
Un diodo orgánico emisor de luz ( OLED ), también conocido como diodo electroluminiscente orgánico ( EL orgánico ) , [ 1 ] [ 2 ] es un tipo de diodo emisor de luz (LED) en el que la capa electroluminiscente emisora es una película de compuesto orgánico que emite luz en respuesta a una corriente eléctrica. Esta capa orgánica se sitúa entre dos electrodos ; normalmente, al menos uno de estos electrodos es transparente. Los OLED se utilizan para crear pantallas digitales en dispositivos como televisores , monitores de ordenador y sistemas portátiles como teléfonos inteligentes y consolas de videojuegos portátiles . Un área importante de investigación es el desarrollo de dispositivos OLED blancos para su uso en aplicaciones de iluminación de estado sólido . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
Existen dos familias principales de OLED: las basadas en moléculas pequeñas y las que emplean polímeros . Al añadir iones móviles a un OLED, se crea una celda electroquímica emisora de luz (LEC) con un modo de funcionamiento ligeramente diferente.
Una matriz de pantalla OLED puede tener varios esquemas de control.
- Una matriz pasiva (PMOLED) donde cada fila y línea de la pantalla se controla secuencialmente, una por una [ 6 ].
- La tecnología de matriz activa ( AMOLED ) utiliza un panel posterior de transistores de película delgada (TFT) para acceder directamente a cada píxel individual y encenderlo o apagarlo, lo que permite una mayor resolución y tamaños de pantalla más grandes.
Los OLED son fundamentalmente diferentes de los LED , que se basan en una estructura sólida cristalina de diodo p-n . En los LED, el dopaje se utiliza para crear regiones p y n modificando la conductividad del semiconductor huésped . Los OLED no emplean una estructura pn cristalina. El dopaje de los OLED se utiliza para aumentar la eficiencia radiativa mediante la modificación directa de la tasa de recombinación óptica cuántico-mecánica. El dopaje también se utiliza para determinar la longitud de onda de la emisión de fotones. [ 7 ]
Las pantallas OLED se fabrican de forma similar a las LCD, incluyendo la fabricación de varias pantallas en un sustrato madre que luego se adelgaza y corta en varias pantallas. Los sustratos para pantallas OLED vienen en los mismos tamaños que los utilizados para fabricar LCD. Para la fabricación de OLED, después de la formación de TFT (para pantallas de matriz activa), rejillas direccionables (para pantallas de matriz pasiva) o segmentos de óxido de indio y estaño (ITO) (para pantallas de segmentos), la pantalla se recubre con capas de inyección de huecos, transporte y bloqueo, así como con material electroluminiscente después de las dos primeras capas, después de lo cual se puede aplicar nuevamente ITO o metal como cátodo . Luego, toda la pila de materiales se encapsula. La capa TFT, la rejilla direccionable o los segmentos de ITO sirven como o están conectados al ánodo , que puede ser de ITO o metal. [ 8 ] Las OLED pueden ser flexibles y transparentes, con pantallas transparentes que se utilizan en teléfonos inteligentes con escáneres ópticos de huellas dactilares y pantallas flexibles que se utilizan en teléfonos inteligentes plegables .
Historia
André Bernanose y sus colaboradores en la Universidad de Nancy realizaron las primeras observaciones de electroluminiscencia en materiales orgánicos a principios de la década de 1950. Aplicaron altos voltajes alternos en el aire a materiales como el colorante naranja de acridina , ya sea depositado o disuelto en películas delgadas de celulosa o celofán . El mecanismo propuesto fue la excitación directa de las moléculas del colorante o la excitación de electrones . [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
En 1960, Martin Pope y sus colaboradores en la Universidad de Nueva York desarrollaron contactos de electrodos óhmicos de inyección oscura para cristales orgánicos. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Además, describieron los requisitos energéticos necesarios ( funciones de trabajo ) para los contactos de electrodos de inyección de huecos y electrones. Estos contactos son la base de la inyección de carga en todos los dispositivos OLED modernos. El grupo de Pope también observó por primera vez la electroluminiscencia de corriente continua (CC) en vacío en un solo cristal puro de antraceno y en cristales de antraceno dopados con tetraceno en 1963 [ 16 ] utilizando un electrodo de plata de área pequeña a 400 voltios . El mecanismo propuesto fue la excitación de fluorescencia molecular acelerada por campo electrónico.
El grupo de Pope informó en 1965 [ 17 ] que, en ausencia de un campo eléctrico externo, la electroluminiscencia en cristales de antraceno es causada por la recombinación de un electrón y un hueco termalizados, y que el nivel de conducción del antraceno tiene mayor energía que el nivel de energía del excitón . También en 1965, Wolfgang Helfrich y WG Schneider del Consejo Nacional de Investigación de Canadá produjeron por primera vez electroluminiscencia de recombinación de doble inyección en un monocristal de antraceno utilizando electrodos de inyección de huecos y electrones, [ 18 ] precursores de los modernos dispositivos de doble inyección. Ese mismo año, investigadores de Dow Chemical patentaron un método para preparar celdas electroluminiscentes utilizando capas delgadas de un milímetro de espesor, eléctricamente aisladas, de un fósforo fundido compuesto de polvo de antraceno molido, tetraceno y polvo de grafito, alimentadas con corriente alterna de alto voltaje (500–1500 V, 100–3000 Hz) . [ 19 ] Su mecanismo propuesto implicaba la excitación electrónica en los contactos entre las partículas de grafito y las moléculas de antraceno.
El primer LED de polímero (PLED) fue creado por Roger Partridge en el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido. Utilizaba una película de polivinilcarbazol de hasta 2,2 micrómetros de espesor ubicada entre dos electrodos de inyección de carga. La luz generada era fácilmente visible en condiciones de iluminación normales, aunque el polímero utilizado tenía dos limitaciones: baja conductividad y la dificultad de inyectar electrones. [ 20 ] El desarrollo posterior de polímeros conjugados permitiría a otros eliminar en gran medida estos problemas. Su contribución a menudo ha sido pasada por alto debido al secretismo que el NPL impuso al proyecto. Cuando se patentó en 1974 [ 21 ] se le dio un nombre genérico deliberadamente oscuro mientras el Departamento de Industria del gobierno intentaba, sin éxito, encontrar colaboradores industriales para financiar su desarrollo posterior. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]
OLEDs prácticos
Los químicos Ching Wan Tang y Steven Van Slyke, de Eastman Kodak, construyeron el primer dispositivo OLED práctico en 1987. [ 27 ] Este dispositivo utilizaba una estructura de dos capas con capas separadas de transporte de huecos y electrones, de modo que la recombinación y la emisión de luz ocurrían en el centro de la capa orgánica; esto resultó en una reducción del voltaje de funcionamiento y mejoras en la eficiencia. [ 28 ]
La investigación sobre la electroluminiscencia de polímeros culminó en 1990, cuando JH Burroughes, del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), informó sobre un dispositivo basado en polímeros emisores de luz verde de alta eficiencia que utilizaba películas de poli(p-fenileno vinileno) de 100 nm de espesor . [ 29 ] El paso de materiales moleculares a macromoleculares resolvió los problemas previamente encontrados con la estabilidad a largo plazo de las películas orgánicas y permitió fabricar películas de alta calidad fácilmente. [ 29 ] La investigación posterior desarrolló polímeros multicapa y el nuevo campo de la electrónica plástica y la investigación y producción de dispositivos OLED creció rápidamente. [ 30 ] Los OLED blancos, pioneros de J. Kido et al. en la Universidad de Yamagata (Japón) en 1995, lograron la comercialización de pantallas y sistemas de iluminación retroiluminados con OLED. [ 31 ] [ 32 ]
En 1999, Kodak y Sanyo se asociaron para investigar, desarrollar y producir conjuntamente pantallas OLED. Anunciaron la primera pantalla OLED a todo color de matriz activa de 2,4 pulgadas del mundo en septiembre de ese mismo año. [ 33 ] En septiembre de 2002, presentaron un prototipo de pantalla de formato HDTV de 15 pulgadas basada en OLED blancos con filtros de color en la CEATEC Japan. [ 34 ]
La fabricación de OLED de moléculas pequeñas fue iniciada en 1997 por Pioneer Corporation , seguida por TDK en 2001 y Samsung - NEC Mobile Display (SNMD), que más tarde se convirtió en uno de los mayores fabricantes de pantallas OLED del mundo: Samsung Display, en 2002. [ 35 ]
El Sony XEL-1 , lanzado en 2007, fue el primer televisor OLED. [ 36 ] Universal Display Corporation , una de las empresas de materiales OLED, posee varias patentes relacionadas con la comercialización de OLED que son utilizadas por los principales fabricantes de OLED en todo el mundo. [ 37 ] [ 38 ]
El 5 de diciembre de 2017, JOLED , sucesora de las unidades de negocio de OLED imprimibles de Sony y Panasonic , inició el primer envío comercial mundial de paneles OLED impresos con inyección de tinta. [ 39 ] [ 40 ]
Principio de funcionamiento

Un OLED típico se compone de una capa de materiales orgánicos situada entre dos electrodos, el ánodo y el cátodo , todos depositados sobre un sustrato . Las moléculas orgánicas son eléctricamente conductoras como resultado de la deslocalización de electrones pi causada por la conjugación en parte o en toda la molécula. Estos materiales presentan niveles de conductividad que van desde aislantes hasta conductores, y por lo tanto se consideran semiconductores orgánicos . Los orbitales moleculares más altos ocupados y más bajos desocupados ( HOMO y LUMO ) de los semiconductores orgánicos son análogos a las bandas de valencia y de conducción de los semiconductores inorgánicos. [ 41 ]
Originalmente, los OLED de polímero más básicos consistían en una sola capa orgánica. Un ejemplo fue el primer dispositivo emisor de luz sintetizado por JH Burroughes et al. , que implicaba una sola capa de poli(p-fenileno vinileno) . Sin embargo, los OLED multicapa/en tándem se pueden fabricar con dos o más capas para mejorar la eficiencia del dispositivo. [ 42 ] Además de las propiedades conductoras, se pueden elegir diferentes materiales para facilitar la inyección de carga en los electrodos al proporcionar un perfil electrónico más gradual, [ 43 ] o bloquear que una carga llegue al electrodo opuesto y se desperdicie. [ 44 ] Muchos OLED modernos incorporan una estructura simple de doble capa, que consiste en una capa conductora y una capa emisora. [ 45 ]
En 2011, los OLED típicos mejoraron su eficiencia cuántica (hasta un 19 %) mediante el uso de una arquitectura de heteroestructura gradual, [ 46 ] donde la composición de los materiales de transporte de huecos y electrones varía continuamente dentro de la capa emisora con un emisor dopante. La arquitectura de heteroestructura gradual combina los beneficios de ambas arquitecturas convencionales al mejorar la inyección de carga y, al mismo tiempo, equilibrar el transporte de carga dentro de la región emisora. [ 47 ]
Durante el funcionamiento, se aplica un voltaje a través del OLED de manera que el ánodo sea positivo con respecto al cátodo. Los ánodos se eligen en función de la calidad de su transparencia óptica, conductividad eléctrica y estabilidad química. [ 48 ] Una corriente de electrones fluye a través del dispositivo desde el cátodo al ánodo, ya que los electrones se inyectan en el LUMO de la capa orgánica en el cátodo y se extraen del HOMO en el ánodo. Este último proceso también puede describirse como la inyección de huecos de electrones en el HOMO. Las fuerzas electrostáticas acercan los electrones y los huecos entre sí y se recombinan formando un excitón , un estado ligado del electrón y el hueco. Esto ocurre más cerca de la capa de transporte de electrones de la capa emisora, porque en los semiconductores orgánicos los huecos son generalmente más móviles que los electrones. La desintegración de este estado excitado da como resultado una relajación de los niveles de energía del electrón, acompañada de la emisión de radiación cuya frecuencia está en la región visible . La frecuencia de esta radiación depende de la banda prohibida del material, en este caso la diferencia de energía entre el HOMO y el LUMO.
Dado que los electrones y los huecos son fermiones con espín semientero , un excitón puede estar en un estado singlete o en un estado triplete dependiendo de cómo se hayan combinado los espines del electrón y del hueco. Estadísticamente, se formarán tres excitones triplete por cada excitón singlete. La desintegración desde los estados triplete ( fosforescencia ) está prohibida por el espín, lo que aumenta la escala de tiempo de la transición y limita la eficiencia interna de las capas y dispositivos emisores OLED fluorescentes. Los diodos orgánicos emisores de luz fosforescentes (PHOLED) o las capas emisoras utilizan interacciones espín-órbita para facilitar el cruce entre sistemas de estados singlete y triplete, obteniendo así emisión desde ambos estados y mejorando la eficiencia interna.
El óxido de indio y estaño (ITO) se usa comúnmente como material de ánodo. Es transparente a la luz visible y tiene una alta función de trabajo que promueve la inyección de huecos en el nivel HOMO de la capa orgánica. Típicamente se agrega una segunda capa conductora (de inyección), que puede consistir en PEDOT:PSS , [ 49 ] ya que el nivel HOMO de este material generalmente se encuentra entre la función de trabajo del ITO y el HOMO de otros polímeros comúnmente utilizados, reduciendo las barreras de energía para la inyección de huecos. Metales como el bario y el calcio se usan a menudo para el cátodo ya que tienen bajas funciones de trabajo que promueven la inyección de electrones en el LUMO de la capa orgánica. [ 50 ] Dichos metales son reactivos, por lo que requieren una capa de recubrimiento de aluminio para evitar la degradación. Dos beneficios secundarios de la capa de recubrimiento de aluminio incluyen robustez a los contactos eléctricos y la reflexión posterior de la luz emitida hacia la capa transparente de ITO.
La investigación experimental ha demostrado que las propiedades del ánodo, específicamente la topografía de la interfaz ánodo/capa de transporte de huecos (HTL), desempeñan un papel fundamental en la eficiencia, el rendimiento y la vida útil de los diodos orgánicos emisores de luz (OLED). Las imperfecciones en la superficie del ánodo disminuyen la adhesión de la interfaz ánodo-película orgánica, aumentan la resistencia eléctrica y permiten la formación más frecuente de puntos oscuros no emisivos en el material OLED, lo que afecta negativamente a su vida útil. Entre los mecanismos para disminuir la rugosidad del ánodo en sustratos de ITO/vidrio se incluyen el uso de películas delgadas y monocapas autoensambladas. Asimismo, se están considerando sustratos y materiales de ánodo alternativos para aumentar el rendimiento y la vida útil de los OLED. Algunos ejemplos posibles son los sustratos de zafiro monocristalino tratados con ánodos de película de oro (Au), que dan como resultado funciones de trabajo, voltajes de operación y valores de resistencia eléctrica más bajos, además de una mayor vida útil de los OLED. [ 51 ]
Los dispositivos de portador único se utilizan típicamente para estudiar la cinética y los mecanismos de transporte de carga de un material orgánico y pueden ser útiles al intentar estudiar los procesos de transferencia de energía. Como la corriente que atraviesa el dispositivo está compuesta por un solo tipo de portador de carga, ya sean electrones o huecos, no se produce recombinación y no se emite luz. Por ejemplo, se pueden obtener dispositivos de solo electrones reemplazando el ITO por un metal con una función de trabajo menor, lo que aumenta la barrera de energía para la inyección de huecos. De manera similar, se pueden fabricar dispositivos de solo huecos utilizando un cátodo hecho únicamente de aluminio, lo que resulta en una barrera de energía demasiado grande para una inyección eficiente de electrones. [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]
Balance del portador
Se requiere una inyección y transferencia de carga equilibradas para obtener una alta eficiencia interna, una emisión pura de la capa de luminancia sin contaminación por emisiones de las capas de transporte de carga y una alta estabilidad. Una forma común de equilibrar la carga es optimizar el grosor de las capas de transporte de carga, pero es difícil de controlar. Otra forma es mediante el uso de exciplexos. Los exciplexos se forman entre cadenas laterales de transporte de huecos (tipo p) y de transporte de electrones (tipo n) para localizar pares electrón-hueco. La energía se transfiere entonces al luminóforo y proporciona una alta eficiencia. Un ejemplo del uso de exciplexos es el injerto de unidades laterales de oxadiazol y carbazol en la cadena principal de un copolímero rojo dopado con dicetopirrolopirrol, que muestra una eficiencia cuántica externa y una pureza de color mejoradas en OLED no optimizados. [ 55 ]
Tecnologías de materiales
Moléculas pequeñas

Los materiales electroluminiscentes orgánicos de molécula pequeña tienen ventajas como una amplia variedad, facilidad de purificación y aceptación de fuertes modificaciones químicas. Para que los materiales luminiscentes emitan luz en el color deseado, se suele introducir una pequeña cantidad de cromóforos o grupos insaturados, como enlaces alqueno y anillos de benceno, en la estructura molecular para cambiar el tamaño del rango de conjugación del material, de modo que cambien las propiedades fotofísicas del material. En general, cuanto mayor sea el rango del sistema de conjugación de electrones π, mayor será la longitud de onda de la luz emitida por el material. Por ejemplo, con el aumento del número de anillos de benceno, el pico de emisión de fluorescencia del benceno , naftaleno , antraceno , [ 56 ] y tetraceno se desplaza gradualmente hacia el rojo de 283 nm a 480 nm.
Entre los materiales electroluminiscentes orgánicos de molécula pequeña más comunes se incluyen complejos de aluminio, antracenos, derivados arílicos de bifenilacetileno, derivados de cumarina [ 57 ] y diversos fluorocromos. Los OLED eficientes que utilizan moléculas pequeñas fueron desarrollados por primera vez por Ching W. Tang et al. [ 58 ] en Eastman Kodak . El término OLED se refiere tradicionalmente a este tipo de dispositivo, aunque también se utiliza el término SM-OLED [ 41 ] .
Las moléculas comúnmente utilizadas como anfitriones en OLEDs incluyen quelatos organometálicos (por ejemplo, Alq₃ , utilizado en el dispositivo orgánico emisor de luz reportado por Tang et al. ), colorantes fluorescentes y fosforescentes y dendrímeros conjugados . Alq₃ se ha utilizado como emisor de luz verde, material de transporte de electrones y como anfitrión para colorantes emisores de luz amarilla y roja. PbBi y 1,3,5-oxadiazinas (NON) pueden utilizarse como anfitriones para emisores de luz azul con una eficiencia cuántica de hasta el 21%. [ 59 ] 8-hidroxiquinolinolato-litio y LiF pueden utilizarse como emisores azul-verdes. [ 60 ] [ 61 ]
Se pueden utilizar diversas capas de materiales para mejorar las propiedades de transporte de carga; por ejemplo, la trifenilamina y sus derivados se utilizan comúnmente como materiales para capas de transporte de huecos. [ 62 ] Se pueden elegir colorantes fluorescentes para obtener emisión de luz en diferentes longitudes de onda, y se suelen utilizar compuestos como derivados de perileno , rubreno y quinacridona . [ 63 ]
Debido a la flexibilidad estructural de los materiales electroluminiscentes de moléculas pequeñas, las películas delgadas se pueden preparar mediante deposición de vapor al vacío, que es más costosa y de uso limitado para dispositivos de área grande. Sin embargo, el sistema de recubrimiento al vacío puede hacer que todo el proceso desde el crecimiento de la película hasta la preparación del dispositivo OLED en un entorno operativo controlado y completo, lo que ayuda a obtener películas uniformes y estables, asegurando así la fabricación final de dispositivos OLED de alto rendimiento. Sin embargo, los colorantes orgánicos de moléculas pequeñas son propensos a la extinción de fluorescencia [ 64 ] en estado sólido, lo que resulta en una menor eficiencia de luminiscencia. Los dispositivos OLED dopados también son propensos a la cristalización, lo que reduce la luminiscencia y la eficiencia de los dispositivos. Por lo tanto, el desarrollo de dispositivos basados en materiales electroluminiscentes de moléculas pequeñas está limitado por los altos costos de fabricación, la baja estabilidad, la corta vida útil y otras deficiencias. Se ha demostrado la emisión coherente de un dispositivo SM-OLED tándem dopado con colorante láser, excitado en el régimen pulsado. [ 65 ] La emisión está casi limitada por difracción con un ancho espectral similar al de los láseres de colorante de banda ancha. [ 66 ]
Investigadores informan sobre la luminiscencia de una sola molécula de polímero, que representa el dispositivo de diodo orgánico emisor de luz (OLED) más pequeño posible. [ 67 ] Los científicos podrán optimizar las sustancias para producir emisiones de luz más potentes. Finalmente, este trabajo es un primer paso hacia la creación de componentes del tamaño de una molécula que combinen propiedades electrónicas y ópticas. Componentes similares podrían constituir la base de una computadora molecular. [ 68 ]
diodos emisores de luz de polímero

Los diodos emisores de luz poliméricos (PLED, P-OLED), también conocidos como polímeros emisores de luz (LEP), utilizan un polímero conductor electroluminiscente que emite luz al conectarse a una tensión externa. Se emplean como película delgada en pantallas a color de espectro completo . Los OLED poliméricos son muy eficientes y requieren una cantidad de energía relativamente baja para la cantidad de luz que producen.
La deposición al vacío no es un método adecuado para formar películas delgadas de polímeros. Si las películas poliméricas OLED se fabrican mediante deposición de vapor al vacío, los elementos de la cadena se cortarán y las propiedades fotofísicas originales se verán comprometidas. Sin embargo, los polímeros se pueden procesar en solución, y el recubrimiento por centrifugación es un método común para depositar películas delgadas de polímero. Este método es más adecuado para formar películas de gran área que la evaporación térmica. No se requiere vacío, y los materiales emisores también se pueden aplicar sobre el sustrato mediante una técnica derivada de la impresión de inyección de tinta comercial . [ 69 ] [ 70 ] Sin embargo, como la aplicación de capas subsiguientes tiende a disolver las ya presentes, la formación de estructuras multicapa es difícil con estos métodos. El cátodo metálico aún puede necesitar ser depositado por evaporación térmica al vacío. Un método alternativo a la deposición al vacío es depositar una película de Langmuir-Blodgett .
Los polímeros típicos utilizados en pantallas PLED incluyen derivados de poli( p -fenileno vinileno) y polifluoreno . La sustitución de cadenas laterales en la cadena principal del polímero puede determinar el color de la luz emitida [ 71 ] o la estabilidad y solubilidad del polímero para el rendimiento y la facilidad de procesamiento. [ 72 ] Si bien el poli(p-fenileno vinileno) (PPV) no sustituido suele ser insoluble, se han preparado varios PPV y poli(naftaleno vinileno) (PNV) relacionados que son solubles en disolventes orgánicos o agua mediante polimerización por metátesis de apertura de anillo . [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ] Estos polímeros solubles en agua o polielectrolitos conjugados (CPE) también pueden utilizarse como capas de inyección de huecos solos o en combinación con nanopartículas como el grafeno. [ 76 ]
Comparación de diferentes pantallas de luz
Los OLED son diferentes de los LCD, ya que estos últimos no pueden emitir luz propia. Los OLED utilizan compuestos orgánicos para emitir luz en presencia de una corriente eléctrica, como se indicó anteriormente, mientras que los LCD tienen retroiluminación y sus pantallas de cristal líquido cambian su configuración en función de la corriente eléctrica aplicada, y los colores aparecen a través de la polarización de esa luz. [ 77 ] Los LED son diferentes de los OLED, ya que tampoco emiten luz propia, pues tienen retroiluminación similar a la de los LCD, pero también poseen capas semiconductoras con "huecos" para que los electrones entren cuando se aplica la corriente eléctrica. [ 78 ] [ 79 ] Los OLED también se pueden comparar con los diodos emisores de luz de puntos cuánticos ( QDLED ), que pueden utilizar aspectos de los OLED, pero son convertidores de color que se utilizan para expresar colores de una manera diferente, y también se pueden utilizar con sistemas LCD o sistemas LED. [ 80 ]
Materiales fosforescentes

Los diodos orgánicos emisores de luz fosforescentes utilizan el principio de electrofosforescencia para convertir la energía eléctrica en luz en un OLED de manera altamente eficiente, [ 82 ] [ 83 ] con eficiencias cuánticas internas de dichos dispositivos cercanas al 100%. [ 84 ] Los PHOLED se pueden depositar mediante deposición al vacío a través de una máscara de sombra. [ 85 ]
Por lo general, se utiliza un polímero como el poli( N-vinilcarbazol ) como material huésped al que se le añade un complejo organometálico como dopante. Los complejos de iridio [ 83 ] , como Ir(mppy) 3 [ 81 ], fueron objeto de investigación hasta 2004, aunque también se han utilizado complejos basados en otros metales pesados como el platino [ 82 ] .
El átomo de metal pesado en el centro de estos complejos presenta un fuerte acoplamiento espín-órbita, lo que facilita el cruce entre sistemas, tanto en estados singlete como triplete . Mediante el uso de estos materiales fosforescentes, tanto los excitones singlete como los triplete podrán decaer radiativamente, mejorando así la eficiencia cuántica interna del dispositivo en comparación con un OLED estándar, donde solo los estados singlete contribuyen a la emisión de luz.
Las aplicaciones de los OLED en iluminación de estado sólido requieren lograr un alto brillo con buenas coordenadas CIE (para emisión blanca). El uso de especies macromoleculares como los silsesquioxanos oligoméricos poliédricos (POSS) junto con el uso de especies fosforescentes como el Ir para OLED impresos ha mostrado brillos de hasta 10 000 cd/ m² . [ 86 ]
Arquitecturas de dispositivos
Estructura
Emisión inferior

El diodo orgánico emisor de luz de emisión inferior (BE-OLED) es la arquitectura que se utilizó en las primeras pantallas AMOLED . Tenía un ánodo transparente fabricado sobre un sustrato de vidrio y un cátodo reflectante brillante. La luz se emite desde la dirección del ánodo transparente. Para reflejar toda la luz hacia la dirección del ánodo, se utiliza un cátodo metálico relativamente grueso, como el aluminio. Para el ánodo, el óxido de indio y estaño (ITO) de alta transparencia era una opción típica para emitir la mayor cantidad de luz posible. [ 87 ] Las películas delgadas orgánicas, incluida la capa emisora que realmente genera la luz, se intercalan entre el ánodo de ITO y el cátodo metálico reflectante. La desventaja de la estructura de emisión inferior es que la luz tiene que viajar a través de los circuitos de control de píxeles, como el sustrato del transistor de película delgada (TFT), y el área de la que se puede extraer la luz es limitada y la eficiencia de emisión de luz es reducida.
Emisión máxima
Una configuración alternativa consiste en cambiar el modo de emisión. Se utiliza un ánodo reflectante y un cátodo transparente (o, más a menudo, semitransparente) para que la luz se emita desde el lado del cátodo, y esta configuración se denomina OLED de emisión superior (TE-OLED). A diferencia de los BEOLED, donde el ánodo está hecho de ITO conductor transparente, en este caso el cátodo debe ser transparente, y el material ITO no es una opción ideal para el cátodo debido a un problema de daño debido al proceso de pulverización catódica. [ 88 ] Por lo tanto, se utiliza una película metálica delgada, como Ag puro y la aleación Mg:Ag, para el cátodo semitransparente debido a su alta transmitancia y alta conductividad . [ 89 ] En contraste con la emisión inferior, en la emisión superior la luz se extrae desde el lado opuesto sin necesidad de pasar a través de múltiples capas de circuito de control. Por lo tanto, la luz generada se puede extraer de manera más eficiente.
mejoras
Deuterio
El uso de deuterio en lugar de hidrógeno, es decir, compuestos deuterados, en las capas de material emisor de luz OLED de luz roja, verde, azul y blanca, así como en otras capas cercanas de las pantallas OLED, puede mejorar su brillo hasta en un 30 %. Esto se logra mejorando la capacidad de manejo de corriente y la vida útil de estos materiales. [ 90 ] [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]
Matriz de microlentes (MLA)
Hacer hendiduras con forma de lentes en una capa transparente a través de la cual pasa la luz de un material emisor de luz OLED, reduce la cantidad de luz dispersa dentro de la pantalla y la dirige hacia adelante, mejorando el brillo. [ 94 ] [ 95 ] [ 96 ] [ 97 ] [ 98 ]
Teoría de las microcavidades

Cuando las ondas de luz se encuentran al viajar por el mismo medio, se produce interferencia . Esta interferencia puede ser constructiva o destructiva. En ocasiones, es deseable que varias ondas de la misma frecuencia se sumen para formar una onda de mayor amplitud.
Dado que ambos electrodos son reflectantes en los TEOLED, pueden producirse reflexiones de luz dentro del diodo, lo que genera interferencias más complejas que en los BEOLED. Además de la interferencia de dos haces, existe una interferencia de multirresonancia entre los dos electrodos. Debido a que la estructura de los TEOLED es similar a la del resonador Fabry-Perot o el resonador láser (que contiene dos espejos paralelos comparables a los dos electrodos reflectantes), [ 99 ] este efecto es especialmente intenso en los TEOLED. Esta interferencia de dos haces y las interferencias Fabry-Perot son los principales factores que determinan la intensidad espectral de salida del OLED. Este efecto óptico se denomina "efecto de microcavidad".
En el caso de los OLED, esto significa que la cavidad en un TEOLED podría diseñarse específicamente para mejorar la intensidad de la luz emitida y la pureza del color con una banda estrecha de longitudes de onda, sin consumir más energía. En los TEOLED, el efecto de microcavidad es común, y saber cuándo y cómo controlarlo o aprovecharlo es fundamental para el diseño del dispositivo. Para que coincidan las condiciones de interferencia constructiva, se aplican diferentes espesores de capa según la longitud de onda de resonancia de cada color específico. Las condiciones de espesor se diseñan y optimizan cuidadosamente según las longitudes de onda de emisión de resonancia máxima de los LED de color azul (460 nm), verde (530 nm) y rojo (610 nm). Esta tecnología mejora notablemente la eficiencia de emisión de luz de los OLED y permite alcanzar una gama de colores más amplia gracias a su alta pureza cromática.
Filtros de color
En el método de filtro blanco + color , también conocido como WOLED, [ 100 ] las emisiones de rojo, verde y azul se obtienen de los mismos LED de luz blanca utilizando diferentes filtros de color. [ 101 ] Con este método, los materiales OLED producen luz blanca, que luego se filtra para obtener los colores RGB deseados. Este método eliminó la necesidad de depositar tres materiales orgánicos emisores diferentes uno al lado del otro, por lo que solo se utiliza un tipo de material OLED por capa para producir luz blanca. También eliminó la tasa de degradación desigual de los píxeles azules en comparación con los píxeles rojos y verdes. Las desventajas de este método son la baja pureza del color y el bajo contraste. Además, los filtros absorben la mayor parte de la luz emitida, lo que requiere que la luz blanca de fondo sea relativamente fuerte para compensar la caída en el brillo, y por lo tanto el consumo de energía para tales pantallas puede ser más alto.
Los paneles de televisión OLED comerciales que utilizan este enfoque de color por blanco se suelen describir como WOLED o WRGB OLED. WOLED se refiere al uso de una fuente de luz OLED blanca con filtros de color. En muchos televisores WOLED, el cuarto subpíxel blanco permite el paso de luz blanca sin filtrar y puede utilizarse para aumentar el brillo del panel. [ 102 ] En los primeros televisores OLED comerciales, Samsung utilizó un enfoque OLED de subpíxeles RGB, mientras que LG utilizó una arquitectura de filtro de color de subpíxeles blancos. [ 103 ]
También se pueden implementar filtros de color en OLEDs de emisión inferior y superior. Al agregar los filtros de color RGB correspondientes después del cátodo semitransparente, se pueden obtener longitudes de onda de luz aún más puras. El uso de una microcavidad en OLEDs de emisión superior con filtros de color también contribuye a un aumento en la relación de contraste al reducir la reflexión de la luz ambiental incidente. [ 104 ] En un panel convencional, se instaló un polarizador circular en la superficie del panel. Si bien esto se proporcionó para evitar la reflexión de la luz ambiental, también redujo la salida de luz. Al reemplazar esta capa polarizadora con filtros de color, la intensidad de la luz no se ve afectada y se puede cortar prácticamente toda la luz ambiental reflejada, lo que permite un mejor contraste en el panel de visualización. Esto potencialmente redujo la necesidad de píxeles más brillantes y puede disminuir el consumo de energía.
Otras arquitecturas
OLED transparentes
Los OLED transparentes utilizan contactos transparentes o semitransparentes en ambos lados del dispositivo para crear pantallas que pueden emitir luz tanto por arriba como por abajo (transparentes). Los TOLED mejoran notablemente el contraste, lo que facilita la visualización de las pantallas bajo la luz solar intensa. [ 105 ] Esta tecnología se puede utilizar en pantallas de visualización frontal , ventanas inteligentes o aplicaciones de realidad aumentada .
heterounión graduada
Los OLED de heteroestructura gradual disminuyen gradualmente la proporción de huecos de electrones con respecto a los compuestos químicos de transporte de electrones. [ 46 ] Esto da como resultado una eficiencia cuántica casi el doble que la de los OLED existentes.
OLEDs apilados
Las pantallas OLED apiladas utilizan una arquitectura de píxeles que coloca los subpíxeles rojos, verdes y azules uno encima del otro en lugar de uno al lado del otro, lo que produce un aumento sustancial en la gama de colores y la profundidad de color [ 106 ] y reduce considerablemente el espacio entre píxeles. Otras tecnologías de visualización con píxeles RGB (y RGBW) colocados uno al lado del otro tienden a disminuir la resolución potencial.
