Organische Leuchtdioden: 11 Fakten, die Sie kennen sollten

Inhalte

• Was ist eine OLED??
• Wie sind OLEDs aufgebaut?
• Wie funktioniert eine OLED?
• Was ist das Emissionsspektrum von OLEDs?
• Was sind invertierte OLEDs?
• Was sind abgestufte Heteroübergangs-OLEDs?
• Was sind gestapelte OLEDs?
• Was sind die technischen Eigenschaften einer herkömmlichen OLED?
• Was sind die Vorteile von OLEDs?
• Was sind die Nachteile von OLEDs?
• Was sind die Unterschiede zwischen einer OLED und einer LED?

Was ist eine OLED? | Was bedeutet LED?

Eine OLED ist eine Abkürzung für Organic Light Emitting Diodes. Es handelt sich im Grunde genommen um eine Art Leuchtdiode oder LED, die eine emittierende Elektrolumineszenzschicht aufweist, die als Film aus organischen Verbindungen wirkt und für die Emission von Licht verantwortlich ist, wenn elektrischer Strom angelegt wird. Heutzutage werden organische LEDs häufig zur Entwicklung digitaler Anzeigen in verschiedenen Geräten wie Fernsehgeräten, Monitoren, Telefonen, tragbaren Handheld-Spielgeräten, Smartwatches usw. verwendet. Organische Leuchtdioden sind auch in Festkörperbeleuchtungsgeräten enthalten.

Wie sind OLEDs aufgebaut?

Eine allgemeine organische Leuchtdiode umfasst eine Schicht aus organischen Materialien, die auf einem Substrat abgeschieden sind und zwischen der Kathode und der Anode angeordnet sind. Die Delokalisierung von pi-Elektronen aufgrund der Konjugation über einen Teil des gesamten Moleküls führt dazu, dass die organischen Moleküle elektrisch leitfähig werden. Diese Materialien verhalten sich wie organische Halbleiter, da ihre Leitfähigkeit typischerweise zwischen der von Isolatoren und Leitern liegt. In diesen Materialien wird die Rolle der Valenz- und Leitungsbänder anorganischer Halbleiter von den niedrigsten unbesetzten und am höchsten besetzten Molekülorbitalen (LUMO und HOMO) übernommen.

Ursprünglich wurden organische organische Leuchtdioden mit einer einzigen organischen Schicht entworfen. Heutzutage können jedoch mehrschichtige organische LEDs mit zwei oder mehr Schichten entwickelt werden, um die Wirksamkeit der Vorrichtung zu verbessern. Neben der Anzahl der Schichten ist auch die Art des Materials, das zur Unterstützung der Ladungsinjektion an Elektroden verwendet wird, für die endgültige Funktion der Vorrichtung wichtig.

Die Leitfähigkeit des verwendeten Materials entscheidet darüber, ob es zu einem allmählicheren elektronischen Fluss oder zu einer Ladungsblockierung oder einem Ladungswiderstand kommt, wenn es zur gegenüberliegenden Elektrode gelangt und nicht genutzt wird. Die Substanz wird in Abhängigkeit von Materialeigenschaften wie elektrischer Leitfähigkeit, optischer Transparenz und chemischer Stabilität ausgewählt. Heutzutage haben organische LEDs eine einfache Doppelschichtstruktur, die eine Emissionsschicht und eine leitende Schicht umfasst. Basierend auf der chemischen Struktur des Materials kann der Emitter entweder fluoreszierend oder phosphoreszierend sein.

Wie funktioniert eine organische Leuchtdiode?

Wenn der Betrieb beginnt, wird eine Potentialdifferenz an die organische Leuchtdiode angelegt. Die Anode wird in Bezug auf die Kathode auf einem höheren Potential gehalten. Das Material der Anode basiert auf Materialeigenschaften wie elektrischer Leitfähigkeit, optischer Transparenz und chemischer Stabilität. Das niedrigste unbesetzte Molekülorbital der organischen Schicht (an der Kathode) empfängt die injizierten Elektronen und das am höchsten besetzte Molekülorbital (an der Anode) zieht die Elektronen ab oder injiziert mit anderen Worten Elektronen-Loch-Paare. In organischen Halbleitern sind die Löcher vergleichsweise beweglicher als die Elektronen. Daher erfolgt die Rekombination von Elektronen und Löchern zu einem Exziton näher an der Emissionsschicht.

Dies führt zum Zerfall eines angeregten Zustands, der zur Emission von Strahlungen mit einer Wellenlänge im sichtbaren Spektrum führt. Die genaue Wellenlänge oder Frequenz der emittierten Strahlung wird durch die Bandlücke des Materials bestimmt, dh die Differenz der Energieniveaus von HOMO und LUMO. Bei phosphoreszierenden Emittern zerfallen die Exzitonen (Singuletts und Tripletts) strahlend. Bei fluoreszierenden Emittern emittieren die Tripletts jedoch kein Licht. Diese fluoreszierenden Emitter besitzen einen maximalen Eigenwirkungsgrad von nur 25%. Die phosphoreszierenden Emitter (insbesondere von kurzwelliger {blau}) haben jedoch eine geringere Lebensdauer im Vergleich zu fluoreszierenden Emittern.

Die erzeugten Elektronenlochfermionen haben einen halb ganzzahligen Spin. Exzitonen können entweder im Singulett- oder im Triplettzustand existieren, basierend auf der Kombination verschiedener Spins von Elektronen und Löchern. Für jedes Singulett-Exziton werden drei Triplett-Exzitonen gebildet. Der Zerfall des Triplettzustands (der bei Phosphoreszenz vorherrscht) verbietet das Drehen und erhöht daher die Übergangszeitspanne. Phosphoreszierende organische Leuchtdioden erleichtern die systemübergreifende Kreuzung von Triplett- und Singulettzuständen mithilfe von Spin-Orbit-Wechselwirkungen. Dies verbessert die interne Effizienz. Heutzutage werden organische Leuchtdioden in großem Umfang zur Entwicklung digitaler Anzeigen in verschiedenen Geräten wie Fernsehgeräten, Monitoren, Telefonen, tragbaren Handspielgeräten, Smartwatches usw. verwendet. Organische Leuchtdioden sind auch in Festkörperbeleuchtungsgeräten enthalten.

Was ist das Emissionsspektrum von OLEDs?

Die Wellenlänge der emittierten Strahlung hängt von der Art des verwendeten Materials und der Anzahl der Materialschichten ab. Die Energie der Strahlung ist gleich der Bandlücke des Materials, dh der Differenz der Energieniveaus von HOMO und LUMO. Die endgültige oder vollständige Emission einer organischen Leuchtdiode kann virtuell so eingestellt werden, dass sie eine bestimmte Farbe einschließlich Weiß und Schwarz darstellt. Die Farbtemperatur kann auch variiert werden, indem zahlreiche verschiedene Kombinationen von Schichten in einer einzigen Vorrichtung zusammengesetzt werden. Organische Schichten sind typischerweise im sichtbaren Spektralbereich transparent. Um optimale Farbkombinationsergebnisse zu erzielen, sind organische Leuchtdioden im Allgemeinen mit drei verschiedenen Farbschichten ausgestattet, nämlich - RGB (rot, grün und blau).

Was sind invertierte OLEDs?

Bei invertierten organischen Leuchtdioden ist die Anode auf dem Substrat positioniert, was der herkömmlichen organischen LED-Struktur widerspricht. In einer invertierten organischen Leuchtdiode ist die Kathode mit dem Drain-Ende eines n-Kanals verbunden. Dies wird bei der Entwicklung von Geräten mit AMOLED-Displays verwendet.

Was sind abgestufte Heteroübergangs-OLEDs?

Im Fall von abgestuften organischen Leuchtdioden mit Heteroübergang verringert sich der Anteil der Elektronenlöcher an elektronentransportierenden Chemikalien allmählich. Dies geschieht, um eine um fast 200% höhere Quanteneffizienz als bei einer herkömmlichen organischen Leuchtdiodenstruktur zu erzielen.

Was sind gestapelte OLEDs?

Im Fall von gestapelten organischen Leuchtdioden ordnet die verwendete Pixelarchitektur die roten, grünen und blauen Subpixel vertikal übereinander und nicht horizontal nebeneinander an. Dies führt zu einer starken Zunahme der Farbtiefe, des Farbumfangs und einer beträchtlichen Verringerung der Pixellücke. Die anderen Anzeigemethoden verwenden im Allgemeinen die nebeneinander angeordnete Anordnung, wodurch die potentielle Auflösung verringert wird.

Was sind die technischen Eigenschaften einer herkömmlichen OLED?

Eigenschaften der organischen Leuchtdiode

Die technischen Eigenschaften einer herkömmlichen organischen Leuchtdiode sind nachstehend aufgeführt:

Energieeffizienz180 lm/Wstrom Effizienz40 cd/AInterne Quantum Effizienz (Exiton/Photon)100 % Externe Quanteneffizienz (beleuchtetes Photon/gebildetes Photon) 40 % Betriebsspannung 5 – 8 V Einschlussspannung 3 – 9 V Betrachtungswinkel 180 ° Helligkeit 1000 cd/m2 Kontrast 100:1 Lebensdauer 6 – 11 Jahre Temperaturbereich –40…+50 °C

Was sind die Vorteile von OLEDs?

