מהן נוריות LED אורגניות?

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

עם כניסתה של הקהילה העולמית למושג פיתוח בר קיימא, המרמז על הרקמת התעשייה כולה ועלייה במודעות הסביבתית של הצרכן, מוצרים הנושאים את התווית "אורגני" מושכים עניין רב והביקוש הגובר. ונוריות אורגניות אינן יוצאות דופן. פתרונות טכנולוגיים חדשים ומוצרים חדשים מושכים תמיד את תשומת הלב של צרכנים "מתקדמים" שעומדים בקצב הזמן. מה זה - דיודות פולטות אור אורגניות, מהן עקרונות עבודתן והסיכויים לשימוש? זה הנושא של מאמר זה.

רק קצת היסטוריה

התכונות האלקטרולומינסנטיות של חומרים אורגניים התגלו בשנת 1950 על ידי הפיזיקאי הצרפתי אנדרה ברננוז. אבל רק ב-1987 הפך הגילוי הזה לפתרון טכנולוגי במכשיר ה-OLED הראשון שיוצר על ידי קודאק. ובשנת 2000, שלושה כימאים בבת אחת - A. McDiarmid, H. Shirakawa ו-A. Heeger - זכו בפרס נובל על תגליות בתחום.פולימרים דקים ממוצא אורגני. רק בשנת 2008 יצאה למכירה מנורת OSRAM OLED הראשונה, ממנה נוצרו רק 25 עותקים במחיר של 25,000 יורו. כיום מנורות כאלה מוצעות על ידי מספר חברות במחיר של 500 יורו, וכבר יש כמה כיוונים בטכנולוגיות OLED: PHOLED, TOLED, FOLED ואחרים המובנים רק למומחים.

איפה זה אורגני?

למרבה הפלא, אבל השימוש במילה "אורגני" בהקשר זה אינו קשור למוצרים ממקור מן החי או הצומח. דיודות פולטות אור אורגניות, או OLED (מהאנגלית Organic Light Emitting Diode), היא מוליך למחצה העשוי מחומר פחמן היוצר קרינה כאשר זרם חשמלי עובר דרכו. בייצורם נעשה שימוש במוצרי כימיה אורגנית (תרכובות פחמן), מה שמאפשר לנו לקרוא להם נוריות LED אורגניות.

עיצוב וקומפוזיציה

המכשיר עצמו מורכב מארבעה חלקים: בסיס, אנודה, קתודה, שכבות מוליכות ושכבות מקרינות. הבסיס או המצע יכולים להיות עשויים מזכוכית, פלסטיק או לוחות מתכת. האנודה היא אינדיום אוקסיד המסוממת בפח. השכבות המוליכות והמקרינות הן שכבות של פולימרים ותרכובות אורגניות במשקל מולקולרי נמוך. הקתודה עשויה מאלומיניום, סידן או מתכת אחרת.

טכנולוגיה לא מיועדת לפיזיקאים

דיודות פולטות אור אורגניות מסודרות לפי העיקרון של כריך. מספר שכבות דקות של מוליכים למחצהממקור אורגני מחוברים בין אלקטרודות טעונות שונות (חיוביות ושליליות). וכל זה ממוקם על בסיס חומר שקוף - זכוכית או פלסטיק (למשל, פוליאמיד גמיש). כאשר זרם עובר דרך האלקטרודות, הם יוצרים חלקיקים טעונים (קוואזי-חלקיקים ואלקטרונים). בשכבה האורגנית האמצעית, חלקיקים אלו מתרכזים ויוצרים עירור באנרגיה גבוהה, הגורם לפליטת אור בצבעים שונים על ידי השכבה האורגנית. לפיכך, המטריצה הפעילה על דיודות פולטות אור אורגניות היא בדיוק שכבות אורגניות זוהרות או זרחניות.

סוגי מערכי OLED

תצוגות OLED מחולקות למטריצה אקטיבית ומטריצה פסיבית לפי סוג המטריצה. התקני מטריצה אקטיבית נשלטים על ידי טרנזיסטורי אפקט שדה בעלי סרט דק, הממוקמים מתחת לסרט האנודה. במטריקס פסיבי, התמונה נוצרת בנקודת החיתוך של רצועות האנודה והקתודה הממוקמות בניצב, בעוד השליטה מתבצעת ממעגל חיצוני. בהתבסס על זה, ישנן שלוש סכמות עבור צגי OLED צבעוניים:

• עם פולטי צבע נפרדים - שלוש מטריצות אורגניות פולטות שלושה צבעי יסוד (כחול, ירוק ואדום) שמהם נוצרת התמונה.
• עם שלושה פולטים לבנים ומסנני צבע מיוחדים.
• פולטים כחולים ממירים אורכי גל קצרים לאורכי גל ארוכים של אדום וירוק.

אפליקציה מודרנית

היום, טכנולוגיות OLED משמשות בעיקר בפיתוחים מיוחדים מאוד. מכשירי הולוגרפיה וראיית לילה, צגים אורגניים של מכשירי רדיו לרכב ומצלמות דיגיטליות, מסכי טלפון ומקורות אור, טלוויזיות ומסכים - כל זה הוא המציאות של טכנולוגיות OLED.

תוחלת חיים של OLED

כל המכשירים המודרניים שנוצרו באמצעות טכנולוגיה זו מציגים במוקדם או במאוחר צריבת צבע. עוד בפתיחה התגלתה שבריריות הקרינה של דיודות פולטות אור אורגניות. חיי השירות של מכשיר כיום נחשבים כמעט מותשים אם בהירות התצוגה ירדה ב-50%. הפעולה מופסקת במדד זה של כ-70%. אבל ההשקעות של תאגידים בטכנולוגיות אלה משתלמות - לא פעם, צרכנים מחליפים מכשירים מיושנים לפני שהם קרובים לסוף חיי השירות שלהם.

הכי הכי הרבה

פאנל ה-OLED הגדול ביותר עד כה הוא תוצר של פרויקט משותף בין OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS. גודל הפאנל הוא 33 על 33 ס"מ, שטח החלק הפעיל הוא 828 מ"ר. ס"מ, וצמצם - 76%. עם בהירות של 1,000 קנדלה למ"ר, השטף של חלקיקי האור הוא 25 לומן לוואט. הפאנל הגדול ביותר של Lumiotec הנמכר כיום הוא 15 על 15 סנטימטרים ובעל שטף אור של עד 60 לומן לוואט, השווה לנורת פלורסנט אחת. ופנסוניק מתכננת להשיק צג OLED של 128 לומן לוואט עד 2020. תאגיד אמריקאי מתחרה בוDoE, שמבטיח פאנלים עם עד 170 לומן לוואט.

פוטנציאל עבור לוחות OLED

רוב העיצובים הקיימים כיום הם אבות טיפוס. הם יקרים, עשויים בכמות מוגבלת, אינם מתכופפים ועדיין אינם יעילים מספיק. תאגידים גדולים מיקדו את פעילותם בהפחתת עלות הפרויקט, הגדלת הגודל והגדלת הפרודוקטיביות. מומחים צופים את המראה ההמוני של מוצר זה עם מחירים נוחים בשוק העולמי עד 2020.

תאורת OLED

נוריות לד אורגניות בתאורה עדיין בחיתולין בשוק. ייצור המוני של מוצר זה טרם הושק על ידי אף תאגיד. המחיר של מנורות כאלה עדיין גבוה למדי עבור הצרכן הממוצע, והבהירות והחיים שלהם משאירים הרבה מה לרצוי. נתח השוק העולמי של 75 מיליארד דולר של תאורת OLED הוא סכום די קטן. צרכני המוצרים הללו אינם יחידים, אלא תאגידים אחרים העוסקים בעיצוב רהיטים וחצרים וכן תאגידים בתעשיית הרכב.

יתרונות וחסרונות

לדים אורגניים יש גם יתרונות וגם חסרונות. בין הראשונים, אין עוררין על צריכת החשמל הנמוכה שלהם ופיזור האור האחיד על פני הפאנל כולו, היעילות הגבוהה, הידידותיות לסביבה והאור הרך. אבל היתרון העיקרי הוא היכולת להעניק להם גמישות ועדינות. והחסרונות יכולים להיחשב כאורך החיים הקצר של הדיודות, העלות הגבוהה והבעיות הטכנולוגיות (אורגניותרכיב מתחמצן במגע עם מים, מה שמצריך איטום נוסף). אבל תאגידים ממשיכים להשקיע בפיתוח הטכנולוגיות הללו, ורואים בהן את העתיד של האלקטרוניקה.

כמה זה בר-קיימא

חומרי OLED אינם מכילים מתכות כבדות ויסודות רעילים כגון כספית. הם ממוחזרים בקלות ואינם דורשים איסוף מיוחד ויכולות טכנולוגיות נוספות לסילוק. האירידיום של מנורות זרחני OLED אינו רעיל והכמות קטנה ביותר. הובלת לוחות OLED דקים וקלים דורשת פחות משאבים, מה שמפחית עלויות ומפחית את העומס על הסביבה. לדוגמה, טלוויזיית OLED בגודל 55 אינץ' היא בעובי 4 מ מ ומשקלה של כ-4-5 קילוגרמים.

הסיפורת תהפוך למציאות

למרות הספקנות של כמה מומחים, רובם בטוחים שטכנולוגיית OLED תהווה פריצת דרך גדולה במאה ה-21. פרויקטים פנטסטיים יהפכו לאמיתיים, כלומר:

• הטכנולוגיות הללו הן שיאפשרו ליצור תמונה תלת-ממדית לא הזויה, אלא די מציאותית.
• התאורה בכל מקום תוחלף במנורות OLED.
• פאנלים סולאריים שקופים יופיעו.
• מסכי גאדג'טים גמישים יכנסו לכיס שלך.
• מסכים קלים להפליא עם איכות צבע גבוהה וזווית צפייה רחבה יקבלו תגובה מיידית, בגודל ובמידות הקטנות ביותר.
• יישום הטכנולוגיה בתעשייה הצבאית הוא בדרך כלל מדהים.
• כאןבגדים זוהרים כבר הופיעו בקולקציות מעצבים.

אבל אל תפסיקו שם - המוטו של מדענים ומתרגלים תיאורטיים. המדע המודרני נמצא זמן רב בנקודת התפצלות, כאשר כל תגלית יכולה להפוך את התפתחות הציוויליזציה למהלך בלתי צפוי לחלוטין. יש המון דוגמאות לתגליות כאלה: זוהי מלוא הוואקום, והצינורות של קרסניקוב, ואפילו גילוי תרכובות אורגניות בחלל העמוק. היום, האוונגרד של הגאדג'טים האלקטרוניים הוא דיודות פולטות אור אורגניות, אבל מה מחר - מי יודע?