Organické světelné diody: 11 faktů, které byste měli vědět

Obsah

Co je to OLED? | Co znamená LED?

OLED je zkratka pro Organic Light Emitting Diodes. Je to v zásadě typ světelné diody nebo LED diody, která má emisní elektroluminiscenční vrstvu, která působí jako film organických sloučenin a je odpovědná za vyzařování světla, když je aplikován elektrický proud. V dnešní době se organické LED diody široce používají k vývoji digitálních displejů v několika zařízeních, jako jsou televize, monitory, telefony, přenosná ruční herní zařízení, inteligentní hodinky atd. Organické světelné diody jsou také začleněny do polovodičových osvětlovacích zařízení.

organický led nebo oled
Organická světelná dioda nebo OLED TV. Zdroj obrázku: Steve Liao - https://www.flickr.com/photos/steveliao/2089119570/
Projekt Sony XEL-1 televize, první OLED TV (na trh 2007–2010).
CC BY-SA 2.0

Jak jsou OLED konstruovány?

Obecná dioda emitující organické světlo obsahuje vrstvu organických materiálů uloženou na substrátu, který je umístěn mezi katodou a anodou. Delokalizace pí elektronů v důsledku konjugace přes část celé molekuly, což vede k tomu, že organické molekuly se stávají elektricky vodivými. Tyto materiály se chovají jako organické polovodiče, protože jejich vodivost obvykle leží mezi vodivostí izolátorů a vodičů. V těchto materiálech úlohu valenčních a vodivých pásů anorganických polovodičů vykonávají nejnižší neobsazené a nejlépe obsazené molekulární orbitaly (LUMO a HOMO).

Zpočátku byly polymerní organické světlo emitující diody navrženy tak, aby měly jednu organickou vrstvu. V současné době však lze pro zlepšení účinnosti zařízení vyvinout vícevrstvé organické LED diody, které mají dvě nebo více vrstev. Spolu s počtem vrstev je druh materiálu použitého k napomáhání vstřikování náboje na elektrodách také důležitý pro konečné fungování zařízení.

Vodivá vlastnost použitého materiálu rozhoduje o tom, zda by došlo k pozvolnějšímu elektronickému toku, nebo by došlo k zablokování náboje nebo odporu při cestování na opačnou elektrodu a při jeho nevyužití. Látka se vybírá v závislosti na vlastnostech materiálu, jako je elektrická vodivost, optická průhlednost a chemická stabilita. Organické LED diody mají v dnešní době jednoduchou dvouvrstvou strukturu, která zahrnuje emisní vrstvu a vodivou vrstvu. Na základě chemické struktury materiálu může být emitor fluorescenční nebo fosforeskující.

AMOLED en.svg
Organická struktura diody emitující světlo. Zdroj obrázku; AMOLED.png: www.universaldisplay.com odvozená práce: Pedro Spoladore (mluvit), AMOLED-csCC BY-SA 3.0

Jak funguje organická dioda emitující světlo?

Když operace začíná, aplikuje se potenciální rozdíl napříč organickou diodou emitující světlo. Anoda je udržována na vyšším potenciálu vzhledem ke katodě. Materiál anody je založen na vlastnostech materiálu, jako je elektrická vodivost, optická průhlednost a chemická stabilita. Nejnižší neobsazený molekulární orbitál organické vrstvy (na katodě) přijímá injikované elektrony a nejvyšší obsazený molekulární orbitál (na anodě) odebírá elektrony nebo jinými slovy injektuje páry elektron-díra. V organických polovodičích jsou otvory poměrně mobilnější než elektrony. Proto dochází k rekombinaci elektronů a děr do excitonu blíže k emisní vrstvě.

To má za následek rozpad excitovaného stavu, který vede k emisi záření s vlnovou délkou pohybující se ve viditelném spektru. Přesná vlnová délka nebo frekvence emitovaného záření je určena pásmem materiálu, tj. Rozdílem v energetických hladinách HOMO a LUMO. V případě fosforeskujících zářičů se excitony (singlety a triplety) radiačně rozpadají. V případě zářivkových zářičů však triplety nevyzařují žádné světlo. Tyto fluorescenční zářiče mají maximální vnitřní účinnost pouze 25%. Fosforeskující zářiče (zejména s krátkou vlnovou délkou {modrá}) však mají nižší životnost ve srovnání s zářivkami.

