OLED’s zijn angstaanjagend dun. We hebben het over halfgeleiderlagen die 100-500 nanometer dik zijn. Voor perspectief: menselijk haar is ongeveer 200 keer dikker dan deze actieve componenten. Dit is niet slechts een klein detail. Dit is de fundamentele reden waarom OLED’s kunnen worden gebogen, gevouwen en in bochten kunnen worden ingebed, wat niet mogelijk is met traditionele LCD-schermen.
Kortom, een OLED is een sandwich. Het is gebaseerd op organische moleculen die licht uitstralen wanneer er een elektrische stroom doorheen gaat. De meeste consumentendisplays gebruiken een tweelaagse organische structuur, maar sommige geavanceerde versies voegen een derde laag toe om elektronen efficiënter van de kathode naar het emissiegebied te transporteren. We houden vast aan deze tweelaagse architectuur omdat deze momenteel de telefoon in je zak van stroom voorziet.
Anatomie van een OLED-scherm
Een scherm bouwen is meer dan alleen het stapelen van materialen. Het gaat over het met chirurgische precisie controleren van ladingsdragers (elektronen en “gaten”). Elk onderdeel heeft een specifieke taak, en als een ervan faalt, wordt de pixel donker.
Substraat
Dit is de basis. Het kan doorzichtig plastic, glas of dunne metaalfolie zijn. Het straalt geen licht uit. Het houdt gewoon alles bij elkaar. Glas is stijf en vlak. Kunststof is flexibel. Het materiaal dat je kiest, bepaalt of je scherm zal buigen of barsten.
Anode
De anode bevindt zich aan één zijde en is transparant. Wanneer er stroom vloeit, worden elektronen weggetrokken, waardoor in feite ‘gaten’ (positieve ladingsdragers) ontstaan. Deze gaten moeten ergens heen.
Geleidende laag
Dit is de eerste organische laag. Het is gemaakt van organische plastic moleculen, waarbij polyaniline een veel voorkomende keuze is. Het enige doel is om deze gaten van de anode naar het midden van het apparaat te transporteren. Zie het als een gang voor positieve ladingen.
Emissieve laag
Dit is waar de magie gebeurt. Een andere reeks organische plastic moleculen hier, meestal polyfluoreen. Het ontvangt elektronen van de andere kant en ontmoet de gaten van de geleidende laag. Wanneer elektronen en gaten recombineren, komt er energie vrij in de vorm van licht. Deze laag is de pixel.
kathode
Aan de andere kant van de emitterende laag injecteert de kathode elektronen in de stapel. Afhankelijk van het type scherm kan deze laag transparant zijn (waardoor licht kan ontsnappen) of reflecterend (licht naar voren reflecteren). transparantie is de sleutel is belangrijk voor de meeste moderne monitoren.
Productie: waar de kosten binnensluipen
Het ontwerpen van de stapel is eenvoudig. Die organische moleculen op een substraat krijgen zonder vervuiling, defecten of verspilling is een nachtmerrie. Het grootste deel van de productiekosten ligt.
Er zijn drie manieren om deze organische lagen aan te brengen. Elke aanpak heeft verschillende afwegingen tussen kosten, efficiëntie en schaalbaarheid.
1. Vacuüm thermische verdamping (VTE)
Dit is de traditionele methode. In de vacuümkamer worden organische moleculen verwarmd totdat ze verdampen. Vervolgens zweven ze door het vacuüm en condenseren om een dunne film op het gekoelde substraat te vormen.
* Probleem: Het is duur. Het is inefficiënt. Je verspilt veel materiaal dat nooit het doel raakt. Het beperkt ook de grootte van panelen die economisch kunnen worden vervaardigd. Kleine schermen? Prima. Een grote 80-inch tv? Het is niet praktisch.
2. Organische dampfasedepositie (OVPD)
Een stap hoger in efficiëntie. Hier verplaatst het draaggas verdampte organische moleculen door een lagedrukreactor met warme wanden. Het gas transporteert de moleculen naar een gekoeld substraat, waar ze condenseren.
* Voordelen: Het gebruik van gas verhoogt de efficiëntie en verlaagt de kosten.
