Đèn LED hữu cơ là gì?

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Với sự ra đời của cộng đồng thế giới đối với khái niệm phát triển bền vững, nghĩa là phủ xanh toàn bộ ngành công nghiệp và nâng cao nhận thức về môi trường của người tiêu dùng, các sản phẩm mang nhãn "hữu cơ" đang thu hút sự quan tâm lớn và nhu cầu ngày càng tăng. Và đèn LED hữu cơ cũng không ngoại lệ. Các giải pháp công nghệ mới và sản phẩm mới luôn thu hút sự chú ý của những người tiêu dùng "tiên tiến", những người bắt kịp thời đại. Nó là gì - điốt phát quang hữu cơ, nguyên tắc hoạt động và triển vọng sử dụng của chúng là gì? Đây là chủ đề của bài viết này.

Chỉ là một chút lịch sử

Tính chất điện phát quang của vật liệu hữu cơ được phát hiện vào năm 1950 bởi nhà vật lý người Pháp Andre Bernanoz. Nhưng phải đến năm 1987, khám phá này mới trở thành một giải pháp công nghệ trong thiết bị OLED đầu tiên do Kodak sản xuất. Và vào năm 2000, ba nhà hóa học cùng một lúc - A. McDiarmid, H. Shirakawa và A. Heeger - đã được trao giải Nobel cho những khám phá trong lĩnh vực nàypolyme dẫn mỏng có nguồn gốc hữu cơ. Chỉ trong năm 2008, chiếc đèn OSRAM OLED đầu tiên được bán ra thị trường, trong đó chỉ có 25 bản được sản xuất với mức giá 25.000 euro. Ngày nay, những loại đèn như vậy được một số công ty cung cấp với mức giá 500 euro và đã có một số hướng trong công nghệ OLED: PHOLED, TOLED, FOLED và những loại khác mà chỉ các chuyên gia mới có thể hiểu được.

Hữu cơ ở đâu?

Thật kỳ lạ, nhưng việc sử dụng từ "hữu cơ" trong ngữ cảnh này không liên quan gì đến các sản phẩm có nguồn gốc động vật hoặc thực vật. Điốt phát quang hữu cơ, hay OLED (từ tiếng Anh Organic Light Emitting Diode), là một chất bán dẫn làm bằng vật liệu carbon tạo ra bức xạ khi có dòng điện đi qua nó. Trong sản xuất của họ, các sản phẩm hóa học hữu cơ (hợp chất cacbon) được sử dụng, cho phép chúng tôi gọi chúng là đèn LED hữu cơ.

Thiết kế và thành phần

Bản thân thiết bị bao gồm bốn phần: đế, cực dương, cực âm, lớp dẫn điện và lớp bức xạ. Đế hoặc chất nền có thể được làm bằng thủy tinh, nhựa hoặc các tấm kim loại hóa. Cực dương là oxit indium pha tạp với thiếc. Các lớp dẫn điện và bức xạ là các lớp polyme và các hợp chất hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp. Cực âm được làm bằng nhôm, canxi hoặc kim loại khác.

Công nghệ không dành cho các nhà vật lý

Điốt phát sáng hữu cơ được sắp xếp theo nguyên tắc bánh sandwich. Một số lớp chất bán dẫn mỏngcó nguồn gốc hữu cơ được kẹp giữa các điện cực tích điện khác nhau (dương và âm). Và tất cả những điều này đều nằm trên cơ sở vật liệu trong suốt - thủy tinh hoặc nhựa (ví dụ: polyamide dẻo). Khi dòng điện đi qua các điện cực, chúng tạo thành các hạt mang điện (quasiparticles và electron). Ở lớp hữu cơ ở giữa, các hạt này tập trung và tạo ra kích thích năng lượng cao, gây ra sự phát ra ánh sáng có màu sắc khác nhau của lớp hữu cơ. Do đó, ma trận hoạt động trên điốt phát quang hữu cơ chính xác là các lớp hữu cơ phát quang hoặc phát quang.

