1.-Introducción sus contribuciones en polímeros conductores. Es obligado

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Last updated: October 2, 2019

1.-IntroducciónEnel presente documento se desarrollará una explicación detalladaacerca de la tecnología OLED. He elegido este tema debido a que estatecnología, se está desarrollando a pasos agigantados ya quepresenta novedosas aplicaciones, las cuales hace algunos años eranprácticamente imposibles. Ahora son posibles con esta tecnología,se abarcará las ventajas presentadas con esta nueva tecnología ylas desventajas que esta presenta, aparte de la explicación de cómofuncionan dichos elementos, con su respectiva clasificación y lasdiferentes aplicaciones que esta tecnología presenta en laactualidad, además de sus respectivas ventajas y desventajas. 2.

-Historia del OLEDLosmateriales orgánicos han sido considerados tradicionalmente comoaislantes hasta que a finales de los años 50por Bernanose y sus colaboradores, sedemostró una débil conductividad eléctrica en moléculasorgánicas. La situación cambió cuando, en 1977, Chiangdescubrieron un significativo aumento de 11 órdenes de magnitud enla conductividad eléctrica de un polímero al introducir un halógenoen poliacetileno. Un nuevo término, el de “semiconductororgánico”, que se utiliza con frecuencia hoy en día, fue acuñadoespecíficamente para esta nueva clase de materiales conductores.Este descubrimiento, llevó a Heeger, MacDarmid y Shirakawa a laconsecución del premio Nóbel de Química en el año 2000 por suscontribuciones en polímeros conductores. Esobligado señalar que, ya durante los años 60, había sido referidalaelectroluminiscenciacontrolada por corriente en directa a partir de un monocristal deantraceno, en los trabajos de Pope y Helfrich y Schneider. Noobstante, por aquellas fechas, la aplicación a diodos orgánicosemisores de luz (OLEDs) se consideraba poco realista debido al altovoltaje de funcionamiento (mayor de 100 V para conseguir unaluminancia razonable) necesario para inyectar cargas en el cristalorgánico. Un gran avance se produjo en 1987 cuando Tang publicarondispositivos bicapa basados en películas moleculares depositadas porvapor, que consistían en una capa de transporte de huecos a base deuna diamina aromática y una capa emisora de trisaluminio, quegeneraban electroluminiscencia mayor de 1000 cd/m2 para un voltaje deoperación menor de 10 V. Este diseño bicapa se ha convertido en unhito y constituye la estructura prototipo en OLEDs.

La demostraciónpor Burroughes, en 1990, de la electroluminiscencia en polímerosconjugados fue decisiva para alentar la investigación y eldesarrollo en electroluminiscencia orgánica.3.-Estructura de OLED3.1.-EstructuraUnOLED está compuesto por dos finas capas orgánicas: una capa deemisión y una capa de conducción, que a la vez están comprendidasentre una fina película que hace de terminal ánodoyotra igual que hace de cátodo. En general estas capas están hechasde moléculas o polímeros que conducen la electricidad. Sus nivelesde conductividad eléctrica se encuentra entre el nivel de unaislador y el de un conductor, y por ello se los llamasemiconductores orgánicos.

Laelección de los materiales orgánicos y la estructura de las capasdeterminan las características de funcionamiento del dispositivo:color emitido, tiempo de vida y eficiencia energética.Fig1. Estructura de un OLED3.

2.-FuncionamientoSeaplica voltaje a través del OLED de manera que el ánodo seapositivo respecto del cátodo. Esto causa una corriente de electronesque fluye en sentido contrario de cátodo a ánodo. Así, el cátododa electrones a la capa de emisión y el ánodo los sustrae de lacapa de conducción.Seguidamente,la capa de emisión comienza a cargarse negativamente (por exceso deelectrones), mientras que la capa de conducción se carga con huecos(por carencia de electrones). Las fuerzas electrostáticas atraen alos electrones y a los huecos, los unos con los otros, y serecombinan (en el sentido inverso de la carga no habríarecombinación y el dispositivo no funcionaría). Esto sucede máscerca de la capa de emisión, porque en los semiconductores orgánicoslos huecos se mueven más que los electrones (no ocurre así en lossemiconductores inorgánicos).Larecombinación es el fenómeno en el que un átomo atrapa unelectrón.

Dicho electrón pasa de una capa energética mayor a otramenor, liberándose una energía igual a la diferencia entre energíasinicial y final, en forma de fotón.Larecombinación causa una emisión de radiación a una frecuencia queestá en la región visible, y se observa un punto de luz de un colordeterminado. La suma de muchas de estas recombinaciones, que ocurrende forma simultánea, es lo que llamaríamos imagen.Principiode funcionamiento de OLED: 1. cátodo (-), 2. capa de emisión, 3.emisión de radiación (luz), 4.

capa de conducción, 5. ánodo (+).Fig2. Principio de funcionamiento del OLED4.-Tipos de OLEDPuedeparecer que solo es uno el tipo de pantallas que usan OLED comotecnología para mostrar las imágenes, pero son varias lastecnologías que existen. Estos dispositivos tienen en común que lapelícula emisora de luz está compuesta por materiales orgánicos,tanto con polímeros conductores o con moléculas pequeñasconductoras pero cada tipo posee características diferentes como elconsumo energético, dimensiones, definición del color y estructurade fabricación. 4.1.

-ElOLED de matriz pasiva o PMOLED LosPMOLED tienen tanto el cátodo como el ánodo en forma de tiras decapas orgánicas, estas tiras están dispuestas perpendicularmentesobre el ánodo solo siendo separadas por las capas orgánicas.Cadaintersección de las tiras del ánodo y cátodo determina un píxel,para poder emitir luz existe un circuito externo que suministracorriente a cada tira independientemente de las demás esto hace queun píxel se encienda o permanezca apagado. El brillo de cada píxeles proporcional a la cantidad de corriente aplicada. Los PMOLED sonde fácil fabricación, pero consumen más energía que otros tiposde OLED, esto se debe principalmente a la energía necesaria paraactivar el circuito externo.Seha observado que en la práctica los PMOLED son más eficientes parael texto y los iconos pequeños por lo que son usados para teléfonoscelulares, PDA, dispositivos MP3, displays de vehículos y otrasmuchas aplicaciones donde se requiera pantallas pequeñas.

Fig3. El OLED de matriz pasiva o PMOLED4.2.-El OLED de matriz activa o AMOLED Unapantalla AMOLED tiene capas completas de cátodos, moléculasorgánicas y ánodos, donde una matriz es formada por losrecubrimientos de la capa del ánodo y una película fina detransistor (TFT). El transistor es el circuito que determina quépíxeles permanecen encendidos para formar una imagen. Los AMOLEDconsumen menos energía que los PMOLED, ya que el arreglo TFT consumeuna pequeña cantidad de energía y elimina la necesidad de usar uncircuito externo.

Además, también tienen velocidades altas derestauración de imagen, por lo que son convenientes para vídeo. Enel campo en donde mejor se desenvuelven los AMOLED son monitores decomputadora, pantallas grandes de TV y carteleras electrónicas.Fig4.

El OLED de matriz activa o AMOLED 4.3.-SM-OLED(Small-Molecule OLED)Estetipo de OLED se basa en una tecnología desarrollada por la compañíaEastman Kodak. Al hablar de moléculas pequeñas, se quiere decir quela manipulación de éstas es muy frágil y no pueden tener unaconsistencia estable sin un soporte que lo sostenga, de ahí quedeban prepararse mediante un proceso de encapsulado.

La producciónde pantallas con moléculas pequeñas requiere una deposición alvacio de éstas que se consigue mediante un proceso de produccióneconómicamente costoso comparado con otras técnicas. Usualmente seutilizan sustratos de vidrio para poder hacer el vacio causandolimitaciones en su flexibilidad, aunque las pequeñas moléculas sísean flexibles. Características:? Consumoenergético menor a los LEDs convencionales. ? Laluz proporcionada es más brillante, haciendo que los colores seanmás vivos. ? Lasdimensiones de este tipo de pantallas OLED son relativamente pequeñasya que la fabricación es compleja y el coste es alto. ? Suflexibilidad es limitada ya que el sustrato donde se deposita poseeflexibilidad casi nula, aunque las propias moléculas sean flexibles.

