Szerves fénykibocsátó diódák: 11 tény, amit tudnod kell

tartalom

Mi az OLED? | Mit jelent a led?

Az OLED az organikus fénykibocsátó diódák rövidítése. Ez alapvetően egyfajta fénykibocsátó dióda vagy LED, amely emissziós elektrolumineszcens réteggel rendelkezik, amely szerves vegyületek filmjeként működik, és felelős a fény kibocsátásáért, amikor elektromos áramot alkalmaznak. Napjainkban az Organic LED-eket széles körben használják digitális kijelzők fejlesztésére számos eszközben, például televízióban, monitorban, telefonban, hordozható kézi játékeszközökben, okosórákban stb. Az organikus fénykibocsátó diódákat a szilárdtest világítási eszközökbe is beépítik.

organikus led vagy oled
Organikus fénykibocsátó dióda vagy OLED TV. A kép forrása: Steve Liao – https://www.flickr.com/photos/steveliao/2089119570/
Sony XEL-1 televízió, az első OLED TV (forgalmazott 2007–2010).
CC BY-SA 2.0

Hogyan készülnek az OLED-ek?

Az általános szerves fénykibocsátó dióda egy hordozóra lerakott szerves anyagokból álló lapból áll, amelyet a katód és az anód közé helyeznek. A pi elektronok delokalizációja a teljes molekula egy részének konjugációja miatt, aminek eredményeként a szerves molekulák elektromosan vezetőképessé válnak. Ezek az anyagok szerves félvezetőként viselkednek, mivel vezetőképességük jellemzően a szigetelőké és a vezetőké között van. Ezekben az anyagokban a szervetlen félvezetők vegyérték- és vezetési sávjának szerepét a legalacsonyabb és a legmagasabban elfoglalt molekulapályák (LUMO és HOMO) töltik be.

Kezdetben a polimer szerves fénykibocsátó diódákat egyetlen szerves rétegre tervezték. Napjainkban azonban többrétegű Organic LED-ek is kifejleszthetők két vagy több rétegből a készülék hatékonyságának javítására. A rétegszám mellett az is fontos, hogy az elektródákon milyen anyagból segíti a töltésinjektálást a készülék végső működése szempontjából.

A felhasznált anyag vezetőképessége dönti el, hogy az elektronikus áramlás fokozatosabb lesz-e, vagy a szemközti elektródához való eljutás és a kihasználatlanság töltésblokkolása vagy ellenállása. Az anyagot az anyagtulajdonságok, például az elektromos vezetőképesség, az optikai átlátszóság és a kémiai stabilitás függvényében választják ki. Napjainkban az Organic LED-ek egyszerű kétrétegű szerkezettel rendelkeznek, amely egy emissziós rétegből és egy vezető rétegből áll. Az anyag kémiai szerkezete alapján az emitter lehet fluoreszkáló vagy foszforeszkáló.

AMOLED en.svg
Szerves fénykibocsátó dióda szerkezet. Kép forrása; AMOLED.png: www.universaldisplay.com származékos munka: Pedro Spoladore (beszél), AMOLED-huCC BY-SA 3.0

Hogyan működik a szerves fénykibocsátó dióda?

Amikor a művelet elkezdődik, potenciálkülönbség lép fel a szerves fénykibocsátó diódán. Az anód a katódhoz képest magasabb potenciálon van tartva. Az anód anyaga olyan anyagtulajdonságokon alapul, mint az elektromos vezetőképesség, az optikai átlátszóság és a kémiai stabilitás. A szerves réteg legalacsonyabb foglalatlan molekulapályája (a katódnál) fogadja a beinjektált elektronokat, a legmagasabb foglalt molekulapálya (az anódnál) vonja vissza az elektronokat, vagyis elektron-lyuk párokat injektál be. A szerves félvezetőkben a lyukak viszonylag mozgékonyabbak, mint az elektronok. Ezért az elektronok és lyukak rekombinációja excitonná az emissziós réteghez közelebb történik.

Ez egy gerjesztett állapot lebomlását eredményezi, ami a látható spektrumban lévő hullámhosszú sugárzások kibocsátásához vezet. A kibocsátott sugárzás pontos hullámhosszát vagy frekvenciáját az anyag sávszélessége, azaz a HOMO és a LUMO energiaszintjének különbsége határozza meg. A foszforeszkáló emitterek esetében az excitonok (szingletek és tripletek) sugárzóan bomlanak. Fluoreszcens sugárzók esetében azonban a tripletek nem bocsátanak ki fényt. Ezeknek a fluoreszkáló sugárzóknak legfeljebb 25%-os belső hatásfoka van. A foszforeszkáló sugárzók (különösen a rövid hullámhosszú {kék}) élettartama azonban alacsonyabb, mint a fluoreszcens sugárzóké.

A keletkezett elektronlyuk-fermionok félegész spinűek. Az excitonok létezhetnek szingulett vagy triplett állapotban az elektronok és lyukak különböző spineinek kombinációja alapján. Minden egyes szingulett excitonhoz három triplett exciton képződik. A hármas állapot lecsengése (a foszforeszkálóban elterjedt) megtiltja a spint, és ezért megnöveli az átmeneti időt. A foszforeszkáló szerves fénykibocsátó diódák spin-pálya kölcsönhatások segítségével elősegítik a rendszerek közötti keresztezést mind a triplett, mind a szingulett állapotból. Ez javítja a belső hatékonyságot. Napjainkban az organikus fénykibocsátó diódákat széles körben használják digitális kijelzők fejlesztésére számos eszközben, például televízióban, monitorban, telefonban, hordozható kézi játékeszközökben, okosórákban stb. Az organikus fénykibocsátó diódákat a szilárdtest világítási eszközökbe is beépítik.

OLED schematic.svg
Szerves fénykibocsátó dióda sematikus – 1. Katód, 2. Emissziós réteg, 3. Sugárzás kibocsátása, 4. Vezető réteg, 5. Anód Kép forrása: Szerves fénykibocsátó dióda Rafał Konieczny, OLED sematikusCC BY-SA 3.0

Mi az OLED-ek emissziós spektruma?

A kibocsátott sugárzás hullámhossza a felhasznált anyag típusától és az anyag rétegeinek számától függ. A sugárzás energiája megegyezik az anyag sávszélességével, azaz a HOMO és a LUMO energiaszintjének különbségével. A szerves fénykibocsátó dióda végső vagy teljes emissziója gyakorlatilag úgy hangolható, hogy bármilyen színt képviseljen, beleértve a fehéret és a feketét is. A színhőmérséklet úgy is változtatható, hogy számos különböző rétegkombinációt egyetlen eszközben összeállít. A szerves rétegek jellemzően átlátszóak a látható spektrális tartományban. Általában az optimális színkombináció elérése érdekében az organikus fénykibocsátó diódák három különböző színréteggel vannak felszerelve, nevezetesen – RGB (piros, zöld és kék).

Mik azok az invertált OLED-ek?

Az invertált szerves fénykibocsátó diódák esetében az anód a hordozón helyezkedik el, ami ellentétes a hagyományos Organic LED szerkezettel. Egy fordított szerves fénykibocsátó diódában a katód egy n-csatorna leeresztő végéhez kapcsolódik. Ezt használják AMOLED kijelzős eszközök fejlesztésénél.

Szerves fénykibocsátó diódák
AMOLED telefonok. Szerves fénykibocsátó dióda Kép forrása: Samsung Galaxy Note 10OLED kijelzőkCC BY-SA 4.0

Mik azok a fokozatos heterojunkciós OLED-ek?

A fokozatos heterojunkciós szerves fénykibocsátó diódák esetében az elektronlyukak aránya fokozatosan csökken az elektronszállító vegyszerekké. Ez azért történik, hogy közel 200%-kal nagyobb kvantumhatékonyságot érjenek el, mint a hagyományos szerves fénykibocsátó dióda szerkezettel.

Mik azok a halmozott OLED-ek?

A halmozott szerves fénykibocsátó diódák esetében az alkalmazott pixelarchitektúra a piros, zöld és kék alpixeleket függőlegesen, nem pedig vízszintesen egymás mellé rendezi. Ez nagymértékben növeli a színmélységet, a skálát, és jelentősen csökkenti a pixelrést. A többi megjelenítési mód általában a lehetséges felbontást csökkentő elrendezést alkalmazza.

Melyek a hagyományos OLED műszaki jellemzői?

Szerves fénykibocsátó dióda jellemzői

A hagyományos szerves fénykibocsátó dióda műszaki jellemzői az alábbiak:

Energiahatékonyság 180 lm/Wt Jelenlegi hatékonyság 40 cd/A belső kvantum Hatékonyság (Exiton/Photon) 100% Külső kvantum Hatékonyság (Megvilágított foton/Képült foton) 40% Működési feszültség5 – 8 VIzáródási feszültség 3 – 9 VA látószög 180° Fényerő 1000 cd/m2 Kontraszt100:1 Élettartam 6 – Tartomány 11-40°C50

Mik az OLED előnyei?

Az OLED előnyei

  1. A szerves fénykibocsátó diódák biológiailag lebomló anyagok.
  2. A szerves fénykibocsátó diódák viszonylag könnyebbek, vékonyabbak és rugalmasabbak, mint a folyadékkristályos kijelzők vagy a fénykibocsátó diódák kristályrétegei.
  3. Az organikus fénykibocsátó diódák nagyon rugalmasak, ezért manapság bizonyos anyagokba behelyezett roll-up kijelzőkben igény szerint könnyen összehajthatók és feltekerhetők. Ennek az az oka, hogy az Organic LED-ben használt hordozó inkább polimer, mint a LED-ekhez vagy LCD-ekhez használt üveg.
  4. A szerves fénykibocsátó diódák viszonylag fényesebbek, mint a normál fénykibocsátó diódák. Az Organic LED-ek mesterséges kontrasztaránya magasabb. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az Organic LED-ek szerves rétegei sokkal keskenyebbek, mint a LED-ek analóg szervetlen kristályrétegei. Ezenkívül az organikus LED-ek vezető és emissziós rétegei nem használnak üveget (amely elnyeli a fény egy részét), és többrétegű lehet.
  5. Ellentétben az LCD-vel, az organikus fénykibocsátó dióda beállításához nincs szükség háttérvilágításra. Ez segít az Organic LED eszközök energia- vagy energiafogyasztásának csökkentésében. Az LCD-knek megvilágításra van szükségük a látható kép előállításához, ami több energiát igényel, míg az OLED-ek képesek saját fényt generálni.
  6. A szerves fénykibocsátó dióda gyártási folyamata egyszerűbb, és nagy vékony lemezekké dolgozható fel. Ehhez képest sokkal nehezebb ilyen nagy számú folyadékkristályréteget előállítani.
  7. Az organikus fénykibocsátó diódák szélesebb látószöget biztosítanak, mint az LCD-k. Ennek az az oka, hogy az Organic LED pixel közvetlenül bocsát ki fényt. Az organikus LED pixelszínei nem tolódnak el a megfigyelési szög normálról derékszögre való változásával együtt.
  8. Az organikus fénykibocsátó dióda gyorsabb válaszidővel rendelkezik, mint az LCD.

Organikus LED pixel

Az organikus LED-képpont közvetlenül bocsát ki fényt, és az organikus LED-ek képpontjainak színei nem tolódnak el a megfigyelési szög normálról derékszögre való változásával együtt. Az organikus fénykibocsátó diódák szélesebb látószöget biztosítanak, mint az LCD-k.

A világ legnagyobb Oled tömbje. 2850 LG OLED fény .jpg
A világ legnagyobb szerves fénykibocsátó dióda tömbje. Kép forrása: organikus LED Sebastien JurkowskiA világ legnagyobb Oled tömbje. 2850 LG OLED lámpa CC BY-SA 4.0

Mik az OLED hátrányai?

A szerves fénykibocsátó dióda használatának hátrányai a következők

  1. A szerves fénykibocsátó dióda élettartama alacsonyabb, mint az LCD. A zöld és piros Organic LED filmek élettartama hosszabb, körülbelül 46,000 230,000-13 14,000 óra; a kék Organic LED-ek élettartama azonban sokkal rövidebb, körülbelül XNUMX-XNUMX XNUMX óra.
  2. Az OLED-ben kék fény előállítására használt anyagok gyorsabban bomlanak le, mint a más színeket előállító anyagok, amelyek az Organic LED teljes lumineszcenciáját okozzák.
  3. A szerves fénykibocsátó diódák nem érintkezhetnek vízzel, mert az azonnali lebomláshoz vezet.
  4. A szerves fénykibocsátó diódának körülbelül háromszor több energiára van szüksége a fehér hátterű kép megjelenítéséhez. A fehér hátterek széles körű használata a mobiltelefonok és más eszközök akkumulátorának élettartamának csökkenéséhez vezethet.
  5. A szerves fénykibocsátó diódák drágák. Körülbelül 10-20-szor többe kerülnek, mint a hasonló teljesítményű LED-ek.
  6. Hiányzik a kereskedelemben kapható szerves fénykibocsátó dióda termékek széles választéka.
  7. A szerves fénykibocsátó diódák nagy kapacitással rendelkeznek, ami az eszköz modulációs sávszélességét körülbelül 100 kHz-re korlátozza.
  8. A szerves fénykibocsátó diódák fényhatékonysága alacsony.

Mi a különbség az OLED és a LED között?

Az OLED és a LED közötti különbségek a következők:

Szerves fénykibocsátó dióda vagy OLEDFénykibocsátó dióda vagy LED
A szerves fénykibocsátó diódák esetében az emissziós elektrolumineszcens réteg szerves vegyületekből áll.A LED-ek esetében az emissziós elektrolumineszcens réteget szervetlen anyagok alkotják.
Az Organic LED televíziókban minden pixel külön-külön működik.A LED-ek a méretük miatt nem használhatók megfelelően képpontként a televízióban.
Alacsonyabb a fényhatásfokuk.Nagyobb fényhatásfokkal rendelkeznek.
Lehetnek vékonyak és rugalmasságuk miatt kicsik.Viszonylag kevésbé rugalmasak.
Nem használnak háttérvilágítást, mivel saját fényt tudnak előállítani.Nem tudnak saját fényt előállítani, ezért háttérvilágítást használnak.
Drágák.Viszonylag alacsonyabb gyártási költségük van.
Az organikus LED-ek nem igényelnek semmilyen üvegtámogatást.A LED-ek üveg alátámasztást igényelnek.
Szélesebb látószöget biztosítanak.Viszonylag alacsonyabb a szögtartományuk.

Ha többet szeretne megtudni a fénykibocsátó félvezető diódákról, látogasson el ide https://lambdageeks.com/light-sensors/

Is Read: