Τι είναι τα οργανικά LED;

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Με την έλευση της παγκόσμιας κοινότητας στην έννοια της βιώσιμης ανάπτυξης, η οποία συνεπάγεται το πρασίνισμα ολόκληρου του κλάδου και την αύξηση της περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης του καταναλωτή, τα προϊόντα που φέρουν την ετικέτα "βιολογικό" προσελκύουν μεγάλο ενδιαφέρον και αυξανόμενη ζήτηση. Και τα οργανικά LED δεν αποτελούν εξαίρεση. Οι νέες τεχνολογικές λύσεις και τα νέα προϊόντα προσελκύουν πάντα την προσοχή των «προηγμένων» καταναλωτών που συμβαδίζουν με την εποχή. Τι είναι αυτό - οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός, ποιες είναι οι αρχές της εργασίας τους και οι προοπτικές χρήσης τους; Αυτό είναι το θέμα αυτού του άρθρου.

Μια λίγη ιστορία

Οι ιδιότητες ηλεκτροφωταύγειας των οργανικών υλικών ανακαλύφθηκαν το 1950 από τον Γάλλο φυσικό Andre Bernanoz. Αλλά μόλις το 1987 αυτή η ανακάλυψη έγινε μια τεχνολογική λύση στην πρώτη συσκευή OLED που κατασκευάστηκε από την Kodak. Και το 2000, τρεις χημικοί ταυτόχρονα - οι A. McDiarmid, H. Shirakawa και A. Heeger - τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ για ανακαλύψεις στον τομέαλεπτοαγώγιμα πολυμερή οργανικής προέλευσης. Μόλις το 2008 βγήκε στην πώληση η πρώτη λάμπα OLED OSRAM, από την οποία κατασκευάστηκαν μόνο 25 αντίτυπα στην τιμή των 25.000 ευρώ. Σήμερα, τέτοιοι λαμπτήρες προσφέρονται από αρκετές εταιρείες στην τιμή των 500 ευρώ, ενώ υπάρχουν ήδη αρκετές κατευθύνσεις στις τεχνολογίες OLED: PHOLED, TOLED, FOLED και άλλες που είναι κατανοητές μόνο στους ειδικούς.

Πού είναι τα βιολογικά;

Περίεργα, αλλά η χρήση της λέξης «βιολογικό» σε αυτό το πλαίσιο δεν έχει καμία σχέση με προϊόντα ζωικής ή φυτικής προέλευσης. Οι οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός ή OLED (από το αγγλικό Organic Light Emitting Diode), είναι ένας ημιαγωγός κατασκευασμένος από υλικό άνθρακα που παράγει ακτινοβολία όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα. Στην κατασκευή τους χρησιμοποιούνται προϊόντα οργανικής χημείας (ενώσεις άνθρακα), γεγονός που μας επιτρέπει να τα ονομάζουμε οργανικά LED.

Σχέδιο και σύνθεση

Η ίδια η συσκευή αποτελείται από τέσσερα μέρη: βάση, άνοδο, κάθοδο, αγώγιμα και ακτινοβολούμενα στρώματα. Η βάση ή το υπόστρωμα μπορεί να είναι κατασκευασμένο από γυαλί, πλαστικό ή επιμεταλλωμένα ελάσματα. Η άνοδος είναι οξείδιο του ινδίου εμποτισμένο με κασσίτερο. Τα αγώγιμα και ακτινοβολούν στρώματα είναι στρώματα πολυμερών και οργανικών ενώσεων χαμηλού μοριακού βάρους. Η κάθοδος είναι κατασκευασμένη από αλουμίνιο, ασβέστιο ή άλλο μέταλλο.

Η τεχνολογία δεν είναι για τους φυσικούς

Οι οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός διατάσσονται με βάση την αρχή του σάντουιτς. Αρκετές λεπτές στρώσεις ημιαγωγώνοργανικής προέλευσης τοποθετούνται ανάμεσα σε διαφορετικά φορτισμένα ηλεκτρόδια (θετικά και αρνητικά). Και όλα αυτά βρίσκονται με βάση ένα διαφανές υλικό - γυαλί ή πλαστικό (για παράδειγμα, εύκαμπτο πολυαμίδιο). Όταν το ρεύμα διέρχεται από τα ηλεκτρόδια, σχηματίζουν φορτισμένα σωματίδια (οιονεί σωματίδια και ηλεκτρόνια). Στο μεσαίο οργανικό στρώμα, αυτά τα σωματίδια συγκεντρώνονται και δημιουργούν διέγερση υψηλής ενέργειας, η οποία προκαλεί την εκπομπή φωτός διαφορετικών χρωμάτων από το οργανικό στρώμα. Έτσι, η ενεργή μήτρα στις οργανικές διόδους εκπομπής φωτός είναι ακριβώς φωτεινά ή φωσφορίζοντα οργανικά στρώματα.

Τύποι συστοιχιών OLED

Οι οθόνες OLED χωρίζονται σε ενεργή μήτρα και παθητική μήτρα ανάλογα με τον τύπο της μήτρας. Οι συσκευές ενεργού μήτρας ελέγχονται από τρανζίστορ πεδίου λεπτής μεμβράνης, τα οποία βρίσκονται κάτω από το φιλμ ανόδου. Στην παθητική μήτρα, η εικόνα σχηματίζεται στο σημείο τομής των κάθετα τοποθετημένων λωρίδων ανόδου και καθόδου, ενώ ο έλεγχος πραγματοποιείται από εξωτερικό κύκλωμα. Με βάση αυτό, υπάρχουν τρία σχήματα για έγχρωμες οθόνες OLED:

• Με ξεχωριστούς εκπομπούς χρώματος - τρεις οργανικές μήτρες εκπέμπουν τρία βασικά χρώματα (μπλε, πράσινο και κόκκινο) από τα οποία σχηματίζεται η εικόνα.
• Με τρεις λευκούς εκπομπούς και ειδικά χρωματικά φίλτρα.
• Οι μπλε εκπομποί μετατρέπουν τα μικρά μήκη κύματος σε μεγάλα μήκη κύματος κόκκινου και πράσινου.

Σύγχρονη εφαρμογή

Σήμερα, οι τεχνολογίες OLED χρησιμοποιούνται κυρίως σεεξαιρετικά εξειδικευμένες εξελίξεις. Συσκευές ολογραφίας και νυχτερινής όρασης, οργανικές οθόνες ραδιοφώνου αυτοκινήτου και ψηφιακές κάμερες, οθόνες τηλεφώνου και πηγές φωτός, τηλεοράσεις και οθόνες - όλα αυτά είναι η πραγματικότητα των τεχνολογιών OLED.

OLED διάρκεια ζωής

Όλες οι σύγχρονες συσκευές που δημιουργήθηκαν με αυτήν την τεχνολογία αργά ή γρήγορα παρουσιάζουν έγχρωμη καύση. Ακόμη και στο άνοιγμα, ανακαλύφθηκε η ευθραυστότητα της ακτινοβολίας των οργανικών διόδων εκπομπής φωτός. Η διάρκεια ζωής μιας συσκευής σήμερα θεωρείται σχεδόν εξαντλημένη εάν η φωτεινότητα της οθόνης έχει μειωθεί κατά 50%. Η λειτουργία διακόπτεται σε αυτόν τον δείκτη περίπου 70%. Ωστόσο, οι επενδύσεις των εταιρειών σε αυτές τις τεχνολογίες αποδίδουν - τις περισσότερες φορές, οι καταναλωτές αλλάζουν παλιές συσκευές πριν πλησιάσουν στο τέλος της ζωής τους.

Τα περισσότερα τα περισσότερα

Το μεγαλύτερο πάνελ OLED μέχρι σήμερα είναι προϊόν ενός κοινού έργου μεταξύ των OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS. Το μέγεθος του πάνελ είναι 33 επί 33 cm, η επιφάνεια του ενεργού τμήματος είναι 828 τ. cm και διάφραγμα - 76%. Με φωτεινότητα 1.000 καντέλες ανά τετραγωνικό μέτρο, η ροή των σωματιδίων φωτός είναι 25 lumens ανά watt. Το μεγαλύτερο πάνελ Lumiotec που πωλείται σήμερα είναι 15 επί 15 εκατοστά και έχει φωτεινή ροή έως και 60 lumens ανά watt, που ισούται με έναν λαμπτήρα φθορισμού. Και η Panasonic σχεδιάζει να κυκλοφορήσει μια οθόνη OLED 128 lumen ανά watt μέχρι το 2020. Μια αμερικανική εταιρεία το ανταγωνίζεταιDoE, που υπόσχεται πάνελ με έως και 170 lumens ανά watt.

Προοπτικές για πάνελ OLED

Τα περισσότερα υπάρχοντα σχέδια σήμερα είναι πρωτότυπα. Είναι ακριβά, γίνονται σε περιορισμένες ποσότητες, δεν λυγίζουν και δεν είναι ακόμη αρκετά αποτελεσματικά. Οι μεγάλες εταιρείες έχουν επικεντρώσει τις δραστηριότητές τους στη μείωση του κόστους του έργου, στην αύξηση του μεγέθους και στην αύξηση της παραγωγικότητας. Οι ειδικοί προβλέπουν τη μαζική εμφάνιση αυτού του προϊόντος με προσιτές τιμές στην παγκόσμια αγορά έως το 2020.

OLED φωτισμός

Οι οργανικές λυχνίες LED στον φωτισμό βρίσκονται ακόμη στην αρχή τους στην αγορά. Η μαζική παραγωγή αυτού του προϊόντος δεν έχει ξεκινήσει ακόμη από καμία εταιρεία. Η τιμή τέτοιων λαμπτήρων εξακολουθεί να είναι αρκετά υψηλή για τον μέσο καταναλωτή και η φωτεινότητα και η διάρκεια ζωής τους αφήνουν πολλά να είναι επιθυμητά. Το παγκόσμιο μερίδιο αγοράς των 75 δισεκατομμυρίων δολαρίων του φωτισμού OLED είναι πολύ μικρό. Οι καταναλωτές αυτών των προϊόντων δεν είναι ιδιώτες, αλλά άλλες εταιρείες που ασχολούνται με το σχεδιασμό επίπλων και χώρων, καθώς και εταιρείες της αυτοκινητοβιομηχανίας.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Οι οργανικές λυχνίες LED έχουν τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα. Μεταξύ των πρώτων, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και η ομοιόμορφη κατανομή του φωτός σε ολόκληρο το πάνελ, η υψηλή απόδοση, η φιλικότητα προς το περιβάλλον και το απαλό φως είναι αδιαμφισβήτητα. Αλλά το κύριο πλεονέκτημα είναι η ικανότητα να τους δίνει ευελιξία και λεπτότητα. Και οι ελλείψεις μπορούν να θεωρηθούν η μικρή διάρκεια ζωής των διόδων, το υψηλό κόστος και τα τεχνολογικά προβλήματα (οργανικάτο συστατικό οξειδώνεται κατά την επαφή με το νερό, το οποίο απαιτεί πρόσθετη σφράγιση). Ωστόσο, οι εταιρείες συνεχίζουν να επενδύουν στην ανάπτυξη αυτών των τεχνολογιών, θεωρώντας τις ως το μέλλον των ηλεκτρονικών.

Πόσο βιώσιμο είναι αυτό

Τα υλικά OLED δεν περιέχουν βαρέα μέταλλα και τοξικά στοιχεία όπως υδράργυρο. Ανακυκλώνονται εύκολα και δεν απαιτούν ειδική συλλογή και πρόσθετες τεχνολογικές δυνατότητες για απόρριψη. Το ιρίδιο των φωσφοριζόντων λαμπτήρων OLED είναι μη τοξικό και η ποσότητα είναι εξαιρετικά μικρή. Η μεταφορά λεπτών και ελαφριών πάνελ OLED απαιτεί λιγότερους πόρους, γεγονός που μειώνει το κόστος και μειώνει την επιβάρυνση του περιβάλλοντος. Για παράδειγμα, μια τηλεόραση OLED 55 ιντσών έχει πάχος 4 mm και ζυγίζει περίπου 4-5 κιλά.

Η μυθοπλασία θα γίνει πραγματικότητα

Παρά τον σκεπτικισμό ορισμένων ειδικών, οι περισσότεροι είναι σίγουροι ότι η τεχνολογία OLED θα είναι μια σημαντική ανακάλυψη στον 21ο αιώνα. Τα φανταστικά έργα θα γίνουν αληθινά, συγκεκριμένα:

• Είναι αυτές οι τεχνολογίες που θα επιτρέψουν τη δημιουργία μιας όχι απατηλής, αλλά αρκετά ρεαλιστικής τρισδιάστατης εικόνας.
• Ο φωτισμός παντού θα αντικατασταθεί από λαμπτήρες OLED.
• Θα εμφανιστούν διαφανή ηλιακά πάνελ.
• Εύκαμπτες οθόνες gadget χωράνε στην τσέπη σας.
• Απίστευτα ελαφριές οθόνες με υψηλή ποιότητα χρώματος και ευρεία γωνία θέασης θα έχουν άμεση απόκριση, το μικρότερο μέγεθος και διαστάσεις.
• Η εφαρμογή της τεχνολογίας στη στρατιωτική βιομηχανία είναι γενικά καταπληκτική.
• Εδώλαμπερά ρούχα έχουν ήδη εμφανιστεί σε συλλογές σχεδιαστών.

Αλλά μην σταματήσετε εκεί - το σύνθημα των θεωρητικών επιστημόνων και των επαγγελματιών. Η σύγχρονη επιστήμη βρίσκεται εδώ και καιρό σε ένα σημείο διχασμού, όταν οποιαδήποτε ανακάλυψη μπορεί να μετατρέψει την ανάπτυξη του πολιτισμού σε μια εντελώς απρόβλεπτη πορεία. Υπάρχουν πολλά παραδείγματα τέτοιων ανακαλύψεων: αυτή είναι η πληρότητα του κενού και οι σωλήνες του Κράσνικοφ, ακόμη και η ανακάλυψη οργανικών ενώσεων στο βαθύ διάστημα. Σήμερα, η πρωτοπορία των ηλεκτρονικών gadget είναι οι οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός, αλλά τι αύριο - ποιος ξέρει;