Какво представляват органичните диоди, излъчващи светлина?

С пристигането на световната общност в концепцията за устойчиво развитие, което предполага екологизиране на цялата индустрия и повишаване на екологичната информираност на потребителите, продуктите, върху които има наименованието "органични", предизвикват голям интерес и повишено търсене. И органичните диоди, излъчващи светлина, не стават изключение. Новите технологични решения и нови продукти неизменно привличат вниманието на "напредналите" потребители, които вървят в крак с времето. Какво е това - органични диоди, излъчващи светлина, какви са принципите на тяхното функциониране и перспективите за използването им? Това е темата на тази статия.

Доста история

Електролуминесцентните свойства на органичните материали са открити през 1950 г. от френския физик Андре Бернаноз. Но само през 1987 г. това откритие придоби технологично решение в първото OLED устройство, произведено от Kodak. През 2000 г. само трима химици - А. Макдиармид, Х. Сиракауа и А. Хегер - получиха Нобелова награда за открития в областта на финипроводни полимери от органичен произход. Едва през 2008 г. се продава първата OLED лампа от компанията OSRAM, от които 25 броя са произведени на цена 25 000 евро. Днес подобни лампи се предлагат от няколко компании на цена от 500 евро, а вече има няколко насоки в технологиите OLED: PHOLED, TOLED, FOLED и други, които са ясни само за специалистите.

Къде е органичният?

Колкото и странно да изглежда, използването на думата "органичен" в този контекст няма нищо общо с продукти от животински или растителен произход. Органичните диоди, излъчващи светлина, или OLED (от английски органичен светодиод) представляват полупроводници, изработени от въглероден материал, който генерира лъчение при преминаване през електрически ток. Когато са направени, се използват продукти от органичната химия (въглеродни съединения), което ни позволява да ги наречем органични диоди, излъчващи светлина.

Структура и състав

Самият апарат се състои от четири части: основа, анод, катод, проводими и излъчващи слоеве. Субстратът или основата могат да бъдат направени от стъклени, пластмасови или метализирани плочи. Анодът е индийски оксид, легиран с калай. Кондуктивен и излъчващ слой са слоевете полимери и нискомолекулни органични съединения. Катодът е направен от алуминий, калций или друг метал.

Технологията на работата не е за физиците

Органичните светлоизлъчващи диоди се подреждат на принципа на сандвич. Няколко тънки слоя полупроводници от органичен произход са поставени в сандвич между различни заредени електроди (положителни и отрицателни). И всичко това се основава на прозрачен материал - стъкло или пластмаса (например гъвкав полиимид). Когато токът преминава през електродите, те образуват заредени частици (квазипартикули и електрони). В средния органичен слой тези частици се концентрират и създават високоенергийно възбуждане, което причинява излъчване на светлина с различни цветове от органичен слой. Активната матрица върху органичните диоди, излъчващи светлина, по този начин са луминисцентни или фосфоресциращи органични слоеве.

Видове органични диоди, излъчващи светлина

OLED-дисплеите по типове матрици се разделят на активна матрица и пасивна матрица. Активните матрични устройства се контролират от тънкослойни транзистори с полеви ефект, които се намират под анодния филм. Изображението на пасивна матрица се генерира в точката на пресичане перпендикулярно разположени анодни и катодни ленти, а управлението се извършва с външна верига. Въз основа на това има три схеми на цветни OLED дисплеи:

• С отделни цветни емитери - три органични матрици излъчват три основни цвята (синьо, зелено и червено), от които се образува образ.
• С три бели емитери и специални цветни филтри.
• Сините емитери превръщат къси вълни в дълги вълни от червени и зелени цветове.

Модерно приложение

В наше време технологиите OLED се използват главно в специализирани разработки. Холография и устройства за нощно виждане, органични екрани на радио и цифрови фотоапарати, телефонни екрани и източници на светлина, телевизори и монитори - всичко това вече е реалност на технологиите OLED.

Живот на OLED устройствата

Всички съвременни устройства, създадени с тази технология, рано или късно показват изгаряне на яркостта на цвета. Дори и при откритието се установи крехкостта на излъчването на органични диоди, излъчващи светлина. Ресурсът на работа на устройството днес се счита за почти изчерпан, ако яркостта на дисплея е намаляла с 50%. Работата с този индикатор се спира при около 70%. Но корпоративните инвестиции в разработването на тези технологии дават своите резултати - по-често потребителят променя изчерпателното устройство дори преди да стигне до близкия край на експлоатационния живот.

