Diodo orgánico de emisión de luz

Sony XEL-1, el primer TV OLED.

OLED (siglas en inglés de organic light-emitting diode, en español diodo orgánico de emisión de luz) es un diodo que se basa en una capa electroluminiscente formada por una película de componentes orgánicos que reaccionan, a una determinada estimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos.

Visión general

Existen muchas tecnologías OLED diferentes, tantas como la gran diversidad de estructuras (y materiales) que se han podido idear (e implementar) para contener y mantener la capa electroluminiscente, así como según el tipo de componentes orgánicos utilizados.

Características

Puede y podrá ser usado en todo tipo de aplicaciones: televisores, monitores, pantallas de dispositivos portátiles ( teléfonos móviles, PDA, reproductores de audio...), indicadores de información o de aviso, etc., con formatos que bajo cualquier diseño irán desde unas dimensiones pequeñas (2 pulgadas) hasta enormes tamaños (equivalentes a los que se están consiguiendo con LCD).

Mediante los OLED también se pueden crear grandes o pequeños carteles de publicidad, así como fuentes de luz para iluminar espacios generales.[1] Además, algunas tecnologías OLED tienen la capacidad de tener una estructura flexible, lo que ya ha dado lugar a desarrollar pantallas plegables o enrollables, y en el futuro quizá pantallas sobre ropa y tejidos, etc.

La degradación de los materiales OLED ha limitado su uso por el momento. Actualmente se está investigando para dar solución a los problemas derivados de esta degradación, hecho que hará de los OLED una tecnología que puede reemplazar la actual hegemonía de las pantallas LCD ( TFT) y de la pantalla de plasma.

Ventajas y desventajas

Una de las principales desventajas es que suelen aparecer quemaduras o imágenes fantasmas en las pantallas de dispositivos que despliegan menús de imagen fija por largos periodos durante su vida útil.

Ventajas respecto a pantallas de plasma, LCD y LCD con retroiluminación LED

Más delgados y flexibles

Por una parte, las capas orgánicas de polímeros o moléculas de los OLED son más delgadas, luminosas y mucho más flexibles que las capas cristalinas de un led o LCD. Por otra parte, en algunas tecnologías el sustrato de impresión de los OLED puede ser el plástico, que ofrece flexibilidad frente a la rigidez del cristal que da soporte a los LCD o pantallas de plasma.

Más económicos

En general, los elementos orgánicos y los sustratos de plástico serán mucho más económicos. También, los procesos de fabricación de OLED pueden utilizar conocidas tecnologías de impresión de tinta (en inglés, conocida como inkjet), e incluso por serigrafía (screen printing),[2] hecho que disminuirá los costes de producción y permitirá el acceso a nuevos mercados y aplicaciones.

Brillo y contraste

Los píxeles de los OLED emiten luz directamente. Por eso, respecto a los LCD posibilitan un rango más grande de colores y contraste.

Menos consumo

Los OLED no necesitan la tecnología backlight, es decir, un elemento OLED apagado realmente no produce luz y no consume energía (el mismo principio usado por las pantallas de plasma, solo que la tecnología de plasma no es tan eficiente en el consumo de energía) y a diferencia de los LCD que no pueden mostrar un verdadero “negro” y lo componen con luz consumiendo energía continuamente. Así, los OLED muestran imágenes con menos potencia de luz, y cuando son alimentados desde una batería pueden operar largamente con la misma carga.

Más escalabilidad y nuevas aplicaciones

Capacidad futura de poder escalar las pantallas a grandes dimensiones hasta ahora ya conseguidas por los LCD y, sobre todo, poder enrollar y doblar las pantallas en algunas de las tecnologías OLED que lo permiten, abre las puertas a todo un mundo de nuevas aplicaciones que están por llegar.

Mejor visión bajo ambientes iluminados

Al emitir su propia luz, una pantalla OLED, puede ser mucho más visible bajo la luz del sol, que una LCD.

Desventajas
Tiempos de vida cortos

Las capas OLED verdes y rojas tienen largos tiempos de vida, sin embargo, la capa azul no es tan duradera; actualmente tienen una duración cercana a las 14 000 horas (8 horas diarias durante cinco años). Este periodo de funcionamiento es mucho menor que el promedio de los LCD, que, dependiendo del modelo y del fabricante, pueden llegar a las 60 000 horas. Toshiba y Panasonic han encontrado una manera de resolver este problema con una nueva tecnología que puede duplicar la vida útil de la capa responsable del color azul, colocando la vida útil por encima del promedio de la de las pantallas LCD. Una membrana metálica ayuda a la luz a pasar desde los polímeros del sustrato a través de la superficie del vidrio más eficientemente que en los OLED actuales. El resultado es la misma calidad de imagen con la mitad del brillo y el doble de la vida útil esperada.

En el 2007, OLED experimentales pudieron sostener 400 cd/m² en brillo durante más de 198 000 horas para OLED verdes y 62 000 para los azules.

Proceso de fabricación caro

Actualmente la mayoría de las tecnologías OLED están en proceso de investigación, y los procesos de fabricación (sobre todo inicialmente) son económicamente elevados, en tanto no se alcance un diseño que pueda ser utilizado en economías de escala.

Agua

El agua puede fácilmente estropear en forma permanente los OLED, ya que como cualquier dispositivo electrónico, presenta interfaces de inyección de cargas que son rápidamente dañadas. Contrario a lo que se cree el material orgánico tarda mucho más tiempo en degradarse que estas interfaces, en contacto con el agua. En realidad, el electrodo que no está en contacto directo con el sustrato, usualmente el cátodo, es el más sensible a pequeñas cantidades de humedad. El cátodo puede ser fabricado con aluminio sobre una capa muy delgada, 1 nm, de LiF para facilitar la inyección de electrones. El LiF es un material altamente hidrofílico que debe secarse en vacío antes de su evaporación.

Impacto medioambiental

Los componentes orgánicos (moléculas y polímeros) se ha visto que son difíciles de reciclar (alto coste, complejas técnicas). Ello puede causar un impacto al medio ambiente muy negativo en el futuro.

Estructura básica

Un OLED está compuesto por dos finas capas orgánicas: una capa de emisión y una capa de conducción, que a la vez están comprendidas entre una fina película que hace de terminal ánodo y otra igual que hace de cátodo. En general estas capas están hechas de moléculas o polímeros que conducen la electricidad. Sus niveles de conductividad eléctrica se encuentra entre el nivel de un aislador y el de un conductor, y por ello se los llama semiconductores orgánicos (ver polímero semiconductor).

La elección de los materiales orgánicos y la estructura de las capas determinan las características de funcionamiento del dispositivo: color emitido, tiempo de vida y eficiencia energética.

Estructura básica de un OLED.

Principio de funcionamiento

Se aplica voltaje a través del OLED de manera que el ánodo sea positivo respecto del cátodo. Esto causa una corriente de electrones que fluye en sentido contrario de cátodo a ánodo. Así, el cátodo da electrones a la capa de emisión y el ánodo los sustrae de la capa de conducción.

Seguidamente, la capa de emisión comienza a cargarse negativamente (por exceso de electrones), mientras que la capa de conducción se carga con huecos (por carencia de electrones). Las fuerzas electrostáticas atraen a los electrones y a los huecos, 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 cerca de la capa de emisión, porque en los semiconductores orgánicos los huecos se mueven más que los electrones (no ocurre así en los semiconductores inorgánicos).

La recombinación es el fenómeno en el que un átomo atrapa un electrón. Dicho electrón pasa de una capa energética mayor a otra menor, liberándose una energía igual a la diferencia entre energías inicial y final, en forma de fotón.

La recombinación causa una emisión de radiación a una frecuencia que está en la región visible, y se observa un punto de luz de un color determinado. La suma de muchas de estas recombinaciones, que ocurren de forma simultánea, es lo que llamaríamos imagen.

Principio de funcionamiento de OLED: 1. Cátodo (-), 2. Capa de emisión, 3. Emisión de radiación (luz), 4. Capa de conducción, 5. Ánodo (+).

Futuro

En la actualidad existen investigaciones[ cita requerida] para desarrollar una nueva versión del led orgánico que no sólo emita luz, sino que también recoja la energía solar para producir electricidad. De momento no hay ninguna fecha para su comercialización, pero ya se está hablando de cómo hacerlo para su fabricación masiva.[ cita requerida] Con esta tecnología se podrían construir todo tipo de pequeños aparatos eléctricos que se podrían autoabastecer de energía.

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