Diodi organici a emissione di luce (OLED), acronimo di Organic Light-Emitting Diode, sono dispositivi LED che utilizzano uno strato elettroluminescente composto da materiali organici anziché dal tradizionale rivestimento di fosforo giallo.
Il primo diodo OLED è stato creato nel 1987 dalla Eastman Kodak, basandosi sul lavoro dei chimici Ching Wan Tang e Steven Van Slyke. Questo diodo era costituito da una semplice struttura a doppio strato inserita tra due elettrodi.
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I diodi OLED sono diventati rapidamente una tecnologia leader per pannelli di visualizzazione a colori e fonti di illuminazione eco-friendly, grazie alle loro caratteristiche eccezionali come la qualità del colore superiore, la risposta rapida, il contrasto elevato, la purezza del colore e l’ampio angolo di visione.
Questa tecnologia offre la possibilità di avere pannelli sottili, flessibili ed estensibili con elevate proprietà meccaniche, rendendoli adatti per dispositivi indossabili, apparecchi biomedici e la robotica.
Componenti dei diodi organici a emissione di luce
La struttura di base di una cella OLED è composta da sottili strati organici inseriti tra un anodo e un catodo. I principali componenti includono il substrato (vetro, plastica o lamina metallica), il catodo, l’anodo, lo strato emissivo (che emette luce) e lo strato conduttivo. Il catodo, generalmente composto da metalli come argento, rame, alluminio, calcio e magnesio, è caricato negativamente. L’anodo, caricato positivamente, è tipicamente realizzato con ossido di indio-stagno (ITO) o materiali plastici trasparenti per i diodi OLED trasparenti.
Funzionamento dei diodi organici a emissione di luce
L’emissione di luce nei diodi OLED avviene tramite elettroluminescenza. Durante il funzionamento, gli elettroni vengono iniettati nello strato emissivo dal catodo, mentre le lacune (o vuoti elettronici) vengono iniettate dall’anodo. Quando gli elettroni e le lacune si ricombinano nello strato emissivo, si verifica l’emissione di fotoni, generando così la luce visibile. L’aggiunta di composti elettrofosforescenti come rutenio, platino, iridio e europio consente di ottenere luce rossa, verde o blu.
Questi dispositivi innovativi offrono una vasta gamma di possibilità nel campo della tecnologia degli schermi e dell’illuminazione, contribuendo a sviluppare soluzioni sempre più avanzate e flessibili.
Funzionamento dei Display OLED
L’emettitore di luce nei display OLED viene stimolato dall’energia di ricombinazione degli elettroni del catodo e delle lacune dell’anodo. Questo provoca l’emissione di luce quando lo strato emettitore torna al suo stato fondamentale. I solidi organici, con una bassa costante dielettrica e un’energia di legame forte, permettono ai portatori di lacune ed elettroni di muoversi verso l’interfaccia tra i due strati di trasporto. Qui si ricombinano nel lo strato emettitore di luce per creare eccitoni, i quali a loro volta emettono luce attraverso l’elettrodo trasparente rivestito sul substrato di vetro.
Nei semiconduttori organici, si trovano elettroni delocalizzati π relativamente liberi, ma confinati su singole molecole a causa di deboli interazioni intermolecolari. Spinti dal campo elettrico, gli elettroni vengono eccitati o iniettati nel livello di energia dell’orbitale molecolare più basso non occupato, saltando verso il livello di energia dell’orbitale molecolare più basso non occupato di molecole vicine per il trasporto degli elettroni. Lo stesso avviene per le lacune iniettate, che vengono trasportate saltando da un livello di energia dell’orbitale molecolare più alto occupato di una molecola a un’altra.
Usi dei Display OLED
Oggi i display OLED sono ampiamente utilizzati in vari dispositivi digitali, come smartphone, TV, monitor video, tablet, smartwatch, fitness tracker, dispositivi medici, indicatori automobilistici, lettori audio, cuffie, fotocamere e console di gioco.
I dispositivi indossabili incorporano tecnologie avanzate come il riconoscimento dei comandi vocali, dei gesti e del volto, utilizzando schermi OLED che offrono un fattore di forma sottile e curvo. La flessibilità di materiali organici speciali utilizzati nei display OLED consente progetti innovativi e interessanti nel campo della tecnologia dei display.
I display OLED consumano poca energia, offrendo una visualizzazione di alta qualità. Tuttavia, attualmente, il loro costo è più elevato rispetto ai LED tradizionali, hanno una vita più breve e possono presentare problemi di leggibilità in presenza di luce solare diretta.
