Какво представляват органичните светодиоди?

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

С навлизането на световната общност към концепцията за устойчиво развитие, което предполага екологизиране на цялата индустрия и повишаване на екологичното съзнание на потребителя, продуктите, носещи етикета "органични", привличат голям интерес и нарастващото търсене. И органичните светодиоди не са изключение. Новите технологични решения и новите продукти неизменно привличат вниманието на "напреднали" потребители, които вървят в крак с времето. Какво е това - органични светодиоди, какви са принципите на тяхната работа и перспективите за използване? Това е темата на тази статия.

Само малко история

Електролуминесцентните свойства на органичните материали са открити през 1950 г. от френския физик Андре Бернаноз. Но едва през 1987 г. това откритие се превръща в технологично решение в първото OLED устройство, произведено от Kodak. И през 2000 г. трима химици наведнъж - А. Макдиармид, Х. Ширакава и А. Хийгър - бяха удостоени с Нобелова награда за открития в областтатънкопроводими полимери от органичен произход. Едва през 2008 г. излиза първата OLED лампа OSRAM, от която са направени само 25 екземпляра на цена от 25 000 евро. Днес такива лампи се предлагат от няколко фирми на цена от 500 евро, като вече има няколко направления в OLED технологиите: PHOLED, TOLED, FOLED и други, които са разбираеми само за специалисти.

Къде е органично?

Колкото и да е странно, но използването на думата "органично" в този контекст няма нищо общо с продукти от животински или растителен произход. Органичните диоди, излъчващи светлина, или OLED (от английски Organic Light Emitting Diode), е полупроводник, изработен от въглероден материал, който генерира радиация, когато електрически ток преминава през него. При производството им се използват продукти от органична химия (въглеродни съединения), което ни позволява да ги наричаме органични светодиоди.

Дизайн и композиция

Самото устройство се състои от четири части: основа, анод, катод, проводими и излъчващи слоеве. Основата или основата може да бъде изработена от стъкло, пластмаса или метализирани плочи. Анодът е индиев оксид, легиран с калай. Проводящите и излъчващи слоеве са слоеве от полимери и органични съединения с ниско молекулно тегло. Катодът е изработен от алуминий, калций или друг метал.

Технологиите не са за физици

Органичните светодиоди са подредени на принципа на сандвич. Няколко тънки слоя полупроводнициот органичен произход са притиснати между различно заредени електроди (положителни и отрицателни). И всичко това се намира на базата на прозрачен материал - стъкло или пластмаса (например гъвкав полиамид). Когато токът преминава през електродите, те образуват заредени частици (квазичастици и електрони). В средния органичен слой тези частици се концентрират и създават високоенергийно възбуждане, което предизвиква излъчване на светлина с различни цветове от органичния слой. По този начин активната матрица на органичните светодиоди е точно луминесцентни или фосфоресциращи органични слоеве.

Видове OLED масиви

OLED дисплеите са разделени на активна матрица и пасивна матрица според вида на матрицата. Устройствата с активна матрица се управляват от тънкослойни полеви транзистори, които са разположени под анодния филм. При пасивната матрица изображението се формира в пресечната точка на перпендикулярно разположени анодни и катодни ленти, докато управлението се осъществява от външна верига. Въз основа на това има три схеми за цветни OLED дисплеи:

• С отделни цветни излъчватели - три органични матрици излъчват три основни цвята (син, зелен и червен), от които се формира изображението.
• С три бели излъчвателя и специални цветни филтри.
• Сините излъчватели преобразуват късите дължини на вълните в дълги вълни от червено и зелено.

Модерно приложение

Днес OLED технологиите се използват основно ввисокоспециализирани разработки. Устройства за холография и нощно виждане, органични дисплеи на автомобилни радиостанции и цифрови камери, екрани на телефони и източници на светлина, телевизори и монитори - всичко това е реалността на OLED технологиите.

Продължителност на живота на OLED

Всички съвременни устройства, създадени с помощта на тази технология, рано или късно проявяват прегаряне на цветовете. Още при откриването беше открита крехкостта на излъчването на органичните светодиоди. Срокът на експлоатация на едно устройство днес се счита за почти изчерпан, ако яркостта на дисплея е намаляла с 50%. Работата спира при този показател от около 70%. Но инвестициите на корпорациите в тези технологии се изплащат – по-често потребителите сменят остарелите устройства, преди да са близо до края на техния експлоатационен живот.

Най-много

Най-големият OLED панел до момента е продукт на съвместен проект между OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS. Размерът на панела е 33 на 33 см, площта на активната част е 828 кв. см, а бленда - 76%. При яркост от 1 хиляди кандела на квадратен метър, потокът от светлинни частици е 25 лумена на ват. Най-големият панел Lumiotec, който се продава днес, е 15 на 15 сантиметра и има светлинен поток до 60 лумена на ват, което се равнява на една флуоресцентна крушка. А Panasonic планира да пусне 128 лумена на ват OLED дисплей до 2020 г. Американска корпорация се състезава с негоDoE, който обещава панели с до 170 лумена на ват.

Перспективи за OLED панели

Повечето съществуващи дизайни днес са прототипи. Те са скъпи, произведени в ограничени количества, не се огъват и все още не са достатъчно ефективни. Големите корпорации са фокусирали дейността си върху намаляване на цената на проекта, увеличаване на размера и повишаване на производителността. Експертите прогнозират масовата поява на този продукт с достъпни цени на световния пазар до 2020 г.

OLED осветление

Органичните светодиоди в осветлението все още са в начален стадий на пазара. Масовото производство на този продукт все още не е стартирано от никоя корпорация. Цената на такива лампи все още е доста висока за обикновения потребител, а тяхната яркост и живот оставят много да се желае. Глобалният пазарен дял от 75 милиарда долара на OLED осветлението е доста малка сума. Потребителите на тези продукти не са физически лица, а други корпорации, които се занимават с проектиране на мебели и помещения, както и корпорации в автомобилната индустрия.

Плюсове и минуси

Органичните светодиоди имат както предимства, така и недостатъци. Сред първите, тяхната ниска консумация на енергия и равномерно разпределение на светлината върху целия панел, висока ефективност, екологичност и мека светлина са безспорни. Но основното предимство е способността да им се даде гъвкавост и финес. А недостатъците могат да се считат за краткия живот на диодите, високата цена и технологичните проблеми (органичникомпонентът се окислява при контакт с вода, което изисква допълнително запечатване). Но корпорациите продължават да инвестират в развитието на тези технологии, виждайки ги като бъдещето на електрониката.

Колко устойчиво е това

OLED материалите не съдържат тежки метали и токсични елементи като живак. Лесно се рециклират и не изискват специално събиране и допълнителни технологични мощности за изхвърляне. Иридият на OLED фосфоресцентните лампи е нетоксичен и количеството е изключително малко. Транспортирането на тънки и леки OLED панели изисква по-малко ресурси, което намалява разходите и намалява тежестта върху околната среда. Например, 55-инчов OLED телевизор е с дебелина 4 мм и тежи около 4-5 килограма.

Фантастиката ще стане реалност

Въпреки скептицизма на някои експерти, повечето са уверени, че OLED технологията ще бъде голям пробив в 21-ви век. Фантастичните проекти ще станат реални, а именно:

• Тези технологии ще направят възможно създаването на не илюзорна, а доста реалистична триизмерна картина.
• Осветлението навсякъде ще бъде заменено с OLED лампи.
• Ще се появят прозрачни слънчеви панели.
• Гъвкавите монитори за джаджи ще се поберат в джоба ви.
• Невероятно леките монитори с високо качество на цветовете и широк ъгъл на видимост ще имат незабавен отговор, най-малкия размер и размери.
• Прилагането на технологиите във военната индустрия като цяло е невероятно.
• Туксветещи дрехи вече се появиха в дизайнерски колекции.

Но не спирайте дотук - мотото на учените-теоретици и практици. Съвременната наука отдавна е в точка на бифуркация, когато всяко откритие може да превърне развитието на цивилизацията в напълно непредсказуем ход. Има много примери за подобни открития: това е и пълнотата на вакуума, и тръбите на Красников, и дори откриването на органични съединения в дълбокия космос. Днес авангардът на електронните джаджи са органичните диоди, излъчващи светлина, но какво утре - кой знае?