Co jsou organické LED diody?

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

S nástupem světové komunity ke konceptu udržitelného rozvoje, který znamená ekologizaci celého průmyslu a zvýšení ekologického povědomí spotřebitele, přitahují produkty nesoucí označení „ekologické“velký zájem a zvyšující se poptávku. A organické LED diody nejsou výjimkou. Nová technologická řešení a nové produkty vždy přitahují pozornost „pokročilých“spotřebitelů, kteří drží krok s dobou. Co to je - organické diody vyzařující světlo, jaké jsou principy jejich práce a vyhlídky na použití? Toto je téma tohoto článku.

Jen trochu historie

Elektroluminiscenční vlastnosti organických materiálů objevil v roce 1950 francouzský fyzik Andre Bernanoz. Ale až v roce 1987 se tento objev stal technologickým řešením v prvním OLED zařízení vyrobeném společností Kodak. A v roce 2000 byli hned tři chemici - A. McDiarmid, H. Shirakawa a A. Heeger - oceněni Nobelovou cenou za objevy v oborutenkovodivé polymery organického původu. Teprve v roce 2008 se začala prodávat první OSRAM OLED lampa, z níž bylo vyrobeno pouze 25 exemplářů za cenu 25 000 eur. Dnes takové lampy nabízí několik společností za cenu 500 eur a v technologiích OLED již existuje několik směrů: PHOLED, TOLED, FOLED a další, které jsou srozumitelné pouze odborníkům.

Kde je bio?

Kupodivu, ale použití slova „bio“v tomto kontextu nemá nic společného s produkty živočišného nebo rostlinného původu. Organické světelné diody neboli OLED (z anglického Organic Light Emitting Diode) je polovodič vyrobený z uhlíkového materiálu, který generuje záření, když jím prochází elektrický proud. Při jejich výrobě se používají produkty organické chemie (sloučeniny uhlíku), což nám umožňuje nazývat je organické LED.

Design a složení

Samotné zařízení se skládá ze čtyř částí: základna, anoda, katoda, vodivá a vyzařovací vrstva. Základna nebo substrát může být vyroben ze skla, plastu nebo pokovených desek. Anoda je z oxidu india dopovaného cínem. Vodivé a vyzařující vrstvy jsou vrstvy polymerů a organických sloučenin s nízkou molekulovou hmotností. Katoda je vyrobena z hliníku, vápníku nebo jiného kovu.

Technologie není pro fyziky

Organické světelné diody jsou uspořádány na principu sendviče. Několik tenkých vrstev polovodičůorganického původu jsou vložené mezi různě nabité elektrody (kladné a záporné). A to vše je umístěno na bázi průhledného materiálu - skla nebo plastu (například pružný polyamid). Při průchodu proudu elektrodami tvoří nabité částice (kvazičástice a elektrony). Ve střední organické vrstvě se tyto částice koncentrují a vytvářejí vysokoenergetickou excitaci, která způsobuje emisi světla různých barev organickou vrstvou. Aktivní matricí na organických diodách vyzařujících světlo jsou tedy přesně luminiscenční nebo fosforeskující organické vrstvy.

Typy OLED polí

OLED displeje se dělí na aktivní matici a pasivní matici podle typu matice. Zařízení s aktivní matricí jsou řízena tenkovrstvými tranzistory s efektem pole, které jsou umístěny pod anodovým filmem. V pasivní matici se obraz tvoří v průsečíku kolmo umístěných anodových a katodových pásků, přičemž řízení se provádí z vnějšího obvodu. Na základě toho existují tři schémata pro barevné OLED displeje:

• Se samostatnými barevnými zářiči – tři organické matrice vyzařují tři primární barvy (modrá, zelená a červená), ze kterých se tvoří obraz.
• Se třemi bílými zářiči a speciálními barevnými filtry.
• Modré zářiče převádějí krátké vlnové délky na dlouhé vlnové délky červené a zelené.

Moderní aplikace

Dnes se technologie OLED používají především vvysoce specializovaný vývoj. Zařízení pro holografii a noční vidění, organické displeje autorádií a digitálních fotoaparátů, obrazovky telefonů a světelné zdroje, televizory a monitory – to vše je realita OLED technologií.

životnost OLED

Všechna moderní zařízení vytvořená pomocí této technologie dříve či později vykazují vypálení barev. Již při otevření byla objevena křehkost záření organických světelných diod. Životnost zařízení se dnes považuje za téměř vyčerpanou, pokud se jas displeje sníží o 50 %. Provoz se zastaví při tomto ukazateli asi 70 %. Investice korporací do těchto technologií se však vyplácejí – spotřebitelé častěji mění zastaralá zařízení dříve, než se blíží konec jejich životnosti.

Nejvíce

Dosud největší OLED panel je produktem společného projektu OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS. Velikost panelu je 33 x 33 cm, plocha aktivní části je 828 m2. cm a clona - 76%. Při jasu 1 tisíc kandel na metr čtvereční je tok světelných částic 25 lumenů na watt. Největší dnes prodávaný panel Lumiotec má rozměry 15 krát 15 centimetrů a má světelný tok až 60 lumenů na watt, což se rovná jedné zářivce. A Panasonic plánuje uvést na trh 128 lumenů na watt OLED displeje do roku 2020. Konkuruje mu americká korporaceDoE, která slibuje panely s až 170 lumeny na watt.

Vyhlídky na OLED panely

Většina stávajících návrhů jsou dnes prototypy. Jsou drahé, vyrábí se v omezeném množství, neohýbají se a ještě nejsou dostatečně účinné. Velké korporace zaměřily své aktivity na snížení nákladů na projekt, zvětšení velikosti a zvýšení produktivity. Odborníci předpovídají masový výskyt tohoto produktu za dostupné ceny na světovém trhu do roku 2020.

OLED osvětlení

Organické LED diody v osvětlení jsou na trhu stále v plenkách. Hromadnou výrobu tohoto produktu zatím žádná korporace nespustila. Cena takových žárovek je pro běžného spotřebitele stále poměrně vysoká a jejich jas a životnost zanechávají mnoho přání. Podíl 75 miliard dolarů na celosvětovém trhu osvětlení OLED je docela malá částka. Spotřebiteli těchto produktů nejsou jednotlivci, ale jiné korporace, které se zabývají designem nábytku a prostor, stejně jako korporace v automobilovém průmyslu.

Pro a proti

Organické LED diody mají výhody i nevýhody. Mezi prvními je nesporná jejich nízká spotřeba energie a rovnoměrné rozložení světla po celém panelu, vysoká účinnost, šetrnost k životnímu prostředí a měkké světlo. Ale hlavní výhodou je schopnost dát jim flexibilitu a jemnost. A nedostatky lze považovat za krátkou životnost diod, vysoké náklady a technologické problémy (organickésložka oxiduje při kontaktu s vodou, což vyžaduje dodatečné utěsnění). Korporace však nadále investují do vývoje těchto technologií a považují je za budoucnost elektroniky.

Jak udržitelné je to

Materiály OLED neobsahují těžké kovy a toxické prvky, jako je rtuť. Jsou snadno recyklovatelné a nevyžadují speciální sběr a dodatečné technologické kapacity pro likvidaci. Iridium OLED fosforeskujících lamp je netoxické a jeho množství je extrémně malé. Přeprava tenkých a lehkých OLED panelů vyžaduje méně zdrojů, což snižuje náklady a snižuje zátěž pro životní prostředí. Například 55palcový OLED televizor má tloušťku 4 mm a váží asi 4–5 kilogramů.

Fikce se stane realitou

Navzdory skepsi některých odborníků je většina přesvědčena, že technologie OLED bude v 21. století velkým průlomem. Fantastické projekty se stanou skutečností, jmenovitě:

• Právě tyto technologie umožní vytvořit ne iluzorní, ale docela realistický trojrozměrný obrázek.
• Všude bude osvětlení nahrazeno OLED lampami.
• Objeví se průhledné solární panely.
• Flexibilní monitory gadget se vejdou do vaší kapsy.
• Neuvěřitelně lehké monitory s vysokou kvalitou barev a širokým pozorovacím úhlem budou mít okamžitou odezvu, nejmenší velikost a rozměry.
• Použití technologie ve vojenském průmyslu je obecně úžasné.
• Tadyzářící oblečení se již objevilo v kolekci návrhářů.

Ale nekončíme u toho – motto teoretických vědců a praktiků. Moderní věda se již dlouho nachází v bodě rozdvojení, kdy jakýkoli objev může změnit vývoj civilizace ve zcela nepředvídatelný průběh. Existuje spousta příkladů takových objevů: toto je plnost vakua, Krasnikovovy trubky a dokonce objev organických sloučenin v hlubokém vesmíru. Dnes jsou avantgardou elektronických přístrojů organické diody vyzařující světlo, ale co zítra – kdo ví?