Die Vorteile von OLED

1. Organische Leuchtdioden sind biologisch abbaubare Substanzen.
2. Organische Leuchtdioden sind vergleichsweise leichter, dünner und elastischer als die kristallinen Schichten in Flüssigkristallanzeigen oder Leuchtdioden.
3. Organische Leuchtdioden sind sehr flexibel und können daher bei Bedarf heutzutage in Roll-up-Displays, die in bestimmte Stoffe eingesetzt werden, leicht gefaltet und aufgerollt werden. Der Grund dafür ist, dass das in organischen LED verwendete Substrat eher Polymer als das für eine LED oder ein LCD verwendete Glas ist.
4. Organische Leuchtdioden sind vergleichsweise heller als normale Leuchtdioden. Das künstliche Kontrastverhältnis von organischen LEDs ist höher. Dies liegt an der Tatsache, dass die organischen Schichten von organischen LEDs viel schmaler sind als die analogen anorganischen Kristallschichten einer LED. Darüber hinaus verwenden die leitenden und emittierenden Schichten von organischen LEDs kein Glas (das einen Teil des Lichts absorbiert) und können ein mehrschichtiges Design aufweisen.
5. Im Gegensatz zu einem LCD erfordert ein Aufbau einer organischen Leuchtdiode keine Hintergrundbeleuchtung. Dies hilft bei der Reduzierung des Energie- oder Stromverbrauchs eines organischen LED-Geräts. LCDs benötigen eine Beleuchtung, um ein sichtbares Bild zu erzeugen, das mehr Energie benötigt, während OLEDs in der Lage sind, ihr eigenes Licht zu erzeugen.
6. Der Herstellungsprozess einer organischen Leuchtdiode ist einfacher und kann zu großen dünnen Schichten verarbeitet werden. Vergleichsweise ist es viel schwieriger, eine so große Anzahl von Flüssigkristallschichten herzustellen.
7. Organische Leuchtdioden bieten im Vergleich zu LCDs einen größeren Betrachtungswinkel. Dies liegt daran, dass ein organisches LED-Pixel Licht direkt emittiert. Die Pixelfarben einer organischen LED werden nicht zusammen mit der Änderung des Beobachtungswinkels von normal zu rechtwinklig verschoben.
8. Eine organische Leuchtdiode hat im Vergleich zu einem LCD eine schnellere Reaktionszeit.

Organisches LED-Pixel

Organische LED-Pixel senden Licht direkt aus und die Pixelfarben einer organischen LED werden nicht zusammen mit der Änderung des Beobachtungswinkels von normal zu rechtwinklig verschoben. Organische Leuchtdioden bieten im Vergleich zu LCDs einen größeren Betrachtungswinkel.

Was sind die Nachteile einer OLED?

Die Nachteile der Verwendung einer organischen Leuchtdiode sind

1. Die Lebensdauer einer organischen Leuchtdiode ist geringer als die des LCD. Die grünen und roten organischen LED-Folien haben eine längere Lebensdauer von etwa 46,000 bis 230,000 Stunden. Die blauen organischen LEDs haben jedoch eine viel kürzere Lebensdauer von ungefähr 13 bis 14,000 Stunden.
2. Die zur Erzeugung von blauem Licht in einer OLED verwendeten Substanzen werden schneller abgebaut als die Substanzen, die andere Farben erzeugen, was zu einer Verringerung der Gesamtlumineszenz der organischen LED führt.
3. Organische Leuchtdioden sollten nicht mit Wasser in Kontakt kommen, da dies zu einem sofortigen Abbau führt.
4. Die organische Leuchtdiode benötigt etwa dreimal mehr Leistung für die Anzeige eines Bildes mit weißem Hintergrund. Die weit verbreitete Verwendung von weißem Hintergrund kann zu einer verkürzten Akkulaufzeit bei Mobiltelefonen und anderen Geräten führen.
5. Organische Leuchtdioden sind teuer. Sie kosten etwa das 10- bis 20-fache der LED mit ähnlicher Leistung.
6. Es fehlt an einer breiten Palette kommerziell erhältlicher organischer Leuchtdiodenprodukte.
7. Organische Leuchtdioden haben eine hohe Kapazität, die die Modulationsbandbreite des Geräts auf einen Bereich von etwa 100 kHz begrenzt.
8. Organische Leuchtdioden haben eine geringe Lichteffizienz.

Was sind die Unterschiede zwischen einer OLED und einer LED?

Die Unterschiede zwischen einer OLED und einer LED sind:

Organische Leuchtdiode oder OLED	Leuchtdiode oder LED
Bei organischen Leuchtdioden besteht die emittierende Elektrolumineszenzschicht aus organischen Verbindungen.	Bei LEDs besteht die emittierende Elektrolumineszenzschicht aus anorganischen Substanzen.
Beim organischen LED-Fernsehen arbeitet jedes Pixel einzeln.	LEDs können aufgrund ihrer Größe im Fernsehen nicht richtig als Pixel verwendet werden.
Sie haben eine geringere Lichtausbeute.	Sie haben eine höhere Lichtausbeute.
Sie können aufgrund ihrer Flexibilität dünn und klein sein.	Sie sind vergleichsweise weniger flexibel.
Sie verwenden keine Hintergrundbeleuchtung, da sie ihr eigenes Licht erzeugen können.	Sie können kein eigenes Licht erzeugen und verwenden daher eine Hintergrundbeleuchtung.
Die sind teuer.	Sie haben vergleichsweise niedrigere Herstellungskosten.
Organische LEDs benötigen keinerlei Glashalterung.	LEDs benötigen eine Glasunterstützung.
Sie bieten einen größeren Betrachtungswinkel.	Sie haben einen vergleichsweise geringeren Winkelbereich.

Um mehr über Leuchtdioden zu erfahren, besuchen Sie https://techiescience.com/light-sensors/

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