Tecnologia OLED

Como su sigla en inglés lo define, OLED (Organic Light Emitting Diode) es un diodo orgánico emisor de luz que contiene películas de componentes orgánicos (componentes químicos, en forma gaseosa, líquida o sólida cuyas moléculas contienen carbón) que al ser estimulada eléctricamente emite luz por sí misma.
Dichas películas, dependiendo del tipo de fabricación, pueden estar formadas de moléculas pequeñas o de polímeros. Las primeras se componen por al menos dos átomos mientras que los polímeros o macromoléculas están compuestos por la repetición de unidades estructurales.

Una de las grandes ventajas de los OLEDs es que pueden generar imágenes más brillantes y nítidas, consumiendo menos energía que los diodos emisores de luz convencionales LED o que las pantallas de cristal líquido.
Un poco de Historia
Hasta hace solo algunos años a los materiales orgánicos se les consideraba como aislantes, pero en los años 50 pruebas de laboratorio demostraron que ciertos componentes orgánicos podían transportar corriente.

En esta misma década se produjeron las primeras observaciones de electroluminiscencia en materiales orgánicos por A. Bernanose et al., en la universidad Nancy en Francia.

En 1977 Heeger, Mac Diarmid y Shirakawa descubrieron una alta conductividad en poliacetileno dopado con yodo, a quienes más tarde en el año 2000 se les otorgó el Premio Nobel de química por "el descubrimiento y desarrollo de conductividad en polímeros orgánicos".



El primer dispositivo diodo fue reportado en 1987 por Tang et al., de la compañía Eastman Kodak quienes desarrollaron dispositivos bicapa basados en películas moleculares depositadas al vapor, consistentes de una capa de transporte de huecos y una capa emisora que generaba electroluminiscencia.

Finalmente en 1990 J. H. Burroughes et al., en el laboratorio Cavendish en Cambridge, reportaron una alta eficiencia en polímeros emisores de luz verde usando laminas de 100 nanómetros de espesor.


Ejemplo de pantalla OLED


Estructura del OLED
La estructura básica OLED está compuesta de varias capas extremadamente delgadas de diversos materiales. Las 6 capas básicas se describen a continuación:

Sustrato
Esta capa puede ser de vidrio o plástico transparente y se encarga de soportar el dispositivo.

Ánodo
El ánodo extrae electrones (inserta huecos) cuando una corriente fluye a través del dispositivo.

Capa de transporte de huecos (HTL)
Esta capa se encarga del transporte de huecos (o agujeros) provenientes del ánodo.

Capa de Emisión (EML)
Cuando los electrones y los huecos se recombinan, transfieren energía a las moléculas de la capa de emisión quienes se excitan emitiendo una luz del color característico de su componente.

Capa de transporte de electrones (ETL)
Su función es muy similar a la de la capa HTL y se encarga de transportar los electrones provenientes del cátodo.

Cátodo
El cátodo puede o no ser trasparente dependiendo del tipo de OLED, este inyecta electrones cuando una corriente fluye a través del dispositivo.

Principio de funcionamiento
Se aplica voltaje a través del OLED de manera que el ánodo es positivo respecto del cátodo. Esto causa una corriente de electrones que fluctúa en este sentido. Así, el cátodo da electrones a la capa de emisión y el ánodo lo hace en la capa de conducción.
Seguidamente, la capa de emisión comienza a cargarse negativamente, mientras que la capa de conducción se carga con agujeros. Las fuerzas electroestáticas atraen a los electrones y a los agujeros, los unos con los otros, y se recombinan (en el sentido inverso de la carga no habría recombinación y el dispositivo no funcionaría). Esto sucede más cercanamente a la capa de emisión, porque en los semiconductores inorgánicos los agujeros son más movidos que los electrones (no ocurre así en los semiconductores inorgánicos).
Finalmente, la recombinación causa una emisión de radiación a una frecuencia que está en la región visible, y se observa la luz en un color determinado.


Tipos de OLED
OLED de Matriz pasiva (Pmoled)
En este tipo de OLED el cátodo y el ánodo están formados por franjas perpendiculares. Ya que la capa orgánica se encuentra entre dichas franjas, la luz se emite en las intersecciones (pixeles), al aplicar voltaje en los puntos horizontales y verticales de la matriz.



Este tipo de OLED es de fácil fabricación pero consume más energía que el sistema alternativo, por esta razón son ideales para pantallas pequeñas (1” a 3”) y alfanuméricas.

OLED de Matriz Activa (Amoled)
Se utilizan capas completas de cátodo y ánodo, la matriz de TFT (Thin Film Transistor) se encuentra sobre el ánodo. En este arreglo los TFTs son los encargados de determinar que pixeles deben encenderse o apagarse.

Una de sus grandes ventajas es que consume menos energía que los Pmoleds y tiene tasas de refrescamiento más altas, por esta razón se utiliza en la fabricación de pantallas grandes (televisores, monitores de PC, señalizaciones electrónicas, vallas publicitarias).

OLED Transparente (Toled)
En este tipo de dispositivos todas las capas están compuestas de materiales transparentes o semi-transparentes, permitiendo la emisión de luz bidireccional a través del cátodo y del ánodo

OLED plegable o flexible (PLED)
Gracias a las propiedades de los componentes OLED, en su fabricación se pueden utilizar sustratos de plásticos o láminas flexibles y ultra delgadas, que los hacen más livianos y duraderos.
Sony ha estado trabajando en esta área desarrollando pantallas que pueden ser usadas en un sin número de aplicaciones tales como la fabricación televisores, celulares, etc.

Soled
Se forma por el apilamiento de capas emisoras OLED para lograr la luz del color deseado. Este tipo de OLED nos permitirá reemplazar los sistemas de iluminación convencionales tales como las lámparas fluorescentes ya que se pueden generar luces más brillantes de una manera más eficiente y uniforme, reduciendo altamente el consumo de energía.
Tipos de estructuras OLED
OLED de emisión Inferior
La luz generada por la capa emisora, viaja inversamente, en dirección a la circuitería TFT, la cual bloquea parcialmente la salida de luz. Su fabricación es relativamente simple y en consecuencia más económica, por esta razón los diseños convencionales de OLED utilizan la emisión inferior.

OLED de emisión superior
A diferencia del caso anterior en esta estructura el cátodo está formado de un material transparente y el ánodo puede ser opaco y/o refractivo permitiendo que la luz viaje frontalmente ampliando drásticamente el área luminosa. El diseño de Sony utiliza este tipo de estructura ya que maximiza tanto, el brillo de la imagen como la eficiencia energética.

Además de adoptar la emisión superior, Sony desarrolló su propia tecnología OLED de Super Top Emission™ que incorpora un conjunto de tecnologías tales como las micro cavidades y los filtros de color en la estructura OLED.

En la actualidad existen varios productos en el mercado que incorporan pantallas OLED, algunos de ellos: el Televisor (XEL-1) y en el área de monitoreo profesional el PVM 740. Además de los nuevos monitores Broadcast de 25 y 17 pulgadas (BVM-E250 y BVM-E170) fabricados por Sony.

Muchas son las ventajas de la tecnología OLED, gracias a las características de sus componentes cada pixel puede apagarse completamente permitiendo la reproducción de negros extremadamente profundos, además la relación de contraste de un OLED es excelente.

El tiempo de conmutación del OLED es tan rápido que ya no son necesarias frecuencias de refrescamiento de 120 Hz ni de 240 Hz para suprimir el desenfoque en el movimiento. Por estas y muchas otras razones OLED es el futuro en la tecnología de pantallas de visualización.

La tecnología OLED sin duda se convertirá en la próxima generación de pantallas planas y es la clave en el desarrollo de una amplia variedad de aplicaciones con pantallas ultra delgadas y flexibles, tales como el desarrollo de ropa inteligente, sistemas de iluminación, autos con parabrisas que permitan la visualización de los controles de velocidad, GPS, teléfono, etc., esto y mucho más será posible gracias a las grandes cualidades de la tecnología OLED.