Pantallas OLED

Resumen

El actual desarrollo de la
tecnología ha permitido innovar de una manera espectacular
la tecnología utilizada en las pantallas de los
dispositivos electrónicos portátiles, tales
innovaciones se traducen en el desarrollo de nuevas
tecnologías especialmente en la creación de nuevas
pantallas que permitan mayor eficiencia y tiempo de vida
útil, en este artículo se examina la estructura,
características y tipos de pantallas de diodos
orgánicos emisores de luz y se denota las
diferentes ventajas y defectos que estos poseen, así como
también se realiza un análisis del futuro de estos
componentes..

Palabras Clave: Características,
Eficiencia, Futuro, Diodo órganico

Abstract: The present development
of technology has allowed innovation in spectacular ways the
technology used on the screens of portable electronic devices,
such innovations are translated into the development of new
technologies, especially the development of new screens devices
to become more eficient and have longer service life, this
article examines the structure, characteristics and types of
displays of the organic light emitting diodes and
is denoted the difierent advantages and shortcomings that they
have, and finally an analysis of the future of these components.
.

Keywords: Features, Eficiency, Future,
Organic Diodes

1.
Introducción

El desarrollo tecnológico actual ha
impulsado tanto a investigadores como consumidores al desarrollo
de nuevos dispositivos que sean más eficientes y
económicos. Así en 1997 se desarrollo la primera
pantalla OLED por parte de Pionner Electronics. Las pantallas
OLED tienen muchas ventajas sobre otras tecnologías
similares entre las que destacan su facilidad y menor costo de
fabricación, así como la mayor amplitud del
ángulo de visión. En lo que refiere a eficiencia
energética consumen voltajes y corrientes relativamente
pequeños comparados con los dispositivos actuales. En la
primera sección de este documento se abordarán la
estructura y el funcionamiento de la tecnología
OLED.

En la segunda se analizan los tipos de OLED
existentes y en la tercera sección se muestra las ventajas
e inconvenientes actuales de este sistema. Finalmente se realiza
un análisis sobre el futuro de esta
tecnología.

2. Estructura y
Funcionamiento de un OLED

2.1. Estructura de un OLED

Un diodo orgánico emisor de luz,
conocido en ingles como OLED (organic light-emiting diode), es un
tipo de diodo que posee una capa electroluminiscente, la cual
está formada por una serie de compuestos orgánicos,
dichos compuestos al presentarse un estímulo
eléctrico determinada reaccionan produciendo
luz.

Existen muchas tecnologías OLED
diferentes, la gran diversidad de estructuras que se han podido
diseñar para contener y mantener la capa
electroluminiscente, han dado paso al desarrollo de varias
tecnologías por los distintos fabricantes.

En la figura 1 se muestra la estructura
básica OLED la cual está compuesta por materiales
orgánicos colocados entre el cátodo y el
ánodo, que está compuesto de óxido conductor
eléctrico transparente de indio y estaño (ITO). Los
materiales orgánicos componen una fina película de
múltiples capas, que incluye el orificio de la capa de
Transporte (HTL), la capa de emisión (EML) y la capa de
transporte de electrones (ETL). Al aplicar la tensión
eléctrica apropiada, huecos y electrones se inyectan en la
LME desde el ánodo y el cátodo,
respectivamente.

Los agujeros y electrones se combinan en el
interior del EML para formar excitones, tras lo cual se produce
electroluminiscencia. La transferencia de material, el material
de emisión y la elección de la capa de electrodos
son los factores clave que determinan la calidad de los
componentes OLED.

2.2. Funcionamiento de un OLED

La forma de funcionamiento de un OLED es
similar a la de un diodo emisor de luz convencional (LED),
primero se aplica voltaje a través del OLED, el voltaje
aplicado debe ser de polarización directa, es decir que el
ánodo sea positivo respecto al cátodo, los voltajes
necesarios para activar el dispositivo varían entre 2.5 a
20 V.

El voltaje aplicado causa una corriente de
electrones que fiuye 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, debido a esto 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), entonces se produce un campo
eléctrico de gran magnitud, dicho campo atrae a los
electrones y a los huecos, los unos con los otros, hasta que
finalmente se recombinan (la recombinación es el
fenómeno en el que un átomo atrapa un
electrón) por acción de esta recombinación
un 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, se produce entonces 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, en la figura 2 se muestra una descripción
gráfica del fenómeno.

Figura 1: Estructura de un OLED

Figura 2: Funcionamiento de un OLED – 1.
Cátodo, 2. Capa de emisión, 3. Emisión de
radiación, 4. Capa de conducción, 5.
Ánodo.

3. Tipos de
OLED

Las moléculas usadas por los
científicos de Kodak en 1987 en el primer OLED eran
moléculas orgánicas pequeñas. Aunque estas
emitieron luz brillante tuvieron que depositarlas sobre los
sustratos al vacío (un proceso de fabricación
costoso llamado deposición de vacío). Desde 1990,
los investigadores han estado utilizando las grandes
moléculas de polímeros para emitir luz. Estos se
pueden fabricar a menor costo y en grandes cantidades, así
que son más convenientes para los displays en
pantallas grandes.

Figura 3: Pantalla PMOLED

Existen principalmente dos tipos de OLED:
los OLED de matriz pasiva (PMOLED) y los OLED de matriz activa
(AMOLED). En estas configuraciones las pantallas OLED son
activadas a través de un método de
conducción de la corriente por matriz, a
continuación se explica el funcionamiento.

3.1. Pantallas PMOLED

Como se puede apreciar en la figura 3 los
PMOLED tienen tanto el cátodo como el ánodo en
forma de tiras de capas orgánicas, estas tiras
están dispuestas perpendicularmente sobre el ánodo
solo siendo separadas por las capas orgánicas.

Cada intersección de las tiras del
ánodo y cátodo determina un pixel, para poder
emitir luz existe un circuito externo que suministra corriente a
cada tira independientemente de las demás esto hace que un
pixel se encienda o permanezca apagado. El brillo de cada pixel
es proporcional a la cantidad de corriente aplicada. Los PMOLED
son de fácil fabricación, pero consumen más
energía que otros tipos de OLED, esto se debe
principalmente a la energía necesaria para activar el
circuito externo.

Se ha observado que en la práctica
los PMOLED son más eficientes para el texto y los iconos
pequeños por lo que son usados para teléfonos
celulares, PDA, dispositivos MP3, displays de vehículos y
otras muchas aplicaciones donde se requiera pantallas
pequeñas.

3.2. Pantallas AMOLED

Una pantalla AMOLED tiene capas completas
de cátodos, moléculas orgánicas y
ánodos, donde una matriz es formada por los recubrimientos
de la capa del ánodo y una película fina de
transistor (TFT). El transistor es el circuito que determina
qué píxeles permanecen encendidos para formar una
imagen. Los AMOLED consumen menos energía que los PMOLED,
ya que el arreglo TFT consume una pequeña cantidad de
energía y elimina la necesidad de usar un circuito
externo. Además, también tienen velocidades altas
de restauración de imagen, por lo que son convenientes
para video. En el campo en donde mejor se desenvuelven los AMOLED
son monitores de computadora, pantallas grandes de TV y
carteleras electrónicas.

Figura 4: Pantalla AMOLED

4. Ventajas e
Inconvenientes de la Tecnología

4.1. Ventajas

Las pantallas OLED ofrecen muchas ventajas
frente a las tecnologías tradicionales usadas hasta el
momento, entre las que se destacan:

Pantallas más delgadas y fiexibles:
Las moleculas utilizadas en la construcción de los OLED
son mucho más delgadas y luminosas que las utlizadas en
pantallas LCD o plasma, además de que ciertos compuestos
son fiexibles.

Economía: Se ha demostrado que los
materiales a utilizar en estas pantallas son más
económicas, por lo que el coste de fabricación y
venta se reduce significativamente.

Mayor brillo y contraste: Las pantallas
OLED emiten su propia luz, por lo que no es necesario
retroiluminación como ocurre en las pantallas LCD, esta
característica posibilita una mejor y más variada
gama de colores y contrastes.

Menor consumo energético: Los OLED
al no utilizar retroiluminación necesitan menos
energía para producir colores oscuros, con lo que se gana
en eficiencia energética.

Nuevas aplicaciones: Al permitir doblar y
enrollar las pantallas, los OLED serían ideales para
situaciones en las que se requiera pantallas portátiles de
gran escala.

Visibilidad mejorada en ambientes
iluminados: Debido a que producen su propia luz, las pantallas
OLED son mas eficaces en ambientes iluminados, especialmente bajo
la luz del sol.

4.2. Inconvenientes

A pesar de las grandes ventajas que ofrece
esta tecnología también existen grandes problemas
por resolver para que esta tecnología se
viable:

Tiempos de Vida Pequeños: Comparado
con otros sistemas la tecnología OLED tiende a perder el
color a un ritmo acelerado con el paso del tiempo, en especial se
pierden los tonos azules ya que este componente se deteriora
mucho más rapido que los otros.

Costoso Proceso de Fabricación:
Actualmente la mayoría de tecnologías OLED
están en proceso de investigación, y los procesos
de fabricación son económicamente altos.

Agua: La exposición directa de las
pantallas al agua puede fácilmente estropear en forma
permanente los OLED, ya que el material es orgánico, su
exposición al agua, tiende a acelerar el proceso de
biodegradación.

Impacto al Medio Ambiente: Se ha observado
que los componentes utilizados en las pantallas OLED son
dificiles de reciclar, debido al alto coste y tecnología
que esto implica, por lo que a futuro podrían terminar
causando un grave daño al medio ambiente.

5.
Conclusiones

Los diodos OLED presentan muchas ventajas
frente a otros tipos de pantallas, el coste y facilidad de
fabricación, además de su tamaño reducidoy
ligero peso los convierten en grandes competidores en el mercado
de las pantallas para los distintos dispositivos
electrónicos, sin embargo existen grandes inconvenientes
que deben ser superados antes de que esta tecnología tenga
un lugar en el mercado actual.

Una de los mejores características
de este tipo de pantallas que que son fiexibles pudiendo
enrollarse e incluso doblarse esta propiedad abre una amplia gama
de posibilidades para mostrar información desde adherir
las pantallas a ropa hasta crear grandes lienzos que muestren
información.

Referencias

[1] P. Chamorro-Posada, J.
Martín-Gil, P. Martín-Ramos, L.M. Navas-Gracia,
Fundamentos de la tecnología OLED. Departamento de
Teoría de la Señal e Ingeniería
Telemática y Departamento de Ingeniería
Agrícola y Forestal, Universidad de Valladolid,
2008.

[2] Multi-layer Organic Light Emitting
Diode Simulation, consultado en:
http://www.silvaco.co.jp/techfilibfiTCAD/simulationstandard/2006/feb/a4/feb2006fia4.pdf

[3] R. González, C. Aguilar,
Tecnología OLED y MOLED. Facultad Tecnológica,
Universidad Distrital Francisco José de Caldas,
2010.

[4] J.P. Cuéllar, D. Pardo, H.
Méndez, J.C. Salcedo, B.A. Páez y R. Vera,
Construcción y caracterización eléctrica en
diodos orgánicos emisores de luz. Bogotá: Pontifi
cia Universidad Javeriana. Submitted to IEEE II/2009.

[5] G. Romero Paredes G. R. Peña
Sierra y G. Castillo-Cabrera, fiFabricación y
caracterización de diodos electroluminiscentes.
CINVESTAV-IPNfi, Revista Mexicana de Física,
2002.

[6] P. Chamorro-Posada, J.
Martín-Gil, P. Martín-Ramos, L.M. Navas-Gracia,
Diodos orgánicos emisores de luz (OLED) para
iluminación de estado sólido. Dpto. de
Teoría de la Señal e Ingeniería
Telemática, y Dpto. de Ingeniería Agrícola y
Forestal, Universidad de Valladolid, Abril 2009.

Autor:

Orellana Calle Juan Diego

Universidad Politécnica
Salesiana

Cuenca-Ecuador

20 de febrero de 2013