Kas ir organiskās gaismas diodes?

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Ar pasaules sabiedrības ienākšanu ilgtspējīgas attīstības jēdzienā, kas nozīmē visas nozares ekoloģizāciju un patērētāju vides apziņas palielināšanos, produkti ar marķējumu "bioloģiski" izraisa lielu interesi. un pieaugošais pieprasījums. Un organiskās gaismas diodes nav izņēmums. Jauni tehnoloģiskie risinājumi un jauni produkti vienmēr piesaista "progresīvu" patērētāju uzmanību, kuri iet kopsolī ar laiku. Kas tas ir - organiskās gaismas diodes, kādi ir to darbības principi un izmantošanas perspektīvas? Šī ir šī raksta tēma.

Tikai mazliet vēstures

Organisko materiālu elektroluminiscējošās īpašības 1950. gadā atklāja franču fiziķis Andrē Bernanozs. Taču tikai 1987. gadā šis atklājums kļuva par tehnoloģisku risinājumu pirmajā Kodak ražotajā OLED ierīcē. Un 2000. gadā Nobela prēmija par atklājumiem šajā jomā tika piešķirta uzreiz trim ķīmiķiem - A. Makdiarmidam, H. Širakavam un A. Hīgeram.organiskas izcelsmes plānivadoši polimēri. Tikai 2008. gadā pārdošanā nonāca pirmā OSRAM OLED lampa, no kuras izgatavotas tikai 25 kopijas par cenu 25 000 eiro. Mūsdienās šādas lampas piedāvā vairāki uzņēmumi par cenu 500 eiro, un OLED tehnoloģijās jau ir vairāki virzieni: PHOLED, TOLED, FOLED un citi, kas ir saprotami tikai speciālistiem.

Kur ir bioloģiskā?

Savādi, bet vārda "bioloģisks" lietojumam šajā kontekstā nav nekāda sakara ar dzīvnieku vai augu izcelsmes produktiem. Organiskās gaismas diodes jeb OLED (no angļu valodas Organic Light Emitting Diode) ir no oglekļa materiāla izgatavots pusvadītājs, kas rada starojumu, kad caur to iet elektriskā strāva. To ražošanā tiek izmantoti organiskās ķīmijas produkti (oglekļa savienojumi), kas ļauj tos saukt par organiskajām gaismas diodēm.

Dizains un kompozīcija

Pati ierīce sastāv no četrām daļām: bāzes, anoda, katoda, vadošā un izstarojošā slāņa. Pamatne vai substrāts var būt izgatavots no stikla, plastmasas vai metalizētām plāksnēm. Anods ir indija oksīds, kas leģēts ar alvu. Vadošie un izstarojošie slāņi ir polimēru un zemas molekulmasas organisko savienojumu slāņi. Katods ir izgatavots no alumīnija, kalcija vai cita metāla.

Tehnoloģijas nav domātas fiziķiem

Organiskās gaismas diodes ir sakārtotas pēc sendviča principa. Vairāki plāni pusvadītāju slāņiorganiskas izcelsmes elektrodiem ir iespiesti starp dažādi lādētiem elektrodiem (pozitīviem un negatīviem). Un tas viss atrodas uz caurspīdīga materiāla - stikla vai plastmasas (piemēram, elastīga poliamīda) bāzes. Kad strāva iet cauri elektrodiem, tie veido lādētas daļiņas (kvazidaļiņas un elektronus). Vidējā organiskajā slānī šīs daļiņas ir koncentrētas un rada augstas enerģijas ierosmi, kas izraisa dažādu krāsu gaismas emisiju no organiskā slāņa. Tādējādi organisko gaismu izstarojošo diožu aktīvā matrica ir precīzi luminiscējoši vai fosforescējoši organiskie slāņi.

OLED masīvu veidi

OLED displeji pēc matricas veida ir sadalīti aktīvā matricā un pasīvā matricā. Aktīvās matricas ierīces tiek vadītas ar plānslāņa lauka efekta tranzistori, kas atrodas zem anoda plēves. Pasīvajā matricā attēls tiek veidots perpendikulāri novietotu anoda un katoda sloksņu krustpunktā, savukārt vadība tiek veikta no ārējās ķēdes. Pamatojoties uz to, krāsu OLED displejiem ir trīs shēmas:

• Ar atsevišķiem krāsu izstarotājiem - trīs organiskās matricas izstaro trīs pamatkrāsas (zilu, zaļu un sarkanu), no kurām veidojas attēls.
• Ar trim b altiem izstarotājiem un īpašiem krāsu filtriem.
• Zilie izstarotāji īsos viļņus pārvērš garos sarkanās un zaļās krāsas viļņu garumos.

Mūsdienīga lietojumprogramma

Mūsdienās OLED tehnoloģijas galvenokārt tiek izmantotasļoti specializētas izstrādes. Hologrāfijas un nakts redzamības ierīces, automašīnu radio un digitālo kameru organiskie displeji, tālruņu ekrāni un gaismas avoti, televizori un monitori - tas viss ir OLED tehnoloģiju realitāte.