Vygenerované fermiony elektronových děr mají poločíselný spin. Excitony mohou existovat buď ve stavu singletu nebo tripletu na základě kombinace různých protočení elektronů a děr. Pro každý singletový exciton se vytvoří tři tripletové excitony. Rozpad stavu tripletů (převládající fosforeskující) zakazuje rotaci, a proto zvyšuje dobu přechodu. Fosforeskující organické diody emitující světlo usnadňují přechod mezi systémy ze stavu tripletů i singletů pomocí interakcí spin-orbit. To zlepšuje vnitřní efektivitu. V dnešní době se organické diody emitující světlo značně používají pro vývoj digitálních displejů v několika zařízeních, jako jsou televize, monitory, telefony, přenosná ruční herní zařízení, inteligentní hodinky atd. Organické diody emitující světlo jsou také zabudovány do polovodičových osvětlovacích zařízení.

Schema OLED.svg
Schéma organické diody emitující světlo - 1. Katoda, 2. Emisní vrstva, 3. Emise záření, 4. Vodivá vrstva, 5. Anoda Zdroj obrázku: Organická světelná dioda Rafał Konieczny, Schéma OLEDCC BY-SA 3.0

Jaké je emisní spektrum OLED?

Vlnová délka emitovaného záření závisí na typu použitého materiálu a počtu vrstev materiálu. Energie záření se rovná pásmu materiálu, tj. Rozdílu v energetických hladinách HOMO a LUMO. Konečnou nebo celkovou emisi diody emitující organické světlo lze vyladit prakticky tak, aby představovala jakoukoli danou barvu včetně bílé a černé. Barevnou teplotu lze také měnit sestavením mnoha různých kombinací vrstev do jednoho zařízení. Organické vrstvy jsou obvykle viditelné ve viditelném spektrálním rozsahu. Obecně pro dosažení optimálních výsledků barevných kombinací jsou diody emitující organické světlo vybaveny třemi různými barevnými vrstvami, a to - RGB (červená, zelená a modrá).

Co jsou obrácené OLED?

V případě invertovaných organických světelných diod je anoda umístěna na substrátu, což je v rozporu s konvenční organickou strukturou LED. V obrácené diodě emitující organické světlo je katoda spojena s odtokovým koncem n-kanálu. Používá se při vývoji zařízení s displeji AMOLED.

Organické světlo emitující diody
AMOLED telefony. Organická světelná dioda Zdroj obrázku: Samsung Galaxy Note 10OLED displejeCC BY-SA 4.0

Co jsou OLED odstupňované heterojunction?

V případě organických světelných diod s odstupňovaným heterojunkcí dochází k postupnému snižování podílu elektronových děr na chemikálie přenášející elektrony. Děje se tak za účelem dosažení téměř o 200% vyšší kvantové účinnosti než u konvenční struktury organických světelných diod.

Co jsou skládané OLED?

V případě Stacked Organic Light Emitting Diodes, použitá pixelová architektura, uspořádá červené, zelené a modré dílčí pixely svisle na sebe, spíše než vodorovně vedle sebe. To vede k velkému zvýšení barevné hloubky, gamutu a značnému snížení mezery v pixelech. Ostatní způsoby zobrazení obecně používají vedle sebe další uspořádání snižující potenciální rozlišení.

Jaké jsou technické vlastnosti konvenční OLED?

Vlastnosti organické diody emitující světlo

Technické vlastnosti konvenční diody emitující organické světlo jsou uvedeny níže:

Energetická účinnost180lm/WtСaktuální účinnost40 cd/Avnitřní kvantová Účinnost (exiton/foton)100%externí kvantová účinnost (osvětlený foton/formovaný foton)40%provozní napětí5 – 8 VInkluzní napětí3 – 9 Úhel pohledu180°Jas1000 cd/m2Kontrast100:1lety6°T11 –…

Jaké jsou výhody OLED?

Výhody OLED

  1. Organické světlo emitující diody jsou biologicky odbouratelné látky.
  2. Organické světlo emitující diody jsou poměrně lehčí, tenčí a pružnější než krystalické vrstvy v displejích z tekutých krystalů nebo světelných diodách.
  3. Organické světlo emitující diody jsou velmi flexibilní, a proto je lze podle potřeby snadno složit a srolovat podle potřeby na rolovacích displejích vložených do určitých tkanin. Důvodem je to, že substrát používaný v Organic LED je spíše polymer než sklo použité pro LED nebo LCD.
  4. Organické diody emitující světlo jsou poměrně jasnější než běžné diody emitující světlo. Umělý kontrastní poměr organických LED je vyšší. To je způsobeno skutečností, že organické vrstvy organických LED jsou mnohem užší než analogické vrstvy anorganických krystalů LED. Vodivé a emisní vrstvy organických LED diod navíc nepoužívají sklo (které pohlcuje část světla) a mohou mít vícevrstvý design.
  5. Na rozdíl od LCD nastavení Organic Light Emitting Diode nevyžaduje podsvícení. To pomáhá snižovat spotřebu energie nebo energie u zařízení Organic LED. Displeje LCD potřebují osvětlení, aby pomohly vytvořit viditelný obraz, který vyžaduje více energie, zatímco OLED jsou schopné generovat své vlastní světlo.
  6. Výrobní proces organické diody emitující světlo je jednodušší a lze ji zpracovat na velké tenké plechy. Srovnatelně je mnohem obtížnější vyrobit tak velké množství vrstev tekutých krystalů.
  7. Organické světlo emitující diody poskytují širší pozorovací úhel ve srovnání s LCD. Je to proto, že organický LED pixel vyzařuje světlo přímo. Barvy pixelů organické LED se neposunou spolu se změnou úhlu pozorování z normálního na pravý úhel.
  8. Organická dioda emitující světlo má ve srovnání s LCD rychlejší dobu odezvy.

Organický LED pixel

Organický LED pixel vyzařuje světlo přímo a barvy pixelů Organické LED se nepřesouvají spolu se změnou úhlu pozorování z normálního na pravý úhel. Organické světelné diody poskytují ve srovnání s LCD širší pozorovací úhel.

Světově největší Oledovo pole. 2850 LG OLED light .jpg
Největší organické diodové pole emitující světlo na světě. Zdroj obrázku: organická LED Sebastien JurkowskiSvětově největší Oledovo pole. 2850 LG OLED světlo CC BY-SA 4.0

Jaké jsou nevýhody OLED?

Nevýhody použití diody emitující organické světlo jsou

  1. Životnost diody emitující organické světlo je nižší než u LCD. Zelené a červené organické LED filmy mají delší životnost přibližně 46,000 230,000 až 13 14,000 hodin; modré organické LED diody však mají mnohem kratší životnost, přibližně až XNUMX–XNUMX XNUMX hodin.
  2. Látky používané k výrobě modrého světla v OLED se degradují rychleji než látky produkující jiné barvy, které způsobují snížení celkové luminiscence organické LED.
  3. Organické diody emitující světlo by neměly přijít do styku s vodou, protože by to vedlo k okamžité degradaci.
  4. Organická světelná dioda potřebuje přibližně třikrát více energie pro zobrazení obrazu s bílým pozadím. Velké používání bílého pozadí může vést ke snížení životnosti baterie v mobilních telefonech a jiných zařízeních.
  5. Organické diody emitující světlo jsou drahé. Stojí přibližně 10 až 20krát více než obdobná LED.
  6. Chybí široká škála komerčně dostupných produktů Organic Light Emitting Diode.
  7. Organické diody emitující světlo mají vysokou kapacitu, která omezuje šířku pásma modulace zařízení na přibližně 100 kHz.
  8. Organické diody emitující světlo mají nízkou světelnou účinnost.

Jaké jsou rozdíly mezi OLED a LED?

Rozdíly mezi OLED a LED jsou:

Organická dioda emitující světlo nebo OLEDSvětelná dioda nebo LED
V případě organických světelných diod je emisní elektroluminiscenční vrstva tvořena organickými sloučeninami.V případě LED je emisní elektroluminiscenční vrstva tvořena anorganickými látkami.
V organické LED televizi pracuje každý pixel samostatně.LED diody nelze v televizi správně použít jako pixel kvůli velikosti.
Mají nižší světelnou účinnost.Mají vyšší světelnou účinnost.
Mohou být tenké a malé díky své flexibilitě.Jsou poměrně méně flexibilní.
Nepoužívají podsvícení, protože mohou vytvářet své vlastní světlo.Nemohou produkovat své vlastní světlo, a proto používají podsvícení.
Jsou drazí.Mají poměrně nižší výrobní náklady.
Organické LED diody nevyžadují žádnou podporu skla.LED diody vyžadují podporu skla.
Poskytují širší pozorovací úhel.Mají poměrně nižší úhlový rozsah.

Chcete-li se dozvědět více o polovodičových diodách emitujících světlo, navštivte stránku https://lambdageeks.com/light-sensors/

Také čtení: