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Diodo orgánico emisor de luz flexible

Pantallas OLED flexibles en teléfonos inteligentes plegables

Un diodo orgánico emisor de luz flexible ( FOLED ) es un tipo de diodo orgánico emisor de luz (OLED) que incorpora un sustrato de plástico flexible sobre el que se deposita el semiconductor orgánico electroluminiscente . Esto permite que el dispositivo se doble o se enrolle mientras sigue funcionando. Los OLED flexibles, que actualmente son el foco de investigación de grupos industriales y académicos, constituyen un método para fabricar una pantalla enrollable .

Detalles técnicos y aplicaciones

Demostración de una lámpara OLED flexible alimentada por batería de Merck KGaA

Un OLED emite luz debido a la electroluminiscencia de películas delgadas de semiconductores orgánicos de aproximadamente 100 nm de espesor. Los OLED regulares generalmente se fabrican sobre un sustrato de vidrio , pero al reemplazar el vidrio con un plástico flexible como el tereftalato de polietileno (PET) [1] entre otros, [2] los OLED pueden hacerse flexibles y livianos.

Estos materiales pueden no ser adecuados para dispositivos comparables basados ​​en semiconductores inorgánicos debido a la necesidad de adaptación de la red y al procedimiento de fabricación a alta temperatura involucrado. [3]

Por el contrario, los dispositivos OLED flexibles se pueden fabricar mediante la deposición de la capa orgánica sobre el sustrato utilizando un método derivado de la impresión por inyección de tinta , [4] [5] lo que permite la fabricación económica y rollo a rollo de componentes electrónicos impresos .

Los OLED flexibles se pueden utilizar en la producción de pantallas enrollables , papel electrónico o pantallas flexibles que se pueden integrar en ropa, papel tapiz u otras superficies curvas. [6] [7] [8] Empresas como Sony han exhibido prototipos de pantallas que se pueden enrollar alrededor del ancho de un lápiz. [9]

Desventajas

Tanto el propio sustrato flexible como el proceso de doblado del dispositivo introducen tensiones en los materiales. Puede haber tensiones residuales provenientes de la deposición de capas sobre un sustrato flexible, [10] tensiones térmicas debidas al diferente coeficiente de expansión térmica de los materiales en el dispositivo, [11] además de las tensiones externas provenientes del doblado del dispositivo. [12]

La tensión introducida en las capas orgánicas puede reducir la eficiencia o el brillo del dispositivo a medida que se deforma, o provocar la rotura completa del dispositivo. El óxido de indio y estaño (ITO), el material más comúnmente utilizado como ánodo transparente , es frágil. La fractura del ánodo puede ocurrir, lo que puede aumentar la resistencia de la lámina del ITO o alterar la estructura en capas del OLED. [13] Aunque el ITO es el material de ánodo más común y mejor comprendido utilizado en los OLED, se han realizado investigaciones sobre materiales alternativos que son más adecuados para aplicaciones flexibles, incluidos los nanotubos de carbono . [14] [15]

La encapsulación es otro desafío para los dispositivos OLED flexibles. Los materiales de un OLED son sensibles al aire y la humedad, lo que provoca la degradación de los propios materiales, así como la extinción de los estados excitados dentro de la molécula. El método común de encapsulación para los OLED regulares es sellar la capa orgánica entre el vidrio. Los métodos de encapsulación flexible generalmente no son una barrera tan efectiva contra el aire y la humedad como el vidrio, y la investigación actual tiene como objetivo mejorar la encapsulación de los diodos orgánicos emisores de luz flexibles. [16] [17]

Véase también

Referencias

  1. ^ Gustafsson, G.; Cao, Y.; Treacy, GM; Klavetter, F.; Colaneri, N.; Heeger, AJ (1992). "Diodos emisores de luz flexibles fabricados a partir de polímeros conductores solubles". Nature . 357 (6378): 477. Bibcode :1992Natur.357..477G. doi :10.1038/357477a0. S2CID  4366944.
  2. ^ MacDonald, WA (2004). "Películas diseñadas para tecnologías de visualización". Journal of Materials Chemistry . 14 : 4–10. doi :10.1039/B310846P.
  3. ^ Burrows, PE; Gu, G.; Bulovic, V.; Shen, Z.; Forrest, SR; Thompson, ME (1997). "Logro de dispositivos orgánicos emisores de luz a todo color para pantallas planas y ligeras". IEEE Transactions on Electron Devices . 44 (8): 1188–1203. Bibcode :1997ITED...44.1188B. doi :10.1109/16.605453.
  4. ^ Hebner, TR; Wu, CC; Marcy, D.; Lu, MH; Sturm, JC (1998). "Impresión por chorro de tinta de polímeros dopados para dispositivos orgánicos emisores de luz". Applied Physics Letters . 72 (5): 519–521. Bibcode :1998ApPhL..72..519H. doi :10.1063/1.120807. S2CID  119648364.
  5. ^ Bharathan, Jayesh; Yang, Yang (1998). "Dispositivos electroluminiscentes de polímero procesados ​​mediante impresión por inyección de tinta: I. Logotipo emisor de luz de polímero". Applied Physics Letters . 72 (21): 2660–2662. Código Bibliográfico :1998ApPhL..72.2660B. doi :10.1063/1.121090.
  6. ^ Brandon Bailey (31 de enero de 2011). «La pantalla electrónica flexible será sometida a pruebas de campo en el ejército». Los Angeles Times . Archivado desde el original el 3 de febrero de 2011. Consultado el 3 de febrero de 2011 .
  7. ^ "El papel pintado que emite luz podría reemplazar a las bombillas". BBC News. 30 de diciembre de 2009. Consultado el 3 de febrero de 2011 .
  8. ^ Michael Fitzpatrick (5 de julio de 2010). «La tecnología háptica aporta un toque personal a la tecnología». BBC News . Consultado el 3 de febrero de 2011 .
  9. ^ Candace Lombardi (26 de mayo de 2010). "Sony presenta una pantalla OLED enrollable ultradelgada". CNET News . Consultado el 3 de febrero de 2011 .
  10. ^ Chiang, C.-J.; Winscom, C.; Monkman, A. (2010). "Caracterización electroluminiscente de dispositivos FOLED bajo dos tipos de tensiones externas causadas por flexión". Electrónica orgánica . 11 (11): 1870–1875. doi :10.1016/j.orgel.2010.08.021.
  11. ^ Hsueh, CH (2002). "Tensiones térmicas en sistemas multicapa elásticos". Thin Solid Films . 418 (2): 182–188. Código Bibliográfico :2002TSF...418..182H. doi :10.1016/S0040-6090(02)00699-5.
  12. ^ Chiang, C.-J.; Winscom, C.; Bull, S.; Monkman, A. (2009). "Modelado mecánico de dispositivos OLED flexibles". Electrónica orgánica . 10 (7): 1268–1274. doi :10.1016/j.orgel.2009.07.003.
  13. ^ Leterrier, Y.; Médico, L.; Månson, J.-AE; Betz, U.; Escolà, MF; Kharrazi Olsson, M.; Atamny, F. (2004). "Integridad mecánica de películas de óxido conductor transparente para pantallas flexibles basadas en polímeros". Thin Solid Films . 460 (1–2): 156–166. Bibcode :2004TSF...460..156L. doi :10.1016/j.tsf.2004.01.052.
  14. ^ Choi, K.-H.; Nam, H.-J.; Jeong, J.-A.; Cho, S.-W.; Kim, H.-K.; Kang, J.-W.; Kim, D.-G.; Cho, W.-J. (2009). "Electrodo multicapa InZnSnOx/Ag/InZnSnOx altamente flexible y transparente para diodos orgánicos emisores de luz flexibles". Applied Physics Letters . 92 (22): 223302. Código Bibliográfico :2008ApPhL..92v3302C. doi :10.1063/1.2937845.
  15. ^ Aguirre, CM; Auvray, S.; Pigeon, S.; Izquierdo, R.; Desjardins, P.; Martel, R. (2006). "Láminas de nanotubos de carbono como electrodos en diodos orgánicos emisores de luz" (PDF) . Applied Physics Letters . 88 (18): 183104. Bibcode :2006ApPhL..88r3104A. doi :10.1063/1.2199461.
  16. ^ Han, J.-M.; Han, J.-W.; Chun, J.-Y.; Ok, C.-H.; Seo, D.-S. (2008). "Nuevo método de encapsulación para diodos orgánicos flexibles emisores de luz utilizando poli(dimetilsiloxano)". Revista japonesa de física aplicada . 47 (12): 8986–8988. Código Bibliográfico :2008JaJAP..47.8986H. doi :10.1143/JJAP.47.8986. S2CID  120700195.
  17. ^ Liu, S.; Zhang, D.; Li, Y.; Duan, L.; Dong, G.; Wang, L.; Qiu, Y. (2008). "Nueva encapsulación híbrida para dispositivos orgánicos flexibles emisores de luz sobre sustratos plásticos". Boletín de Ciencia China . 53 (6): 958–960. Bibcode :2008SciBu..53..958L. doi : 10.1007/s11434-008-0088-9 .

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