesztések. Holográfiai és éjjellátó eszközök, autórádiók és digitális fényképezőgépek organikus kijelzői, telefonképernyők és fényforrások, tévék és monitorok – mindez az OLED-technológiák valósága.

OLED élettartama

Az ezzel a technológiával létrehozott modern eszközök előbb-utóbb színbeégést mutatnak. Már a nyitáskor felfedezték a szerves fénykibocsátó diódák sugárzásának törékenységét. Egy készülék élettartama ma már majdnem kimerültnek számít, ha a kijelző fényereje 50%-kal csökkent. A működés leáll ennél a körülbelül 70%-os mutatónál. A vállalatok e technológiákba való befektetései azonban megtérülnek – a fogyasztók gyakran lecserélik az elavult készülékeket, mielőtt azok élettartama végéhez közeledne.

A legtöbbet leginkább

Az eddigi legnagyobb OLED panel az OSRAM, a Philips, a Novaled és a Fraunhoter IPMS közös projektjének eredménye. A panel mérete 33 x 33 cm, az aktív rész területe 828 négyzetméter. cm, a rekesznyílás pedig 76%. 1000 kandela/négyzetméter fényerő mellett a fényrészecskék fluxusa 25 lumen/watt. A ma kapható legnagyobb Lumiotec panel 15 x 15 centiméteres, fényárama pedig akár 60 lumen wattonként, ami egy fluoreszkáló izzónak felel meg. A Panasonic pedig azt tervezi, hogy 2020-ra 128 lumen/watt OLED kijelzőt dob piacra. Egy amerikai vállalat versenyez veleDoE, amely akár 170 lumen/watt teljesítményű paneleket ígér.

Az OLED-panelek kilátásai

A ma létező tervek többsége prototípus. Drágák, korlátozott mennyiségben készülnek, nem hajlanak és még nem elég hatékonyak. A nagyvállalatok tevékenységüket a projekt költségeinek csökkentésére, a méret növelésére és a termelékenység növelésére összpontosították. A szakértők 2020-ra jósolják ennek a megfizethető árú terméknek a tömeges megjelenését a világpiacon.

OLED világítás

Az organikus LED-ek világításban még gyerekcipőben járnak a piacon. Ennek a terméknek a tömeggyártását még egyetlen vállalat sem indította el. Az ilyen lámpák ára még mindig meglehetősen magas az átlagos fogyasztó számára, fényerejük és élettartamuk sok kívánnivalót hagy maga után. Az OLED világítás 75 milliárd dolláros globális piaci részesedése meglehetősen csekély összeg. E termékek fogyasztói nem magánszemélyek, hanem bútorok és helyiségek tervezésével foglalkozó egyéb vállalatok, valamint autóipari vállalatok.

Érvek és hátrányok

Az organikus LED-eknek vannak előnyei és hátrányai is. Az elsők között vitathatatlan alacsony fogyasztásuk, egyenletes fényeloszlásuk a teljes panelen, nagy hatásfok, környezetbarátság és lágy fény. De a fő előny az, hogy rugalmasságot és finomságot biztosítanak nekik. Hiányosságnak pedig a diódák rövid élettartama, a magas költségek és a technológiai problémák (szervesaz alkatrész vízzel érintkezve oxidálódik, ami további tömítést igényel). A vállalatok azonban továbbra is befektetnek e technológiák fejlesztésébe, és az elektronika jövőjének tekintik őket.

Mennyire fenntartható ez

Az OLED anyagok nem tartalmaznak nehézfémeket és mérgező elemeket, például higanyt. Könnyen újrahasznosíthatók, és nem igényelnek különleges gyűjtést és további technológiai kapacitást az ártalmatlanításhoz. Az OLED foszforeszkáló lámpák irídiuma nem mérgező, mennyisége pedig rendkívül kicsi. A vékony és könnyű OLED panelek szállítása kevesebb erőforrást igényel, ami csökkenti a költségeket és a környezet terhelését. Például egy 55 hüvelykes OLED TV 4 mm vastag és körülbelül 4-5 kilogramm tömegű.

A fikció valósággá válik

Egyes szakértők szkepticizmusa ellenére a legtöbben biztosak abban, hogy az OLED technológia jelentős áttörést jelent majd a 21. században. A fantasztikus projektek valóra válnak, nevezetesen:

• Ezek a technológiák teszik lehetővé nem illuzórikus, hanem egészen valósághű háromdimenziós kép létrehozását.
• A világítást mindenhol OLED lámpák váltják fel.
• Átlátszó napelemek jelennek meg.
• A rugalmas modulmonitorok elférnek a zsebében.
• A hihetetlenül könnyű monitorok kiváló színminőséggel és széles betekintési szöggel azonnal reagálnak, a legkisebb méretben és méretben.
• A technológia alkalmazása a hadiiparban általában elképesztő.
• Ittragyogó ruhák már megjelentek a designer kollekciókban.

De ne álljunk meg itt – ez az elméleti tudósok és gyakorlati szakemberek mottója. A modern tudomány már régóta egy elágazási ponton van, amikor bármilyen felfedezés teljesen kiszámíthatatlan folyamatba fordíthatja a civilizáció fejlődését. Rengeteg példa van ilyen felfedezésekre: ez a vákuum teljessége, és Krasznyikov csövei, sőt szerves vegyületek felfedezése a mélyűrben. Ma az elektronikus kütyük avantgárdja az organikus fénykibocsátó diódák, de mi lesz holnap – ki tudja?