Най-много

Най-големият панел с органични светодиоди за днес е продукт на съвместен проект на корпорациите на OSRAM, Philips, Novaled и Fraunhoter IPMS. Размерът на панела е 33 на 33 см, площта на активната част е 828 квадратни метра. cm и отвор - 76%. При яркост от 1000 кандела на квадратен метър потокът от светлинни частици е 25 лумена на ват. Най-големият панел на Lumiotec, продаван днес, е с размер 15 до 15 сантиметра и светлинен поток до 60 лумена на ват, който е равен на една флуоресцентна крушка. Една корпорация Panasonic до 2020 г. планира да пусне на пазара дисплей на органични светлинно-излъчващи диоди със светлинен поток от 128 лумена на ват. Той се конкурира с американската корпорация DoE, която обещава панели с поток от до 170 лумена на ват.

Outlook OLED панели

Повечето от съществуващите образци днес са прототипи. Те са скъпи, произведени в ограничени партиди, не се огъват и все още не са достатъчно ефективни. Големите корпорации насочиха своите дейности към намаляване на разходите за проекта, увеличаване на размера и увеличаване на производителността. Експертите прогнозират масовия външен вид на този продукт с достъпни цени на световния пазар до 2020 г.

OLED осветление

Органичните светлинни диоди в осветлението все още се продават на пазара в ембриона. Масовото производство на този продукт все още не е стартирано от никоя корпорация. Цената на тези осветителни тела все още е доста висока за средния потребител, а яркостта и експлоатационният живот оставят много желание. Оборотът от 75 милиарда долара на световния пазар, който представлява делът на осветлението на OLED, е доста малък. Потребителите на този продукт не са физически лица, а други корпорации, които се занимават с проектирането на мебели и помещения, както и с корпорацията за автомобилната индустрия.

Предимства и недостатъци

Органичните светлоизлъчващи диоди имат предимства и недостатъци. Сред първите, ниската им консумация на енергия и равномерното разпределение на светлината в панела са неоспорими, висока ефективност, екологосъобразност и мека светлина. Но основното предимство е способността да им се даде гъвкавост и финес. Недостатък е диоди услуги нестабилност, скъпи и технологични проблеми (органичен компонент се окислява при контакт с вода, която се нуждае от допълнително уплътняване). Но корпорациите продължават да инвестират в развитието на тези технологии, като виждат в тях бъдещето на електрониката.

Екологично ли е?

OLED материалите не съдържат тежки метали и токсични елементи като живак. Лесно се обработват и не изискват специално събиране и допълнителни обработващи възможности за изхвърляне. Иридиевите фосфоресциращи лампи върху органичните светлинноизлъчващи диоди са нетоксични и количеството им е изключително малко. Транспортирането на тънки и леки OLED-панели изисква по-малко ресурси, което намалява разходите и намалява тежестта върху околната среда. Например телевизор с OLED монитор с диагонал 55 инча има дебелина 4 мм и тежи около 4-5 килограма.

Sci-Fi се превръща в реалност

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

• Това са тези технологии, които ще позволят да се създаде не илюзорна, но съвсем реална триизмерна картина.
• Осветлението навсякъде ще замени OLED лампите.
• Ще се появят прозрачни слънчеви панели.
• Гъвкави приспособления за монитори могат да бъдат настанени в джоба ви.
• Невероятно леки монитори с високо качество на цветовете и широк ъгъл на гледане ще имат незабавен отговор, минимален размер и размери.
• Използването на технологии във военната индустрия като цяло е невероятно.
• Но светлинното облекло вече се появи в дизайнерските колекции.

Но не се занимавайте с постигнатото - мотото на теоретичните учени и практикуващи. Съвременната наука отдавна е била в разклонение, когато всяко откритие може да превърне развитието на цивилизацията в напълно непредсказуем канал. Примери за такива открития изобилстват: това е пълнотата на вакуума, тръбите на Красников и дори откриването на органични съединения в дълбокото пространство. Днес авангардът на електронните джаджи е органични светодиоди, а утре - кой знае?