OLED kalpošanas laiks

Visas mūsdienu ierīces, kas izveidotas, izmantojot šo tehnoloģiju, agrāk vai vēlāk uzrāda krāsu izdegšanu. Pat atklāšanā tika atklāts organisko gaismas diožu starojuma trauslums. Ierīces kalpošanas laiks mūsdienās tiek uzskatīts par gandrīz izsmeltu, ja displeja spilgtums ir samazinājies par 50%. Darbība tiek apturēta pie šī rādītāja aptuveni 70%. Taču uzņēmumu ieguldījumi šajās tehnoloģijās atmaksājas - biežāk patērētāji nomaina novecojušas ierīces, pirms tuvojas to kalpošanas laika beigas.

Visvairāk

Līdz šim lielākais OLED panelis ir OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS kopprojekta produkts. Paneļa izmērs ir 33x33 cm, aktīvās daļas platība ir 828 kv. cm, un atvērums - 76%. Ar spilgtumu 1 tūkstotis kandelu uz kvadrātmetru gaismas daļiņu plūsma ir 25 lūmeni uz vatu. Lielākais Lumiotec panelis, kas šodien tiek pārdots, ir 15 x 15 centimetri, un tā gaismas plūsma ir līdz 60 lūmeniem uz vatu, kas ir vienāda ar vienu dienasgaismas spuldzi. Un Panasonic plāno līdz 2020. gadam laist klajā 128 lūmenus uz vatu OLED displeju. Ar to konkurē amerikāņu korporācijaDoE, kas sola paneļus ar jaudu līdz 170 lūmeniem uz vatu.

OLED paneļu izredzes

Lielākā daļa mūsdienās esošo dizainu ir prototipi. Tie ir dārgi, izgatavoti ierobežotā daudzumā, nelocās un vēl nav pietiekami efektīvi. Lielās korporācijas ir koncentrējušas savu darbību uz projekta izmaksu samazināšanu, apjoma palielināšanu un produktivitātes palielināšanu. Eksperti prognozē, ka šis produkts ar pieņemamām cenām pasaules tirgū parādīsies masveidā līdz 2020. gadam.

OLED apgaismojums

Organiskās gaismas diodes apgaismojumā tirgū joprojām ir sākuma stadijā. Šī produkta masveida ražošanu vēl nav uzsākusi neviena korporācija. Šādu lampu cena vidusmēra patērētājam joprojām ir diezgan augsta, un to spilgtums un kalpošanas laiks atstāj daudz vēlamo. 75 miljardu dolāru OLED apgaismojuma globālā tirgus daļa ir diezgan maza summa. Šo produktu patērētāji ir nevis privātpersonas, bet gan citas korporācijas, kas nodarbojas ar mēbeļu un telpu projektēšanu, kā arī korporācijas autobūves nozarē.

Prusi un mīnusi

Organiskajām gaismas diodēm ir gan priekšrocības, gan trūkumi. Viens no pirmajiem ir neapstrīdams to zemais enerģijas patēriņš un vienmērīgs gaismas sadalījums pa visu paneli, augsta efektivitāte, videi draudzīgums un maiga gaisma. Bet galvenā priekšrocība ir spēja piešķirt tiem elastību un smalkumu. Un par trūkumiem var uzskatīt diožu īso mūžu, augstās izmaksas un tehnoloģiskās problēmas (organiskāskomponents oksidējas saskarē ar ūdeni, kas prasa papildu blīvējumu). Taču korporācijas turpina investēt šo tehnoloģiju attīstībā, uzskatot tās par elektronikas nākotni.

Cik tas ir ilgtspējīgs

OLED materiāli nesatur smagos metālus un toksiskus elementus, piemēram, dzīvsudrabu. Tie ir viegli pārstrādājami, un to likvidēšanai nav nepieciešama īpaša savākšana un papildu tehnoloģiskās iespējas. OLED fosforescējošo spuldžu irīdijs nav toksisks, un tā daudzums ir ārkārtīgi mazs. Plānu un vieglu OLED paneļu transportēšana prasa mazāk resursu, kas samazina izmaksas un samazina slogu uz vidi. Piemēram, 55 collu OLED televizors ir 4 mm biezs un sver aptuveni 4–5 kilogramus.

Fikcija kļūs par realitāti

Neskatoties uz dažu ekspertu skepsi, lielākā daļa ir pārliecināti, ka OLED tehnoloģija būs nozīmīgs sasniegums 21. gadsimtā. Fantastiski projekti kļūs reāli, proti:

• Tieši šīs tehnoloģijas ļaus izveidot nevis iluzoru, bet diezgan reālistisku trīsdimensiju attēlu.
• Apgaismojums visur tiks aizstāts ar OLED lampām.
• Parādīsies caurspīdīgi saules paneļi.
• Elastīgie sīkrīku monitori ietilps jūsu kabatā.
• Neticami viegliem monitoriem ar augstu krāsu kvalitāti un plašu skata leņķi būs tūlītēja reakcija, mazākais izmērs un izmēri.
• Tehnoloģiju pielietojums militārajā rūpniecībā kopumā ir pārsteidzošs.
• Šeitkvēlojoši apģērbi jau parādījušies dizaineru kolekcijās.

Bet neapstājas pie tā – teorētisko zinātnieku un praktiķu devīze. Mūsdienu zinātne jau sen atrodas bifurkācijas punktā, kad jebkurš atklājums var pārvērst civilizācijas attīstību pilnīgi neprognozējamā gaitā. Ir daudz šādu atklājumu piemēru: tas ir vakuuma pilnība, Krasņikova caurules un pat organisko savienojumu atklāšana dziļā kosmosā. Mūsdienās elektronisko ierīču avangards ir organiskās gaismas diodes, bet kas rīt - kas zina?