Các loại mảng OLED

Màn hình OLED được chia thành ma trận chủ động và ma trận thụ động theo loại ma trận. Các thiết bị ma trận hoạt động được điều khiển bởi các bóng bán dẫn hiệu ứng trường màng mỏng, được đặt dưới màng cực dương. Trong ma trận thụ động, hình ảnh được hình thành tại giao điểm của các dải cực dương và cực âm vuông góc với nhau, trong khi việc điều khiển được thực hiện từ mạch bên ngoài. Dựa trên điều này, có ba phương án cho màn hình OLED màu:

• Với các bộ phát màu riêng biệt - ba ma trận hữu cơ phát ra ba màu cơ bản (xanh lam, xanh lục và đỏ) từ đó hình ảnh được hình thành.
• Với ba bộ phát màu trắng và bộ lọc màu đặc biệt.
• Bộ phát màu xanh lam chuyển đổi bước sóng ngắn thành bước sóng dài màu đỏ và xanh lục.

Ứng dụng hiện đại

Ngày nay, công nghệ OLED chủ yếu được sử dụng trongphát triển chuyên môn hóa cao. Thiết bị nhìn ba chiều và nhìn ban đêm, màn hình hữu cơ của đài ô tô và máy ảnh kỹ thuật số, màn hình điện thoại và nguồn sáng, TV và màn hình - tất cả những điều này là thực tế của công nghệ OLED.

tuổi thọ OLED

Tất cả các thiết bị hiện đại được tạo ra bằng công nghệ này sớm muộn gì cũng có hiện tượng cháy màu. Ngay khi mở cửa, người ta đã phát hiện ra sự mong manh của bức xạ điốt phát quang hữu cơ. Tuổi thọ sử dụng của một thiết bị ngày nay được coi là gần như cạn kiệt nếu độ sáng màn hình giảm 50%. Hoạt động được dừng lại ở chỉ số này khoảng 70%. Nhưng các khoản đầu tư của các tập đoàn vào những công nghệ này đang mang lại hiệu quả - thường xuyên hơn không, người tiêu dùng thay đổi các thiết bị lỗi thời trước khi chúng gần hết tuổi thọ sử dụng.

Nhiều nhất

Tấm nền OLED lớn nhất cho đến nay là sản phẩm của dự án hợp tác giữa OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS. Kích thước bảng điều khiển là 33 x 33 cm, diện tích của phần hoạt động là 828 sq. cm và khẩu độ - 76%. Với độ sáng 1 nghìn candelas trên mét vuông, thông lượng của các hạt ánh sáng là 25 lumen trên mỗi watt. Bảng điều khiển Lumiotec lớn nhất đang được bán hiện nay có kích thước 15 x 15 cm và có quang thông lên tới 60 lumen mỗi watt, tương đương với một bóng đèn huỳnh quang. Và Panasonic có kế hoạch tung ra màn hình OLED 128 lumen / watt vào năm 2020. Một tập đoàn của Mỹ cạnh tranh với nóDoE, hứa hẹn tấm nền có công suất lên tới 170 lumen mỗi watt.

Triển vọng cho tấm nền OLED

Hầu hết các thiết kế hiện có ngày nay đều là nguyên mẫu. Chúng đắt tiền, được làm với số lượng hạn chế, không thể uốn cong và chưa đủ hiệu quả. Các tập đoàn lớn đã tập trung các hoạt động của họ vào việc giảm chi phí của dự án, tăng quy mô và tăng năng suất. Các chuyên gia dự đoán sự xuất hiện hàng loạt của sản phẩm này với giá cả phải chăng trên thị trường thế giới vào năm 2020.

