Diodos emissores de luz orgânicos: 11 fatos que você deve saber

Conteúdo

• O que é um OLED?
• Como os OLEDs são construídos?
• Como funciona um OLED?
• Qual é o espectro de emissão dos OLEDs?
• O que são OLEDs invertidos?
• O que são OLEDs de heterojunção graduada?
• O que são OLEDs empilhados?
• Quais são as características técnicas de um OLED convencional?
• Quais são as vantagens dos OLEDs?
• Quais são as desvantagens dos OLEDs?
• Quais são as diferenças entre um OLED e um LED?

O que é um OLED? | O que significa liderado?

Um OLED é uma abreviatura de Organic Light-Emitting Diodes. É basicamente um tipo de diodo emissor de luz ou LED que possui uma camada eletroluminescente emissiva que atua como um filme de compostos orgânicos e é responsável pela emissão de luz quando uma corrente elétrica é aplicada. Hoje em dia, os LEDs orgânicos são amplamente utilizados para o desenvolvimento de displays digitais em diversos dispositivos, como televisão, monitores, telefones, dispositivos portáteis de jogos, smartwatches, etc. Diodos emissores de luz orgânicos também são incorporados em dispositivos de iluminação de estado sólido.

Como os OLEDs são construídos?

Um Diodo Emissor de Luz Orgânico geral compreende uma folha de materiais orgânicos depositados em um substrato, que é colocado entre o cátodo e o ânodo. A deslocalização dos elétrons pi devido à conjugação sobre uma parte da molécula inteira, resultando nas moléculas orgânicas se tornando eletricamente condutoras. Esses materiais se comportam como semicondutores orgânicos, pois sua condutividade normalmente fica entre a dos isoladores e os condutores. Nestes materiais, o papel das bandas de valência e condução dos semicondutores inorgânicos é desempenhado pelos orbitais moleculares mais baixos desocupados e mais ocupados (LUMO e HOMO).

Inicialmente, os diodos emissores de luz orgânicos de polímero foram projetados para ter uma única camada orgânica. No entanto, hoje em dia LEDs orgânicos multicamadas podem ser desenvolvidos com duas ou mais camadas para melhorar a eficácia do dispositivo. Junto com o número de camadas, o tipo de material usado para auxiliar a injeção de carga nos eletrodos também é importante no funcionamento final do dispositivo.

A propriedade condutiva do material usado decide se haveria um fluxo eletrônico mais gradual, ou um bloqueio de carga ou resistência de viajar para o eletrodo oposto e ser inexplorado. A substância é escolhida de acordo com as propriedades do material, como condutividade elétrica, transparência óptica e estabilidade química. Hoje em dia, os LEDs orgânicos têm uma estrutura simples de duas camadas que compreende uma camada emissiva e uma camada condutora. Com base na estrutura química do material, o emissor pode ser fluorescente ou fosforescente.

Como funciona um diodo orgânico emissor de luz?

Quando a operação começa, uma diferença de potencial é aplicada em todo o Diodo Emissor de Luz Orgânico. O ânodo é mantido em um potencial mais alto em relação ao cátodo. O material do ânodo é baseado nas propriedades do material, como condutividade elétrica, transparência óptica e estabilidade química. O orbital molecular mais baixo desocupado da camada orgânica (no cátodo) recebe os elétrons injetados e o orbital molecular mais ocupado (no ânodo) retira os elétrons ou, em outras palavras, injeta pares elétron-buraco. Em semicondutores orgânicos, os buracos são comparativamente mais móveis do que os elétrons. Portanto, a recombinação de elétrons e buracos em um exciton ocorre mais perto da camada emissiva.

Isso resulta na decadência de um estado excitado que leva à emissão de radiações com comprimento de onda variando no espectro visível. O comprimento de onda preciso ou frequência da radiação emitida ser determinado pelo bandgap do material, ou seja, a diferença nos níveis de energia do HOMO e do LUMO. No caso de emissores fosforescentes, os excitons (singletes e trigêmeos) decaem radiativamente. Porém, no caso de emissores fluorescentes, os trigêmeos não emitem luz. Esses emissores fluorescentes possuem uma eficiência intrínseca máxima de apenas 25%. No entanto, os emissores fosforescentes (particularmente de comprimento de onda curto {azul}) têm uma vida útil menor em comparação com os emissores fluorescentes.

Os férmions do buraco do elétron gerados têm um spin meio inteiro. Excitons podem existir em estados singleto ou tripleto com base na combinação de diferentes spins de elétrons e lacunas. Para cada exciton singleto, três excitons tripletos são formados. O decaimento do estado tripleto (prevalente em fosforescência) proíbe o spin e, portanto, aumenta o intervalo de tempo de transição. Os diodos emissores de luz orgânicos fosforescentes facilitam o cruzamento intersistema dos estados tripleto e singleto usando interações spin-órbita. Isso melhora a eficiência interna. Hoje em dia, os diodos emissores de luz orgânicos são amplamente utilizados para o desenvolvimento de monitores digitais em diversos dispositivos, como televisão, monitores, telefones, dispositivos portáteis de jogos, smartwatches, etc. Os diodos emissores de luz orgânicos também são incorporados em dispositivos de iluminação de estado sólido.

Qual é o espectro de emissão dos OLEDs?

O comprimento de onda da radiação emitida depende do tipo de material usado e do número de camadas do material. A energia da radiação é igual ao bandgap do material, ou seja, a diferença nos níveis de energia do HOMO e do LUMO. A emissão final ou total de um Diodo Emissor de Luz Orgânica pode ser ajustada virtualmente para representar qualquer cor, incluindo branco e preto. A temperatura da cor também pode ser variada pela montagem de várias combinações diferentes de camadas em um único dispositivo. Camadas orgânicas são tipicamente transparentes na faixa espectral visível. Geralmente, para obter resultados ideais de combinação de cores, os Diodos Emissores de Luz Orgânicos são equipados com três camadas de cores diferentes, a saber - RGB (vermelho, verde e azul).

O que são OLEDs invertidos?

No caso de Diodos Emissores de Luz Orgânicos invertidos, o ânodo posicionado no substrato, o que é contrário à estrutura convencional de LED Orgânico. Em um Diodo Emissor de Luz Orgânico invertido, o cátodo está ligado à extremidade de drenagem de um canal n. Isso é usado no desenvolvimento de dispositivos com visores AMOLED.

O que são OLEDs de heterojunção graduada?

No caso dos diodos emissores de luz orgânicos de heterojunção graduada, há uma redução gradual na fração de buracos de elétrons para substâncias químicas transportadoras de elétrons. Isso é feito para atingir quase 200% a mais de eficiência quântica do que a estrutura convencional de Diodo Emissor de Luz Orgânica.

O que são OLEDs empilhados?

No caso de Diodos Emissores de Luz Orgânicos Empilhados, a arquitetura de pixel usada organiza os subpixels vermelhos, verdes e azuis verticalmente uns sobre os outros em vez de arranjos horizontais próximos uns dos outros. Isso leva a um grande aumento na profundidade da cor, gama e uma redução considerável na lacuna de pixel. Os outros métodos de exibição geralmente usam um arranjo próximo ao outro, diminuindo a resolução potencial.

Quais são as características técnicas de um OLED convencional?

Características do diodo orgânico emissor de luz

As características técnicas de um Diodo Emissor de Luz Orgânico convencional são mostradas abaixo:

Quais são as vantagens dos OLEDs?

As vantagens do OLED

1. Os diodos emissores de luz orgânicos são substâncias biodegradáveis.
2. Os Diodos Emissores de Luz Orgânicos são comparativamente mais leves, mais finos e mais elásticos do que as camadas cristalinas em telas de cristal líquido ou Diodos Emissores de Luz.
3. Os Diodos Emissores de Luz Orgânicos são muito flexíveis e, portanto, podem ser facilmente dobrados e enrolados conforme necessário em displays de enrolar inseridos em certos tecidos atualmente. A razão por trás disso é que o substrato usado no LED orgânico é o polímero, e não o vidro usado em um LED ou LCD.
4. Os Diodos Emissores de Luz Orgânicos são comparativamente mais brilhantes do que os Diodos Emissores de Luz normais. A taxa de contraste artificial dos LEDs orgânicos é maior. Isso se deve ao fato de que as camadas orgânicas dos LEDs orgânicos são muito mais estreitas do que as camadas de cristal inorgânico análogas de um LED. Além disso, as camadas condutoras e emissivas dos LEDs orgânicos não usam vidro (que absorve parte da luz) e podem ter um design de várias camadas.
5. Ao contrário de um LCD, uma configuração de Diodo Emissor de Luz Orgânica não requer luz de fundo. Isso ajuda a reduzir a energia ou o consumo de energia por um dispositivo de LED orgânico. Os LCDs precisam de iluminação para ajudar na produção de uma imagem visível que necessita de mais energia, enquanto os OLEDs são capazes de gerar sua própria luz.
6. O processo de produção de um Diodo Emissor de Luz Orgânico é mais fácil e pode ser processado em grandes folhas finas. Comparativamente, é muito mais difícil produzir um número tão grande de camadas de cristal líquido.
7. Os diodos emissores de luz orgânicos fornecem um ângulo de visão mais amplo em comparação com os LCDs. Isso ocorre porque um pixel de LED orgânico emite luz diretamente. As cores de pixel de um LED orgânico não são alteradas junto com a mudança no ângulo de observação normal para um ângulo reto.
8. Um diodo orgânico emissor de luz tem um tempo de resposta mais rápido em comparação com um LCD.

Pixel LED orgânico

O pixel de LED orgânico emite luz diretamente e as cores de pixel de um LED orgânico não são alteradas junto com a mudança no ângulo de observação de normal para um ângulo reto. Os diodos emissores de luz orgânicos fornecem um ângulo de visão mais amplo em comparação com os LCDs.

Quais são as desvantagens de um OLED?

As desvantagens de usar um diodo orgânico emissor de luz são

1. O tempo de vida de um Diodo Emissor de Luz Orgânico é menor do que o LCD. Os filmes LED orgânicos verdes e vermelhos têm vida útil mais longa, de cerca de 46,000 a 230,000 horas; no entanto, os LEDs orgânicos azuis têm uma vida útil muito mais curta, de 13 a 14,000 horas aproximadamente.
2. As substâncias usadas para produzir luz azul em um OLED degradam-se mais rapidamente do que as substâncias que produzem outras cores que causam uma redução na luminescência geral do LED orgânico.
3. Os diodos emissores de luz orgânicos não devem entrar em contato com a água porque isso leva à degradação instantânea.
4. O Diodo Emissor de Luz Orgânico precisa de cerca de três vezes mais energia para exibir uma imagem com fundo branco. O uso extensivo de fundos brancos pode reduzir a vida útil da bateria em telefones celulares e outros dispositivos.
5. Os diodos emissores de luz orgânicos são caros. Eles custam cerca de 10 a 20 vezes mais do que o LED de desempenho semelhante.
6. Existe uma falta de uma vasta gama de produtos de Diodo Emissor de Luz Orgânica disponíveis comercialmente.
7. Os diodos emissores de luz orgânicos têm alta capacitância que limita a largura de banda de modulação do dispositivo a cerca de 100 kHz.
8. Os diodos emissores de luz orgânicos têm baixa eficiência luminosa.

Quais são as diferenças entre um OLED e um LED?

As diferenças entre um OLED e um LED são:

Para saber mais sobre diodos semicondutores emissores de luz, visite https://techiescience.com/light-sensors/

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Sanchari Chakraborty

Olá, sou Sanchari Chakraborty. Fiz mestrado em Eletrônica.
Gosto sempre de explorar novas invenções na área da Eletrônica.
Sou um aluno ávido, atualmente investido na área de Óptica Aplicada e Fotônica. Também sou membro ativo da SPIE (Sociedade Internacional de Óptica e Fotônica) e da OSI (Sociedade Óptica da Índia). Meus artigos têm como objetivo trazer à luz tópicos de pesquisa científica de qualidade de uma forma simples, mas informativa. A ciência vem evoluindo desde tempos imemoriais. Então, tento explorar a evolução e apresentá-la aos leitores.
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