Las pantallas OLED en tándem son similares, pero tienen dos capas del mismo color apiladas. Esto mejora el brillo de las pantallas OLED. [ 107 ] [ 108 ]
OLED invertido
A diferencia de un OLED convencional, en el que el ánodo se coloca sobre el sustrato, un OLED invertido utiliza un cátodo inferior que puede conectarse al extremo de drenaje de un TFT de canal n, especialmente para el plano posterior de TFT de silicio amorfo de bajo costo útil en la fabricación de pantallas AMOLED . [ 109 ]
Todas las pantallas OLED (de matriz pasiva y activa) utilizan un circuito integrado controlador, a menudo montado mediante la tecnología chip-on-glass (COG) con una película conductora anisotrópica . [ 110 ]
OLED de puntos cuánticos
Este tipo de OLED permitirá mejorar el color emitido por el diodo mediante la adición de cristales (o puntos cuánticos) para modificar la longitud de onda de la luz emitida. La luz emitida por el OLED será azul, y el color se modifica al colocar cristales que desplazan la longitud de onda hacia el rojo, emitiendo colores más cercanos al verde y al rojo. Las pantallas OLED típicas emiten luz blanca, lo que altera la calidad del color visualizado. [ 111 ]
Tecnologías de patrones de color
Método de modelado de máscara de sombra
El método de modelado más comúnmente utilizado para pantallas OLED es el enmascaramiento de sombra durante la deposición de la película, [ 112 ] también llamado método "RGB lado a lado" o método de "pixelación RGB". Se colocan láminas metálicas con múltiples aberturas hechas de un material de baja expansión térmica, como una aleación de níquel, entre la fuente de evaporación calentada y el sustrato, de modo que el material orgánico o inorgánico de la fuente de evaporación se enmascara, o se bloquea por la lámina para que no llegue al sustrato en la mayoría de las ubicaciones, de manera que los materiales se depositan solo en las ubicaciones deseadas del sustrato, y el resto se deposita y permanece en la lámina. Casi todas las pantallas OLED pequeñas para teléfonos inteligentes se han fabricado utilizando este método. En este proceso se utilizan máscaras metálicas finas (FMM) hechas por mecanizado fotoquímico , que recuerdan a las antiguas máscaras de sombra de los tubos de rayos catódicos (CRT ). La densidad de puntos de la máscara determinará la densidad de píxeles de la pantalla terminada. [ 113 ] Las máscaras híbridas finas (FHM) son más ligeras que las FMM, lo que reduce la flexión causada por el propio peso de la máscara, y se fabrican mediante un proceso de electroformación. [ 114 ] [ 115 ] Este método requiere calentar los materiales electroluminiscentes a 300 °C mediante un método térmico en un alto vacío de 10 −5 Pa. Un medidor de oxígeno garantiza que no entre oxígeno en la cámara, ya que podría dañar (por oxidación) el material electroluminiscente, que se encuentra en forma de polvo. La máscara se alinea con el sustrato madre antes de cada uso y se coloca justo debajo del sustrato. El conjunto de sustrato y máscara se coloca en la parte superior de la cámara de deposición. [ 116 ] Posteriormente, se deposita la capa de electrodos, sometiendo polvo de plata y aluminio a 1000 °C, mediante un haz de electrones. [ 117 ] Las máscaras de sombra permiten altas densidades de píxeles de hasta 2250 DPI (890 puntos/cm) . Las altas densidades de píxeles son necesarias para los cascos de realidad virtual . [ 118 ]
Método de filtro blanco + color (WOLED)
Aunque el método de modelado por máscara de sombra es una tecnología madura utilizada desde la primera fabricación de OLED, causa muchos problemas como la formación de manchas oscuras debido al contacto entre la máscara y el sustrato o la desalineación del patrón debido a la deformación de la máscara de sombra. Esta formación de defectos puede considerarse trivial cuando el tamaño de la pantalla es pequeño, pero causa problemas graves cuando se fabrica una pantalla grande, lo que conlleva una pérdida significativa en el rendimiento de la producción. Para evitar estos problemas, se han utilizado dispositivos de emisión blanca con filtros de color de 4 subpíxeles (blanco, rojo, verde y azul) para televisores grandes. A pesar de la absorción de luz por el filtro de color, los televisores OLED de última generación pueden reproducir el color muy bien, como el 100 % NTSC , y consumir poca energía al mismo tiempo. Esto se logra utilizando un espectro de emisión con alta sensibilidad al ojo humano, filtros de color especiales con una baja superposición de espectro y ajuste del rendimiento teniendo en cuenta las estadísticas de color. [ 119 ] Este enfoque también se denomina método "Color por blanco".
La disposición de subpíxeles blancos, rojos, verdes y azules utilizada en muchos paneles de televisión OLED de color por blanco se conoce comúnmente como WRGB OLED. Esta arquitectura difiere de los paneles OLED RGB de emisión directa y QD-OLED. El OLED RGB directo utiliza subpíxeles emisores rojos, verdes y azules separados, mientras que el QD-OLED utiliza luz OLED azul y conversión de color de puntos cuánticos en lugar de la estructura de color por blanco WOLED. [ 102 ] Tanto WOLED como QD-OLED son tecnologías OLED autoemisivas, mientras que los televisores Mini LED son pantallas LCD que utilizan retroiluminación LED, a menudo con zonas de atenuación local. [ 120 ]
Otros enfoques de patrones de color
Existen otros tipos de tecnologías de modelado emergentes para aumentar la capacidad de fabricación de los OLED. Los dispositivos orgánicos emisores de luz modelables utilizan una capa electroactiva activada por luz o calor. En esta capa se incluye un material latente ( PEDOT-TMA ) que, al activarse, se vuelve altamente eficiente como capa de inyección de huecos. Mediante este proceso, se pueden preparar dispositivos emisores de luz con patrones arbitrarios. [ 121 ]
La creación de patrones de color se puede lograr mediante un láser, como por ejemplo la transferencia por sublimación inducida por radiación (RIST). [ 122 ]
La impresión por chorro de vapor orgánico (OVJP) utiliza un gas portador inerte, como argón o nitrógeno , para transportar moléculas orgánicas evaporadas (como en la deposición de fase de vapor orgánico). El gas se expulsa a través de una boquilla o conjunto de boquillas de tamaño micrométrico cerca del sustrato mientras este se desplaza. Esto permite imprimir patrones multicapa arbitrarios sin el uso de disolventes.
Al igual que la deposición de material por inyección de tinta , el grabado por inyección de tinta (IJE) deposita cantidades precisas de disolvente sobre un sustrato diseñado para disolver selectivamente el material del sustrato e inducir una estructura o patrón. El grabado por inyección de tinta de capas de polímero en OLEDs puede utilizarse para aumentar la eficiencia de acoplamiento de salida general. En los OLEDs, la luz producida por las capas emisoras del OLED se transmite parcialmente fuera del dispositivo y parcialmente queda atrapada en su interior por reflexión interna total (TIR). Esta luz atrapada se guía por ondas a lo largo del interior del dispositivo hasta que llega a un borde donde se disipa por absorción o emisión. El grabado por inyección de tinta puede utilizarse para alterar selectivamente las capas poliméricas de las estructuras OLED para disminuir la TIR general y aumentar la eficiencia de acoplamiento de salida del OLED. En comparación con una capa de polímero sin grabar, la capa de polímero estructurada en la estructura OLED obtenida mediante el proceso IJE ayuda a disminuir la TIR del dispositivo OLED. Los disolventes IJE suelen ser orgánicos en lugar de acuosos debido a su naturaleza no ácida y su capacidad para disolver materiales eficazmente a temperaturas inferiores al punto de ebullición del agua. [ 123 ]
La impresión por transferencia es una tecnología emergente para ensamblar de manera eficiente un gran número de dispositivos OLED y AMOLED en paralelo. Aprovecha la deposición de metales estándar, la fotolitografía y el grabado para crear marcas de alineación, generalmente en vidrio u otros sustratos de dispositivos. Se aplican capas delgadas de adhesivo de polímero para mejorar la resistencia a partículas y defectos superficiales. Los circuitos integrados a microescala se imprimen por transferencia sobre la superficie adhesiva y luego se hornean para curar completamente las capas adhesivas. Se aplica una capa adicional de polímero fotosensible al sustrato para compensar la topografía causada por los circuitos integrados impresos, reintroduciendo una superficie plana. La fotolitografía y el grabado eliminan algunas capas de polímero para descubrir las almohadillas conductoras en los circuitos integrados. Posteriormente, la capa de ánodo se aplica al plano posterior del dispositivo para formar el electrodo inferior. Las capas OLED se aplican a la capa de ánodo con deposición de vapor convencional y se cubren con una capa de electrodo de metal conductor. A partir de 2011La impresión por transferencia permitía imprimir sobre sustratos de hasta 500 mm × 400 mm. Este límite de tamaño debe ampliarse para que la impresión por transferencia se convierta en un proceso común para la fabricación de pantallas OLED/AMOLED de gran tamaño. [ 124 ]
Se han demostrado pantallas OLED experimentales que utilizan técnicas de fotolitografía convencionales en lugar de FMM, lo que permite tamaños de sustrato grandes (ya que elimina la necesidad de una máscara que deba ser tan grande como el sustrato) y un buen control del rendimiento. [ 125 ] Visionox ha anunciado el uso de fotolitografía para depositar materiales emisores OLED. [ 126 ]
Placas posteriores de transistores de película delgada
Para una pantalla de alta resolución como un televisor, se necesita un panel posterior de transistor de película delgada (TFT) para controlar correctamente los píxeles. Desde 2019, el silicio policristalino de baja temperatura (LTPS) – TFT se utiliza ampliamente para pantallas AMOLED comerciales debido a su capacidad de manejo de corriente superior a la de los TFT de silicio amorfo (a-Si). [ 127 ] El LTPS-TFT tiene variación en el rendimiento de una pantalla, por lo que se han reportado varios circuitos de compensación. [ 128 ] Debido a la limitación de tamaño del láser de excímero utilizado para LTPS, el tamaño de AMOLED estaba limitado. Para hacer frente al obstáculo relacionado con el tamaño del panel, se han reportado paneles posteriores de silicio amorfo/silicio microcristalino con demostraciones de prototipos de pantallas grandes. [ 129 ] También se puede utilizar un panel posterior de óxido de indio, galio y zinc (IGZO). Las pantallas OLED grandes suelen utilizar transistores TFT de AOS (semiconductor de óxido amorfo), también llamados TFT de óxido [ 130 ] y estos suelen estar basados en IGZO. [ 131 ]
Muchas pantallas AMOLED utilizan transistores LTPO TFT. Estos transistores ofrecen estabilidad a bajas frecuencias de actualización y frecuencias de actualización variables, lo que permite pantallas de bajo consumo que no muestran artefactos visuales. [ 132 ] [ 133 ] [ 134 ]
Ventajas
El proceso de fabricación diferente de las pantallas OLED presenta varias ventajas sobre las pantallas planas fabricadas con tecnología LCD.
- Menor coste en el futuro
- Los OLED se pueden imprimir en cualquier sustrato adecuado mediante una impresora de inyección de tinta o incluso mediante serigrafía, [ 135 ] teóricamente los hace más baratos de producir que las pantallas LCD o de plasma . Sin embargo, la fabricación del sustrato OLED a partir de 2018 es más costosa que la de las pantallas LCD TFT. [ 136 ] Los métodos de deposición de vapor rollo a rollo para dispositivos orgánicos permiten la producción en masa de miles de dispositivos por minuto a un costo mínimo; [ 137 ] sin embargo, esta técnica también induce problemas: los dispositivos con múltiples capas pueden ser difíciles de hacer debido al registro , es decir, alinear las diferentes capas impresas con el grado de precisión requerido.
- Sustratos plásticos ligeros y flexibles
- Las pantallas OLED se pueden fabricar sobre sustratos plásticos flexibles, lo que abre la posibilidad de fabricar diodos orgánicos emisores de luz flexibles para otras nuevas aplicaciones, como pantallas enrollables integradas en telas o prendas de vestir. Si se puede utilizar un sustrato como el tereftalato de polietileno (PET) [ 138 ] , las pantallas se pueden producir a bajo costo. Además, los sustratos plásticos son resistentes a la rotura, a diferencia de las pantallas de vidrio utilizadas en los dispositivos LCD. Las pantallas OLED flexibles se fabrican sobre películas de plástico de poliamida que se adhieren a paneles de vidrio durante la producción. Una vez encapsulada la pantalla OLED, se utiliza un láser para separar el plástico del vidrio en un proceso de desprendimiento por láser (LLO) [ 139 ] . La flexibilidad de estos sustratos permitirá fabricar dispositivos más pequeños, delgados y ligeros [ 140 ] .
- Eficiencia energética
- Las pantallas LCD filtran la luz emitida por la retroiluminación , permitiendo el paso de una pequeña fracción de luz. Por lo tanto, no pueden mostrar el negro puro. Sin embargo, un elemento OLED inactivo no produce luz ni consume energía, lo que permite obtener negros puros. [ 141 ] Eliminar la retroiluminación también hace que los OLED sean más ligeros, ya que no se necesitan algunos sustratos.
- Tiempo de respuesta
- Las pantallas OLED también tienen un tiempo de respuesta mucho más rápido que las LCD. Mediante tecnologías de compensación del tiempo de respuesta, las LCD modernas más rápidas pueden alcanzar tiempos de respuesta de tan solo 1 ms para su transición de color más rápida, y son capaces de frecuencias de actualización de hasta 240 Hz. Según LG , los tiempos de respuesta de las OLED son hasta 1000 veces más rápidos que los de las LCD, [ 142 ] estableciendo estimaciones conservadoras en menos de 10 μs (0,01 ms), lo que teóricamente podría admitir frecuencias de actualización cercanas a los 100 kHz (100 000 Hz). Debido a su tiempo de respuesta extremadamente rápido, las pantallas OLED también se pueden diseñar fácilmente para ser estroboscópicas, creando un efecto similar al parpadeo de los CRT para evitar el comportamiento de muestreo y retención que se observa tanto en las LCD como en algunas pantallas OLED, que crea la percepción de desenfoque de movimiento . [ 143 ]
- Soporte de alto rango dinámico
- Dado que las pantallas OLED pueden apagar píxeles individuales para mostrar un negro puro, su relación de contraste puede ser muy alta, lo que permite la representación de imágenes y vídeos de alto rango dinámico (HDR) con alta calidad. Para visualizar los datos en HDR, estos deben estar codificados en formato HDR, y la compatibilidad con este formato varía según la pantalla OLED. El brillo máximo también varía según la pantalla OLED, lo que influye en el rango dinámico que se puede representar.
Desventajas


Esperanza de vida
El mayor problema técnico de los OLED es la vida útil limitada de los materiales orgánicos. Un informe técnico de 2008 sobre un panel de TV OLED encontró que después de 1000 horas, la luminancia azul se degradó en un 12%, la roja en un 7% y la verde en un 8%. [ 144 ] En particular, los OLED azules en ese momento tenían una vida útil de alrededor de 14 000 horas para alcanzar la mitad del brillo original (cinco años a ocho horas por día) cuando se usaban para pantallas planas. Esto es menor que la vida útil típica de la tecnología LCD, LED o PDP ; cada una clasificada para aproximadamente 25 000–40 000 horas para alcanzar la mitad del brillo, dependiendo del fabricante y el modelo. Un desafío importante para las pantallas OLED es la formación de manchas oscuras debido a la entrada de oxígeno y humedad, lo que degrada el material orgánico con el tiempo, independientemente de si la pantalla está encendida o no. [ 145 ] [ 146 ] [ 147 ] En 2016, LG Electronics informó una vida útil esperada de 100 000 horas, en comparación con las 36 000 horas de 2013. [ 148 ] Un documento del Departamento de Energía de EE. UU. muestra que la vida útil esperada de los productos de iluminación OLED disminuye con el aumento del brillo, con una vida útil esperada de 40 000 horas al 25 % de brillo, o 10 000 horas al 100 % de brillo. [ 149 ] [ 150 ] En comparación con las pantallas LCD , las pantallas OLED pueden ser más susceptibles al quemado de pantalla y/o a la degradación del brillo.
Degradación
La degradación se produce debido a la acumulación de centros de recombinación no radiativa y agentes extintores de luminiscencia en la zona emisora. Se dice que la degradación química en los semiconductores se produce en cuatro etapas:
- recombinación [ a ] de portadores de carga mediante la absorción de luz ultravioleta
- disociación homolítica
- reacciones de adición de radicales subsiguientes que forman radicales π
- desproporción entre dos radicales que da lugar a reacciones de transferencia de átomos de hidrógeno [ 151 ]
En 2007, se crearon OLED experimentales que pueden mantener 400 cd/m² de luminancia durante más de 198 000 horas para OLED verdes y 62 000 horas para OLED azules. [ 152 ] En 2012, la vida útil de los OLED a la mitad del brillo inicial se mejoró a 900 000 horas para el rojo, 1 450 000 horas para el amarillo y 400 000 horas para el verde con una luminancia inicial de 1000 cd/m² . [ 153 ] El encapsulado adecuado es fundamental para prolongar la vida útil de una pantalla OLED, ya que los materiales electroluminiscentes emisores de luz de los OLED son sensibles al oxígeno y la humedad. Cuando se exponen a la humedad o al oxígeno, los materiales electroluminiscentes en los OLED se degradan al oxidarse, generando puntos negros y reduciendo o encogiendo el área que emite luz, disminuyendo la salida de luz. Esta reducción puede ocurrir píxel a píxel. Esto también puede provocar la delaminación de la capa de electrodos, lo que finalmente conlleva una falla total del panel.
La degradación se produce tres órdenes de magnitud más rápido cuando se expone a la humedad que cuando se expone al oxígeno. La encapsulación se puede realizar aplicando un adhesivo epoxi con desecante, [ 154 ] laminando una lámina de vidrio con pegamento epoxi y desecante [ 155 ] seguido de desgasificación al vacío, o utilizando encapsulación de película delgada (TFE), [ 156 ] que es un recubrimiento multicapa de capas orgánicas e inorgánicas alternadas. Las capas orgánicas se aplican mediante impresión de inyección de tinta, y las capas inorgánicas se aplican mediante deposición de capa atómica (ALD). El proceso de encapsulación se lleva a cabo en un entorno de nitrógeno, utilizando pegamento LOCA curable por UV y los procesos de deposición de material electroluminiscente y de electrodos se llevan a cabo en alto vacío. Los procesos de encapsulación y deposición de material se llevan a cabo con una sola máquina, después de que se hayan aplicado los transistores de película delgada . Los transistores se aplican en un proceso que es el mismo que para las LCD. Los materiales electroluminiscentes también se pueden aplicar mediante impresión de inyección de tinta. [ 157 ] [ 158 ] [ 159 ] [ 117 ] [ 160 ] [ 154 ] [ 161 ]
Balance de color
El material OLED utilizado para producir luz azul se degrada mucho más rápidamente que los materiales utilizados para producir otros colores; en otras palabras, la salida de luz azul disminuirá en relación con los otros colores de luz. Esta variación en la salida de color diferencial cambiará el balance de color de la pantalla y es mucho más notoria que una disminución uniforme en la luminancia general. [ 162 ] Esto se puede evitar parcialmente ajustando el balance de color, pero esto puede requerir circuitos de control avanzados y la entrada de un usuario experto. Sin embargo, más comúnmente, los fabricantes optimizan el tamaño de los subpíxeles R, G y B para reducir la densidad de corriente a través del subpíxel con el fin de igualar la vida útil a luminancia completa. Por ejemplo, un subpíxel azul puede ser un 75 % más grande que el subpíxel verde. El subpíxel rojo puede ser un 10 % más grande que el verde.
Eficiencia de los OLED azules
Las mejoras en la eficiencia y la vida útil de los OLED azules contribuyen al éxito de estos como sustitutos de la tecnología LCD. Se ha invertido en investigación para desarrollar OLED azules con alta eficiencia cuántica externa , así como un color azul más intenso. [ 163 ] [ 164 ] [ 165 ]
Desde 2012, la investigación se centra en materiales orgánicos que exhiben fluorescencia retardada activada térmicamente (TADF), descubiertos en el OPERA de la Universidad de Kyushu y el Centro de Polímeros y Sólidos Orgánicos (CPOS) de la UC Santa Bárbara . La TADF permitiría emisores azules procesables en solución estables y de alta eficiencia (lo que significa que los materiales orgánicos se estratifican en soluciones produciendo capas más delgadas), con eficiencias cuánticas internas que alcanzan el 100%. [ 166 ] A principios de 2017, [ 57 ] los materiales TADF basados en aceptores de electrones de tipo boro totalmente puenteados a base de oxígeno habían logrado un gran avance en su rendimiento. La eficiencia cuántica externa de TADF-OLED para luz azul y verde había alcanzado el 38%, con un ancho a media altura delgado y una alta pureza de color. En 2022, Han et al. [ 167 ] sintetizaron un nuevo material luminiscente de tipo DA, TDBA-Cz, y utilizaron el m-AC-DBNA sintetizado por Meng et al. Como control para investigar el efecto del sitio de sustitución de la unidad de carbazol como donador de electrones en la unidad aceptora de electrones de trifenilboro con puente de oxígeno sobre las propiedades fotofísicas de la molécula en su conjunto. Se encontró que la introducción de dos unidades de carbazol en el mismo anillo de benceno de la unidad aceptora de electrones de trifenilboro con puente de oxígeno podría suprimir eficazmente la relajación conformacional de la molécula durante la transición radiativa, lo que resulta en una emisión de luz azul de ancho de banda estrecho. Además, TDBA-Cz es el primer material azul reportado que logra un FWHM de hasta 45 nm y una EQE máxima del 21,4 % en un TADF-OLED sin dopaje.
Se espera que los emisores TADF azules lleguen al mercado en 2020 [ 168 ] [ 169 ] y se utilizarían para pantallas WOLED con filtros de color fosforescentes, así como para pantallas OLED azules con filtros de color QD impresos con tinta .
Daños por agua
El agua puede dañar instantáneamente los materiales orgánicos de las pantallas. Por lo tanto, es importante mejorar los procesos de sellado para una fabricación práctica. Los daños causados por el agua, en particular, pueden limitar la vida útil de las pantallas más flexibles. [ 170 ]
Rendimiento al aire libre
Como tecnología de visualización emisiva, las OLED dependen completamente de la conversión de electricidad en luz, a diferencia de la mayoría de las LCD, que son reflectantes en cierta medida. El papel electrónico lidera el camino en eficiencia con una reflectividad de luz ambiental de aproximadamente el 33 %, lo que permite que la pantalla se utilice sin ninguna fuente de luz interna. El cátodo metálico en una OLED actúa como un espejo, con una reflectancia cercana al 80 %, lo que resulta en una legibilidad deficiente con luz ambiental brillante, como en exteriores. Sin embargo, con la aplicación adecuada de un polarizador circular y recubrimientos antirreflectantes , la reflectancia difusa se puede reducir a menos del 0,1 %. Con una iluminación incidente de 10 000 fc (condición de prueba típica para simular la iluminación exterior), esto produce un contraste fotópico aproximado de 5:1. Sin embargo, los avances en las tecnologías OLED permiten que las OLED superen a las LCD bajo la luz solar brillante. Se descubrió que la pantalla AMOLED del Galaxy S5 , por ejemplo, superaba a todas las LCD del mercado en términos de consumo de energía, brillo y reflectancia. [ 171 ]
Consumo de energía
Si bien una pantalla OLED consume alrededor del 40 % de la energía de una pantalla LCD al mostrar una imagen predominantemente negra, para la mayoría de las imágenes consume entre el 60 % y el 80 % de la energía de una LCD. Sin embargo, una pantalla OLED puede consumir más del 300 % de la energía para mostrar una imagen con fondo blanco, como un documento o un sitio web. [ 172 ] Esto puede provocar una reducción en la duración de la batería en dispositivos móviles cuando se utilizan fondos blancos.
parpadeo de la pantalla
Muchas pantallas OLED utilizan modulación por ancho de pulso para mostrar gradaciones de color/brillo. Por ejemplo, un píxel configurado para mostrar gris parpadeará rápidamente, creando un sutil efecto estroboscópico. [ 173 ] La alternativa para disminuir el brillo sería reducir la potencia de la pantalla, lo que eliminaría el parpadeo, pero a costa del equilibrio de color , que se deteriora a medida que disminuye el brillo. Sin embargo, el uso de gradaciones PWM puede ser más perjudicial para la salud ocular. [ 174 ]
Fabricantes y usos comerciales



Casi todos los fabricantes de OLED dependen de equipos de deposición de materiales fabricados únicamente por un puñado de empresas, [ 175 ] la más notable es Canon Tokki , una unidad de Canon Inc., aunque Ulvac y Sunic System también son notables. [ 176 ] [ 177 ] Se informa que Canon Tokki tiene un casi monopolio de las gigantescas máquinas de vacío para la fabricación de OLED, notables por su tamaño de 100 metros (330 pies) . [ 178 ] Apple ha confiado exclusivamente en Canon Tokki en su intento de introducir sus propias pantallas OLED para los iPhones lanzados en 2017. [ 179 ] Los materiales electroluminiscentes necesarios para los OLED también son fabricados por un puñado de empresas, algunas de ellas son Merck, Universal Display Corporation y LG Chem. [ 180 ] Las máquinas que aplican estos materiales pueden operar continuamente durante 5 a 6 días y pueden procesar un sustrato madre en 5 minutos. [ 181 ]
Las pantallas OLED son fabricadas principalmente por Samsung Display y LG Display. [ 177 ] La tecnología OLED se utiliza en aplicaciones comerciales como pantallas para teléfonos móviles y reproductores multimedia digitales portátiles , radios de coche y cámaras digitales , entre otros, así como en iluminación. [ 182 ] Estas aplicaciones de pantallas portátiles favorecen la alta emisión de luz de las OLED para la legibilidad bajo la luz solar y su bajo consumo de energía. Las pantallas portátiles también se utilizan de forma intermitente, por lo que la menor vida útil de las pantallas orgánicas no supone un problema. Se han fabricado prototipos de pantallas flexibles y enrollables que utilizan las características únicas de las OLED. También se están desarrollando aplicaciones en letreros flexibles e iluminación. [ 183 ] La iluminación OLED ofrece varias ventajas sobre la iluminación LED, como una iluminación de mayor calidad, una fuente de luz más difusa y formas de panel. [ 182 ] Philips Lighting ha puesto a disposición en línea muestras de iluminación OLED bajo la marca "Lumiblade" [ 184 ] y Novaled AG, con sede en Dresde, Alemania, presentó una línea de lámparas de escritorio OLED llamada "Victory" en septiembre de 2011.
La primera pantalla OLED en un teléfono celular fue el Motorola Timeport P8767 en 2000, [ 185 ] aunque esta tecnología no se adoptó ampliamente hasta unos años después, apareciendo en muchos teléfonos celulares Motorola y Samsung de color y plegables , así como en algunos modelos HTC , LG y Sony Ericsson . [ 186 ] Nokia introdujo teléfonos móviles OLED a finales de la década de 2000, incluyendo el N85 y el N86 8MP , ambos con una pantalla AMOLED. La tecnología OLED también se puede encontrar en reproductores de medios digitales como el Creative ZEN V , el iriver clix , el Zune HD y la serie Sony Walkman X.
El smartphone Nexus One de Google y HTC incluye una pantalla AMOLED, al igual que los teléfonos Desire y Legend de HTC . Sin embargo, debido a la escasez de pantallas fabricadas por Samsung, algunos modelos de HTC utilizarán pantallas SLCD de Sony en el futuro, [ 187 ] mientras que el smartphone Nexus S de Google y Samsung utilizará "Super Clear LCD" en algunos países. [ 188 ]
Las pantallas OLED se utilizaron en relojes fabricados por Fossil (JR-9465) y Diesel (DZ-7086). Otros fabricantes de paneles OLED incluyen Anwell Technologies Limited (Hong Kong), [ 189 ] AU Optronics (Taiwán), [ 190 ] Chimei Innolux Corporation (Taiwán), [ 191 ] LG (Corea), [ 192 ] y otros. [ 193 ]
DuPont declaró en un comunicado de prensa en mayo de 2010 que podía producir un televisor OLED de 50 pulgadas en dos minutos con una nueva tecnología de impresión. Si se pudiera aumentar la producción, el costo total de los televisores OLED se reduciría considerablemente. DuPont también afirma que los televisores OLED fabricados con esta tecnología más económica pueden durar hasta 15 años si se dejan encendidos durante un día normal de ocho horas. [ 194 ] [ 195 ]
El uso de OLEDs puede estar sujeto a patentes propiedad de Universal Display Corporation , Eastman Kodak , DuPont , General Electric , Royal Philips Electronics , numerosas universidades y otros. [ 196 ] Para 2008, miles de patentes asociadas con OLEDs provenían de grandes corporaciones y pequeñas empresas tecnológicas. [ 41 ]
Los fabricantes han utilizado pantallas OLED flexibles para crear pantallas curvas como la del Galaxy S7 Edge , pero no en dispositivos que los usuarios pudieran flexionar. [ 197 ] Samsung demostró una pantalla enrollable en 2016. [ 198 ]
El 31 de octubre de 2018, Royole , una empresa china de electrónica, presentó el primer teléfono con pantalla plegable del mundo con una pantalla OLED flexible. [ 199 ] El 20 de febrero de 2019, Samsung anunció el Samsung Galaxy Fold con una pantalla OLED plegable de Samsung Display, su filial de propiedad mayoritaria. [ 200 ] En el MWC 2019, el 25 de febrero de 2019, Huawei anunció el Huawei Mate X con una pantalla OLED plegable de BOE . [ 201 ] [ 202 ]
En la década de 2010 también se observó la adopción generalizada de la tecnología de seguimiento de línea de puerta en píxel (TGP), que traslada los circuitos de control de los bordes de la pantalla al espacio entre los píxeles de la misma, lo que permite biseles estrechos. [ 203 ]
En 2023, la startup alemana Inuru anunció la fabricación de OLED de bajo costo con impresión para aplicaciones de embalaje y moda. [ 204 ]
Moda
Los textiles que incorporan OLED representan una innovación en el mundo de la moda y ofrecen una forma de integrar la iluminación para llevar objetos inertes a un nivel completamente nuevo en el ámbito de la moda. Se espera combinar la comodidad y el bajo costo de los textiles con las propiedades de iluminación y el bajo consumo energético de los OLED. Si bien este escenario de ropa iluminada es muy plausible, aún existen desafíos que representan un obstáculo. Algunos problemas incluyen: la vida útil del OLED, la rigidez de los sustratos de lámina flexible y la falta de investigación en la creación de textiles fotónicos más similares a la tela. [ 205 ]
Automotor
El número de fabricantes de automóviles que utilizan pantallas OLED aún es reducido y se limita al segmento de gama alta del mercado. Por ejemplo, el Lexus RX de 2010 incorpora una pantalla OLED en lugar de una pantalla TFT-LCD.
Un fabricante japonés, Pioneer Electronic Corporation, produjo los primeros estéreos para automóviles con una pantalla OLED monocromática, que también fue el primer producto OLED del mundo. [ 206 ] El Aston Martin DB9 incorporó la primera pantalla OLED automotriz del mundo, [ 207 ] que fue fabricada por Yazaki , [ 208 ] seguida por el Jeep Grand Cherokee 2004 y el Chevrolet Corvette C6. [ 209 ] El Hyundai Sonata 2015 y el Kia Soul EV utilizan una pantalla PMOLED blanca de 3,5 pulgadas.
Aplicaciones específicas de la empresa
Samsung

Para 2004, Samsung Display, una subsidiaria del mayor conglomerado de Corea del Sur y antigua empresa conjunta Samsung- NEC , era el mayor fabricante mundial de OLED, produciendo el 40% de las pantallas OLED fabricadas en el mundo, [ 210 ] y, a partir de 2010, tenía una participación del 98% del mercado mundial de AMOLED . [ 211 ] La compañía lidera el mundo de la industria OLED, generando 100,2 millones de dólares de los 475 millones de dólares de ingresos totales en el mercado mundial de OLED en 2006. [ 212 ] A partir de 2006, poseía más de 600 patentes estadounidenses y más de 2800 patentes internacionales, lo que la convertía en la mayor propietaria de patentes de tecnología AMOLED. [ 212 ]
Samsung SDI anunció en 2005 el televisor OLED más grande del mundo hasta ese momento, de 21 pulgadas (53 cm) . [ 213 ] Este OLED presentaba la mayor resolución de la época, con 6,22 millones de píxeles. Además, la compañía adoptó la tecnología de matriz activa por su bajo consumo de energía y alta resolución. Esto se superó en enero de 2008, cuando Samsung presentó el televisor OLED más grande y delgado del mundo hasta ese momento, de 31 pulgadas (78 cm) y 4,3 mm. [ 214 ]
En mayo de 2008, Samsung presentó un concepto de pantalla OLED ultradelgada de 12,1 pulgadas (30 cm) para portátiles, con una resolución de 1280 × 768 y una relación de contraste infinita. [ 215 ] Según Woo Jong Lee, vicepresidente del equipo de marketing de pantallas móviles de Samsung SDI, la compañía esperaba que las pantallas OLED se utilizaran en ordenadores portátiles ya en 2010. [ 216 ]
En octubre de 2008, Samsung presentó la pantalla OLED más delgada del mundo, también la primera en ser "plegable" y flexible. [ 217 ] Mide solo 0,05 mm (más delgada que el papel), pero un miembro del personal de Samsung dijo que es "técnicamente posible hacer el panel más delgado". [ 217 ] Para lograr este grosor, Samsung grabó un panel OLED que utiliza un sustrato de vidrio normal. El circuito de control estaba formado por TFT de polisilicio de baja temperatura. También se emplearon materiales EL orgánicos de bajo peso molecular. El número de píxeles de la pantalla es 480 × 272. La relación de contraste es 100 000:1 y la luminancia es 200 cd/m² . El rango de reproducción de color es 100 % del estándar NTSC.
En la Feria de Electrónica de Consumo (CES) de enero de 2010, Samsung presentó una computadora portátil con una gran pantalla OLED transparente con hasta un 40 % de transparencia [ 218 ] y una pantalla OLED animada en una tarjeta de identificación con foto. [ 219 ]
Los smartphones AMOLED de Samsung de 2010 utilizaron su marca registrada Super AMOLED , con el lanzamiento en junio de 2010 del Samsung Wave S8500 y el Samsung i9000 Galaxy S. En enero de 2011, Samsung anunció sus pantallas Super AMOLED Plus, que ofrecen varias ventajas sobre las pantallas Super AMOLED anteriores: matriz de franjas real (50 % más de subpíxeles), un formato más delgado, una imagen más brillante y una reducción del 18 % en el consumo de energía. [ 220 ]
En el CES 2012, Samsung presentó la primera pantalla de TV de 55" que utiliza tecnología Super OLED. [ 221 ]
El 8 de enero de 2013, en el CES, Samsung presentó un televisor OLED 4K Ultra S9 curvo único, que según afirman proporciona una "experiencia similar a IMAX" para los espectadores. [ 222 ]
El 13 de agosto de 2013, Samsung anunció la disponibilidad de un televisor OLED curvo de 55 pulgadas (modelo KN55S9C) en los EE. UU. a un precio de 8999,99 dólares. [ 223 ]
El 6 de septiembre de 2013, Samsung lanzó su televisor OLED curvo de 55 pulgadas (modelo KE55S9C) en el Reino Unido con John Lewis. [ 224 ]
Samsung presentó el teléfono inteligente Galaxy Round en el mercado coreano en octubre de 2013. El dispositivo cuenta con una pantalla de 1080p de 5,7 pulgadas (14 cm) que se curva en el eje vertical dentro de una carcasa redondeada. La compañía ha promocionado las siguientes ventajas: una nueva función llamada "Interacción Redondo" que permite a los usuarios ver información inclinando el teléfono sobre una superficie plana con la pantalla apagada, y la sensación de una transición continua al cambiar entre pantallas de inicio. [ 225 ]
Samsung lanzó una nueva línea de televisores OLED en 2022, la primera que utiliza esta tecnología desde 2013. [ 226 ] Utilizan paneles suministrados por Samsung Display; anteriormente, LG era el único fabricante de paneles OLED para televisores. [ 227 ]
Sony

El Sony CLIÉ PEG-VZ90 se lanzó en 2004, siendo la primera PDA en incorporar una pantalla OLED. [ 228 ] Otros productos de Sony que incorporan pantallas OLED incluyen la grabadora portátil de minidisc MZ-RH1, lanzada en 2006 [ 229 ] y la serie Walkman X. [ 230 ]
En la Feria de Electrónica de Consumo (CES) de Las Vegas de 2007 , Sony presentó dos modelos de televisores OLED: uno de 11 pulgadas (28 cm) con resolución de 960 × 540 y otro de 27 pulgadas (69 cm) con resolución Full HD de 1920 × 1080. [ 231 ] Ambos afirmaban tener una relación de contraste de 1.000.000:1 y un grosor total (incluidos los biseles) de 5 mm. En abril de 2007, Sony anunció que fabricaría 1000 televisores OLED de 11 pulgadas (28 cm) al mes para realizar pruebas de mercado. [ 232 ] El 1 de octubre de 2007, Sony anunció que el modelo XEL-1 de 11 pulgadas (28 cm) era el primer televisor OLED comercial [ 36 ] y que se lanzó en Japón en diciembre de 2007. [ 233 ]
En mayo de 2007, Sony presentó públicamente un vídeo de una pantalla OLED flexible de 2,5 pulgadas (6,4 cm) con un grosor de tan solo 0,3 milímetros. [ 234 ] En la exposición Display 2008, Sony demostró una pantalla de 3,5 pulgadas (8,9 cm) con un grosor de 0,2 mm y una resolución de 320 × 200 píxeles, y una pantalla de 11 pulgadas (28 cm) con un grosor de 0,3 mm y una resolución de 960 × 540 píxeles, una décima parte del grosor del XEL-1. [ 235 ] [ 236 ]
En julio de 2008, un organismo gubernamental japonés anunció que financiaría un proyecto conjunto de empresas líderes para desarrollar una tecnología clave para la producción de pantallas orgánicas de gran tamaño y bajo consumo energético. El proyecto involucra a un laboratorio y diez empresas, entre ellas Sony Corp. NEDO declaró que el objetivo era desarrollar una tecnología fundamental para la producción en masa de pantallas OLED de 40 pulgadas o más a finales de la década de 2010. [ 237 ]
En octubre de 2008, Sony publicó los resultados de una investigación realizada con el Instituto Max Planck sobre la posibilidad de comercializar pantallas flexibles, que podrían reemplazar a las pantallas LCD y de plasma rígidas. En última instancia, estas pantallas flexibles y transparentes podrían apilarse para producir imágenes 3D con relaciones de contraste y ángulos de visión mucho mayores que los productos existentes. [ 238 ]
Sony exhibió un prototipo de televisor OLED 3D de 24,5" (62 cm) durante la Feria de Electrónica de Consumo en enero de 2010. [ 239 ]
En enero de 2011, Sony anunció que la consola portátil PlayStation Vita (la sucesora de la PSP ) contaría con una pantalla OLED de 5 pulgadas. [ 240 ]
El 17 de febrero de 2011, Sony anunció su monitor de referencia profesional OLED de 25" (63,5 cm) dirigido al mercado de cine y postproducción de drama de alta gama. [ 241 ]
El 25 de junio de 2012, Sony y Panasonic anunciaron una empresa conjunta para crear televisores OLED de producción masiva de bajo costo para 2013. [ 242 ] Sony presentó su primer televisor OLED desde 2008 en el CES 2017 llamado A1E. Reveló otros dos modelos en 2018, uno en el CES 2018 llamado A8F y otro un televisor de la serie Master llamado A9F. En el CES 2019 presentaron otros dos modelos, uno el A8G y otro otro televisor de la serie Bravia llamado A9G. Luego, en el CES 2020 , revelaron el A8H, que era efectivamente un A9G en términos de calidad de imagen pero con algunas concesiones debido a su menor costo. En el mismo evento, también revelaron una versión de 48 pulgadas del A9G, lo que lo convierte en su televisor OLED más pequeño desde el XEL-1. [ 243 ] [ 244 ] [ 245 ] [ 246 ]
LG

El 9 de abril de 2009, LG adquirió el negocio de OLED de Kodak y comenzó a utilizar la tecnología OLED blanca. [ 247 ] [ 248 ] En 2010, LG Electronics produjo un modelo de televisor OLED, el 15EL9500 de 15 pulgadas (38 cm) [ 249 ] y había anunciado un televisor OLED 3D de 31 pulgadas (79 cm) para marzo de 2011. [ 250 ] El 26 de diciembre de 2011, LG anunció oficialmente el "panel OLED más grande del mundo de 55 pulgadas (140 cm) " y lo presentó en el CES 2012. [ 251 ] A finales de 2012, LG anunció el lanzamiento del televisor OLED 55EM9600 en Australia. [ 252 ]
En enero de 2013, LG comenzó a aceptar pedidos en Corea del Sur para un televisor OLED de 55 pulgadas. [ 253 ] En 2013, LG comercializó modelos de televisores OLED curvos, comenzando con pedidos anticipados en Corea del Sur para un televisor OLED curvo de 55 pulgadas antes de lanzamientos posteriores en Estados Unidos y Europa. [ 254 ] [ 255 ] [ 256 ] En agosto de 2014, LG presentó televisores OLED 4K de 65 y 77 pulgadas, con pedidos anticipados abiertos en Corea del Sur. [ 257 ] A partir de 2022, LG produce el televisor OLED más grande del mundo, de 97 pulgadas. [ 258 ] [ 259 ]
En enero de 2015, LG Display firmó un acuerdo a largo plazo con Universal Display Corporation para el suministro de materiales OLED y el derecho a utilizar sus emisores OLED patentados. [ 260 ] En 2015, LG Display anunció un plan de inversión de más de 10 billones de wones para una nueva planta de paneles OLED en Paju, Corea del Sur, con producción planificada en todos los segmentos de productos, incluyendo pantallas de televisión grandes y paneles OLED flexibles para relojes inteligentes y pantallas para automóviles. [ 261 ] En 2018, las autoridades chinas aprobaron el plan de LG Display para una fábrica de OLED en Guangzhou, China, una instalación diseñada para aumentar la producción de placas OLED a gran escala de 60 000 a 130 000 placas. [ 262 ] Para 2021, la fábrica de paneles de TV OLED Gen 8.5 de Guangzhou representaba más del 50 % de la producción total de paneles de TV WOLED de LG Display. [ 263 ] En 2022, LG Display completó la transición de su producción de paneles de TV OLED a OLED EX, una tecnología de panel OLED basada en deuterio utilizada en las nuevas pantallas de TV OLED fabricadas en sus plantas de Paju y Guangzhou. [ 264 ] En 2023, LG Display comercializó la tecnología de matriz de microlentes en sus paneles WOLED a través de su plataforma tecnológica META. [ 265 ] En 2024, LG Display acordó vender su participación en una planta de LCD de Guangzhou mientras continuaba produciendo paneles OLED de gran tamaño en China. [ 266 ] En 2026, LG Display presentó una iteración más de su tecnología WOLED de panel grande bajo el nombre Tandem WOLED, utilizando una estructura Primary RGB Tandem 2.0 mejorada. [ 267 ]
En la cadena de suministro de televisores OLED, los paneles de LG Display fueron utilizados por una gama más amplia de fabricantes de electrónica de consumo. Para 2022, LG Display suministró paneles OLED a más de 20 marcas de televisores, incluidas LG, Hisense, Sony, Panasonic, Philips y Vizio. [ 268 ] En enero de 2024, Samsung y LG Display firmaron un acuerdo de suministro a largo plazo de cinco años para paneles de TV WOLED, con entregas que comenzaron con 1 millón de unidades en 2024. [ 269 ]
La estructura delgada y flexible de los paneles OLED influyó en los diseños de los televisores de LG. En el CES 2017, la compañía presentó el LG Signature OLED W, conocido comúnmente como el "Wallpaper TV", un televisor OLED de pared conectado a una caja de componentes y altavoces independiente. [ 270 ] En el CES 2019, LG presentó un televisor OLED enrollable cuya pantalla podía retraerse en su base. [ 271 ]
Más allá de los televisores de consumo, LG ha utilizado la tecnología OLED en productos de pantallas comerciales. En 2019, LG lanzó una pantalla de señalización digital OLED transparente de 55 pulgadas en los Estados Unidos para aplicaciones comerciales que incluyen venta minorista y hostelería; la pantalla permitía mostrar video mientras los objetos e imágenes detrás de la pantalla permanecían visibles, y LG también mostró pantallas OLED comerciales de marco abierto que podían doblarse en el lugar de instalación. [ 272 ] Los paneles OLED de LG Display se han utilizado en pantallas para automóviles, incluidos paneles OLED flexibles adoptados en modelos Cadillac y Mercedes-Benz; en SID 2022, LG Display mostró un panel OLED automotriz de 34 pulgadas utilizado en el concepto de pantalla móvil ultra grande de Hyundai Mobis, y sus paneles OLED automotrices flexibles utilizaron una estructura de pila RGB de dos capas en tándem para mejorar la vida útil y la confiabilidad. [ 273 ] LG Display ha suministrado pantallas para teléfonos inteligentes a Apple. [ 274 ] En 2024, Apple comenzó a encargar pantallas OLED a BOE Technology y LG Display para un modelo de iPhone de menor costo, como parte de un cambio más amplio que se alejaba de las pantallas LCD en los iPhones. [ 275 ]
Novedades recientes (2026)
En 2026, LG introdujo varias innovaciones en su línea de productos OLED, incluyendo el sistema de imagen "Hyper Radiant Color Tech" y un diseño OLED "Wallpaper" actualizado. [ 276 ]
Tecnología de color hiperradiante
En 2026, LG presentó "Hyper Radiant Color Tech" como un sistema de imagen integrado para sus modelos de televisores OLED. Esta tecnología representa la última innovación de LG OLED, centrada en el brillo, los niveles de negro y el rendimiento sin reflejos [ 276 ].
Reflexión gratuita premium
El sistema incluye funciones para reducir la reflexión de la superficie en entornos luminosos. Intertek certificó la tecnología como "Reflection Free Premium" tras medir un valor de reflectancia inferior al 0,5 % a una longitud de onda de 550 nm. [ 277 ] Esta métrica tiene como objetivo mantener los niveles de contraste cuando la pantalla se utiliza en condiciones de alta luminosidad ambiental.
Negro perfecto siempre
La función "Perfect Black Always" garantiza que los niveles de negro se mantengan constantes independientemente del brillo ambiental. UL Solutions verificó que las pantallas mantienen niveles de negro inferiores a 0,24 nits al estar expuestas a 500 lux de luz ambiental, siguiendo los estándares de medición IDMS 11.5. [ 278 ]
Color perfecto
El componente "Perfect Color" se centra en la precisión y el volumen del color. La mayoría de los modelos OLED de 2026 admiten una fidelidad de color del 100 % y un volumen de color del 100 % con una luz ambiental de 500 lux. UL verificó este rendimiento, observando un nivel de consistencia del color superior al 99 % a medida que aumenta el brillo de la habitación. [ 279 ]
Potenciador de brillo
La función "Aumento de brillo" combina el procesador de IA alpha 11 con un algoritmo de mejora de luz. Este algoritmo analiza fotogramas individuales para aplicar una mejora de contraste localizada, que aumenta la luminancia de áreas específicas para mantener la visibilidad de los detalles en toda la pantalla. [ 276 ]
Fondo de pantalla de TV
En 2026, LG incorporó la serie OLED evo W6 a su línea de productos. Este modelo, con un grosor de aproximadamente 9 mm, está diseñado para montaje empotrado en pared y presenta un mayor grosor para una mayor rigidez estructural en comparación con la versión de 2017. Utiliza una caja Zero Connect independiente para las entradas y el procesamiento del hardware, que funciona a una distancia de hasta 10 m de la pantalla. [ 280 ]
LG comercializó el sistema como el primer televisor "verdaderamente inalámbrico" del mundo capaz de transmitir vídeo 4K a una frecuencia de actualización de 165 Hz sin necesidad de cableado físico. La serie W6 también incluye compatibilidad con audio multicanal y funciones para juegos, como la frecuencia de actualización variable (VRR) mediante NVIDIA G-SYNC y AMD FreeSync Premium. [ 276 ]
Mitsubishi
Lumiotec es la primera empresa del mundo que desarrolla y comercializa, desde enero de 2011, paneles de iluminación OLED de producción masiva con tal brillo y larga vida útil. Lumiotec es una empresa conjunta de Mitsubishi Heavy Industries, ROHM, Toppan Printing y Mitsui & Co. El 1 de junio de 2011, Mitsubishi Electric instaló una "esfera" OLED de 6 metros en el Museo de Ciencias de Tokio. [ 281 ]
Grupo Recom
El 6 de enero de 2011, la empresa tecnológica Recom Group, con sede en Los Ángeles, presentó la primera aplicación de pantalla pequeña para el consumidor de la tecnología OLED en el Consumer Electronics Show de Las Vegas. Se trataba de una pantalla OLED de 2,8" (7 cm) que se utilizaba como etiqueta de identificación de vídeo portátil. [ 282 ] En el Consumer Electronics Show de 2012, Recom Group presentó la primera bandera de micrófono de vídeo del mundo que incorporaba tres pantallas OLED de 2,8" (7 cm) en una bandera de micrófono estándar de emisora. La bandera de micrófono de vídeo permitía mostrar contenido de vídeo y publicidad en una bandera de micrófono estándar de emisora. [ 283 ]
Dell
El 6 de enero de 2016, Dell anunció el monitor OLED Ultrasharp UP3017Q en el Consumer Electronics Show de Las Vegas. [ 284 ] Se anunció que el monitor contaría con un panel OLED 4K UHD de 30 pulgadas (76 cm) con una frecuencia de actualización de 120 Hz, un tiempo de respuesta de 0,1 milisegundos y una relación de contraste de 400.000:1. El monitor se iba a vender a un precio de 4.999 dólares y se lanzaría en marzo de 2016, solo unos meses después. Al llegar finales de marzo, el monitor no se había lanzado al mercado y Dell no se pronunció sobre los motivos del retraso. Los informes sugirieron que Dell canceló el monitor porque la compañía no estaba satisfecha con la calidad de imagen del panel OLED, especialmente con la cantidad de deriva de color que mostraba cuando se veía desde los lados. [ 285 ] El 13 de abril de 2017, Dell finalmente lanzó al mercado el monitor OLED UP3017Q a un precio de $3499 ($1500 menos que su precio original anunciado de $4999 en el CES 2016). Además de la rebaja de precio, el monitor ofrecía una frecuencia de actualización de 60 Hz y una relación de contraste de 1 000 000:1. Desde junio de 2017, el monitor ya no está disponible para su compra en el sitio web de Dell.
Manzana
Apple comenzó a usar paneles OLED en sus relojes en 2015 y en sus portátiles en 2016 con la introducción de una barra táctil OLED en el MacBook Pro. [ 286 ] En 2017, Apple anunció la introducción de su iPhone X del décimo aniversario con su propia pantalla OLED optimizada con licencia de Universal Display Corporation. [ 287 ] Con la excepción de la línea iPhone SE , iPhone XR y iPhone 11, todos los iPhones lanzados desde entonces también han incluido pantallas OLED. En 2024, Apple anunció el iPad Pro de séptima generación , que presentaba un panel "OLED en tándem" [ 288 ] en un intento de aumentar el brillo del panel.
Nintendo
Un tercer modelo de la Nintendo Switch , un sistema de juegos híbrido, incorpora un panel OLED en lugar del panel LCD del modelo original . Anunciado en el verano de 2021, se lanzó el 8 de octubre de 2021. [ 289 ]
Aplicaciones diversas
sensores químicos
Se ha descubierto que los OLED pueden detectar oxígeno, hidrocarburos, inmunoensayos y glucosa [ 290 ] mediante fluorescencia y emisión de luz. La detección de oxígeno mediante OLED se realiza mediante fotoluminiscencia, electroluminiscencia y un fotodetector. La película sensora se coloca en un lado de un sustrato, y en el otro lado se coloca un ánodo transparente encima. Encima de esto se colocan capas orgánicas y, finalmente, un cátodo para completar el sensor. Se coloca un colorante para detectar la intensidad de la luz a una longitud de onda específica. Este colorante a menudo puede atenuar el oxígeno presente [ 291 ] lo que permite un cambio en la intensidad que es detectado por el fotodetector, que está encima del cátodo. [ 292 ] Los sensores de hidrocarburos funcionan para hidrocarburos alifáticos, más comúnmente metanol y etanol. [ 293 ] En una configuración similar a la de los dispositivos de detección de oxígeno, los OLED permiten que se emita una luz que puede relacionarse linealmente con la intensidad de la luz detectada por un fotodetector. Los inmunosensores detectan la presencia de inmunoensayos mediante la disminución de la fotoluminiscencia a medida que más anticuerpos interactúan con el sensor. [ 290 ] Los sensores de glucosa detectan la presencia de glucosa en la sangre mediante la detección de la glucosa oxidasa con los métodos de detección de oxígeno mencionados anteriormente, además de añadir múltiples colorantes fluorescentes, un colorante indicador y un colorante de referencia, ambos sensibles al oxígeno. [ 294 ] Otro método sería la detección de los subproductos del óxido de glucosa. [ 295 ]
Visión nocturna
Los OLED también se han utilizado para mejorar las gafas de visión nocturna. [ 296 ] La luz infrarroja cercana que se convierte en luz visible para el usuario a través de una pantalla se puede mejorar con la implementación de pantallas OLED. En 2024, un laboratorio de la Universidad de Michigan utilizó pantallas OLED para reducir el tamaño de las gafas. Normalmente, las gafas de visión nocturna funcionan con una relación 1:1 entre el número de fotones que entran y el número de fotones que emiten, pero este nuevo desarrollo permite una relación mayor de 1 fotón que entra por 5 fotones que emiten. Esto se debe a que la pantalla, al tener menos de 1 micrón de espesor, permite apilar las capas de la pantalla OLED, lo que resulta en una mayor salida. [ 296 ]
Investigación
La investigación sobre diodos orgánicos emisores de luz blanca comenzó antes de su uso en televisores OLED. [ 297 ] [ 298 ] En 1995, Junji Kido, Masato Kimura y Katsutoshi Nagai describieron un dispositivo electroluminiscente orgánico blanco multicapa. [ 298 ] Posteriormente, la investigación sobre OLED blancos examinó las estructuras del dispositivo, la eficiencia, la calidad del color y la extracción de luz. [ 297 ]
En 2002, Eastman Kodak y Sanyo Electric presentaron una pantalla OLED blanca con filtros de color. A diferencia de los prototipos OLED anteriores de Toshiba y Sony , que utilizaban puntos electroluminiscentes rojos, verdes y azules, el prototipo de Kodak y Sanyo empleaba luz de una capa electroluminiscente blanca que pasaba a través de filtros de color. [ 299 ]
El trabajo de LG Display en televisores OLED WRGB combinó placas base de transistores de película delgada de óxido, emisión OLED blanca, encapsulación en fase sólida y tecnologías de compensación para la producción de pantallas OLED de gran tamaño. [ 300 ]
En 2014, Mitsubishi Chemical Corporation (MCC), una subsidiaria de Mitsubishi Chemical Holdings , desarrolló un panel OLED con una vida útil de 30.000 horas, el doble que la de los paneles OLED convencionales. [ 301 ]
La búsqueda de materiales OLED eficientes ha sido ampliamente respaldada por métodos de simulación; es posible calcular propiedades importantes computacionalmente, independientemente de la entrada experimental, [ 302 ] [ 303 ] haciendo que el desarrollo de materiales sea más barato.
El 18 de octubre de 2018, Samsung presentó su hoja de ruta de investigación en el Foro Samsung OLED 2018. Esta incluía Huella dactilar en pantalla (FoD), Sensor bajo panel (UPS), Háptica en pantalla (HoD) y Sonido en pantalla (SoD). [ 304 ]
Varios proveedores también están investigando cámaras bajo pantallas OLED (cámaras bajo la pantalla). Según IHS Markit, Huawei se ha asociado con BOE , Oppo con China Star Optoelectronics Technology (CSOT) y Xiaomi con Visionox . [ 305 ]
En 2020, investigadores de la Universidad Tecnológica de Queensland (QUT) propusieron utilizar cabello humano , que es una fuente de carbono y nitrógeno, para crear pantallas OLED. [ 306 ]
En 2025, investigadores de la Universidad de Turku y la Universidad de Cornell desarrollaron un modelo que demostraba que los OLED de polaritones podrían mejorar drásticamente la eficiencia. Aprovechando los estados híbridos de luz y materia, los OLED de polaritones podrían aumentar la conversión del estado oscuro al brillante hasta 10 millones de veces. Este avance demostró el potencial del acoplamiento fuerte de una sola molécula, aunque su aplicación a gran escala seguiría siendo un desafío debido a la necesidad de nuevas arquitecturas de dispositivos o moléculas. [ 307 ]
Véase también
- Comparación de tecnologías de visualización
- Pantalla de emisión de campo : tecnología de pantalla plana.
- Pantalla plana : tecnología de visualización electrónica
- Electrónica flexible : montaje de dispositivos electrónicos en sustratos plásticos flexibles.
- diodo orgánico emisor de luz flexible
- Lista de tecnologías emergentes
- Lista de fabricantes de pantallas planas
- Electrónica molecular – Rama de la química y la electrónica
- Transistor orgánico emisor de luz : tipo de transistor que emite luz. Páginas que muestran descripciones breves de destinos de redirección.
- Electrónica impresa : dispositivos electrónicos creados mediante diversos métodos de impresión.
- Pantalla de puntos cuánticos : tipo de dispositivo de visualización
- Procesamiento rollo a rollo : proceso de fabricación de dispositivos electrónicos
- Esquema de color claro sobre oscuro : tipo de esquema de color. Páginas que muestran descripciones breves de destinos de redireccionamiento (Modo oscuro).
- Pantalla de emisión de electrones por conducción superficial – Pantalla CRT
- Pantalla LED
- microLED
- Mini LED
Notas
- ↑ La energía absorbida por un material se libera en forma de fotones. Generalmente, estos fotones contienen la misma energía o menos que la energía absorbida inicialmente. Este efecto es el que permite que los LED generen luz.
Referencias
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Lecturas adicionales
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- Müllen, Klaus (Ed.), Dispositivos orgánicos emisores de luz: síntesis, propiedades y aplicaciones . Wiley-VCH (2006). ISBN 3-527-31218-8
- Yersin, Hartmut (Ed.), OLEDs de alta eficiencia con materiales fosforescentes . Wiley-VCH (2007). ISBN 3-527-40594-1
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Enlaces externos
- OLED, LCD y TFT: construcción, diferencias, ventajas y desventajas. Archivado el 25 de mayo de 2021 en Wayback Machine. 8 de julio de 2020.
- Estructura y principio de funcionamiento de las pantallas OLED y electroluminiscentes. Archivado el 7 de octubre de 2019 en Wayback Machine.
- Introducción a la tecnología OLED del MIT (vídeo)
- Lista histórica de productos OLED desde 1996 hasta la actualidad.
- Inventos estadounidenses
- Polímeros conductores
- Dispositivos de visualización electrónica
- Tecnología de visualización
- Iluminación de bajo consumo
- electrónica flexible
- diodos emisores de luz
- Electrónica molecular
- diodos ópticos
- electrónica orgánica