ánh sáng OLED

Đèn LED hữu cơ trong chiếu sáng vẫn còn sơ khai trên thị trường. Việc sản xuất hàng loạt sản phẩm này vẫn chưa có tập đoàn nào tung ra thị trường. Giá của những loại đèn này vẫn còn khá cao đối với người tiêu dùng bình thường, độ sáng và tuổi thọ của chúng còn nhiều điều đáng mơ ước. 75 tỷ USD thị phần chiếu sáng OLED toàn cầu là một con số khá nhỏ. Người tiêu dùng những sản phẩm này không phải là cá nhân mà là các tập đoàn khác tham gia thiết kế nội thất và mặt bằng, cũng như các tập đoàn trong ngành công nghiệp ô tô.

Ưu và nhược điểm

Đèn LED hữu cơ có cả ưu điểm và nhược điểm. Trong số những thiết bị đầu tiên, khả năng tiêu thụ điện năng thấp và phân bổ ánh sáng đồng đều trên toàn bộ bảng điều khiển, hiệu suất cao, thân thiện với môi trường và ánh sáng dịu là điều không thể chối cãi. Nhưng ưu điểm chính là khả năng mang lại cho họ sự linh hoạt và tinh tế. Và những thiếu sót có thể được coi là tuổi thọ ngắn của điốt, chi phí cao và các vấn đề công nghệ (hữu cơthành phần bị oxy hóa khi tiếp xúc với nước, đòi hỏi phải có thêm lớp đệm). Nhưng các tập đoàn vẫn tiếp tục đầu tư vào sự phát triển của những công nghệ này, coi chúng là tương lai của ngành điện tử.

Điều này bền vững như thế nào

Chất liệuOLED không chứa kim loại nặng và các nguyên tố độc hại như thủy ngân. Chúng dễ dàng tái chế và không yêu cầu thu gom đặc biệt và năng lực công nghệ bổ sung để xử lý. Iridi của đèn huỳnh quang OLED không độc hại và số lượng cực kỳ nhỏ. Việc vận chuyển các tấm nền OLED mỏng và nhẹ cần ít tài nguyên hơn, giúp giảm chi phí và giảm gánh nặng cho môi trường. Ví dụ: TV OLED 55 inch dày 4 mm và nặng khoảng 4-5 kg.

Viễn tưởng sẽ trở thành hiện thực

Bất chấp sự hoài nghi của một số chuyên gia, hầu hết đều tin tưởng rằng công nghệ OLED sẽ là một bước đột phá lớn trong thế kỷ 21. Những dự án tuyệt vời sẽ trở thành hiện thực, cụ thể là:

• Chính những công nghệ này sẽ giúp bạn có thể tạo ra một bức tranh ba chiều không phải ảo ảnh mà khá chân thực.
• Ánh sáng ở mọi nơi sẽ được thay thế bằng đèn OLED.
• Tấm pin mặt trời trong suốt sẽ xuất hiện.
• Màn hình tiện ích linh hoạt sẽ vừa với túi của bạn.
• Màn hình cực kỳ nhẹ với chất lượng màu sắc cao và góc nhìn rộng sẽ có phản hồi tức thì, kích thước và kích thước nhỏ nhất.
• Ứng dụng công nghệ trong ngành quân sự nói chung là tuyệt vời.
• Đâyquần áo phát sáng đã xuất hiện trong các bộ sưu tập của nhà thiết kế.

Nhưng không dừng lại ở đó - phương châm của các nhà khoa học lý thuyết và thực hành. Khoa học hiện đại từ lâu đã ở vào một ranh giới, khi bất kỳ khám phá nào cũng có thể biến sự phát triển của nền văn minh thành một lộ trình hoàn toàn không thể đoán trước. Có rất nhiều ví dụ về những khám phá như vậy: đây là sự đầy đủ của chân không, và các đường ống của Krasnikov, và thậm chí là khám phá ra các hợp chất hữu cơ trong không gian sâu. Ngày nay, tiên phong của các thiết bị điện tử là điốt phát quang hữu cơ, nhưng ngày mai thì sao - ai biết được?