4.4.-PLED(Polymer LED)LosPLEDs han sido desarrollados por la Cambridge Display Technology. Sebasan en un polímero conductivo electroluminiscente que emite luzcuando recorre una corriente eléctrica por sus terminales. Seutiliza una película de sustrato muy delgada y se obtiene unapantalla de gran intensidad de color que requiere muy poca energíaen comparación con la luz emitida. A diferencia de los SM-OLED, elvacio no es necesario y los polímeros pueden aplicarse sobre elsustrato mediante una técnica derivada de la impresión de tintacomercial, llamada inkjet. Los PLED pueden ser producidos de maneraeconómica y el sustrato utilizado puede ser flexible, como unplástico PET (Tereftalatode polietileno).Características:? Consumoenergético menor a los SM-OLEDs.

Necesita poca energía paraproporcionar una cantidad de luz brillante e intensa. ? Susdimensiones pueden ser elevadas. Posibilidad de hacer hojas grandesdel material y adecuadas para displays de pantalla grande. ? Lospolímeros conductores y electroluminiscente son más fáciles defabricar y su coste es menor que el del SM-OLED. ? Tieneposibilidad de ser flexible, si el sustrato donde se deposite tieneesa propiedad.

Para este tipo de OLED el sustrato puede ser plásticoya que no necesita ningún tratamiento especial para que funcionecomo en los SMOLED. 4.5.-TOLED (Transparent OLED) Estetipo de OLEDs son transparentes y solo contienen componentes quepermiten el paso de la luz a través de ellos (ánodo, cátodo ysustrato).

Cuando la pantalla TOLED está apagada, proporciona hastaun 85% de transparencia y cuando esta activada, son capaces de emitirluz por su cara anterior, posterior o por ambas. Los TOLEDs heads-up(pantalla de visualización frontal) puede mejorar mucho elcontraste, por lo que es mucho más fácil ver la muestra de latecnología sunlight (dispositivos implementados con sustratoantirreflejante eliminando molestos reflejos causados por la luz delsol), la cual permite la transparencia. Los TOLEDs también estánconstruidos de acuerdo con su aplicación y el área de visión. Éstapuede ser utilizada en pantallas Head-up, ventanas inteligentes oaplicaciones de realidad aumentada. Características:? Elsustrato necesario para su construcción tiene que ser transparente,y con la opción de ser flexible o no. ? Suconsumo energético es relativamente más alto que los anteriorestipos de OLED.

? Susdimensiones pueden ser relativamente grandes, como ventanas opequeños carteles para camisetas. ? Elcontraste de luz es mucho mejor que cualquier otro tipo ya que cuentacon la luz natural del ambiente. Fig5.

TOLED (Transparent OLED) 4.6.-SOLED(Stacked OLED) LosSOLED utilizan una arquitectura de píxel novedosa que se basa enalmacenar subpíxeles rojos, verdes y azules con transparencias, unosencima de otros en vez de disponerlos a los lados como sucede demanera normal en los TRC y LCD.

El SOLED permite escalas deintensidad, color y escala de grises, para ajustar independiente paraalcanzar la máxima intensidad y calidad de color. Las mejoras en laresolución de las pantallas se triplican y se realza por completo lacalidad del color. 4.7.-FOLED (Flexible OLED) Estetipo de OLED se caracteriza por su flexibilidad. Está fabricado conun sustrato metálico o plástico muy flexible, ligero y duradero. Suestructura también contiene un empaquetado y encapsulado que protegeal OLED de los efectos degradantes del agua y el oxígeno. Esta capaestá sellada al dispositivo mediante una resina epoxi ultravioletacon el fin de que este material pueda absorber agua o sustanciasresiduales que quieran atravesarlo.

Los FOLED están construidossobre películas plásticas ópticamente claras y hojas metálicas yflexibles pero los sustratos flexibles utilizados, imponendificultades de temperatura o degradación. Sin embargo, lossustratos metálicos más flexibles proporcionan mejores resultadosen rendimiento, variabilidad de temperatura y rentabilidad. Este tipode OLED se puede utilizar para aplicaciones como teléfonos móvileso confección de ropa “inteligente”· Esta tecnología aun estáen desarrollo por la complejidad deencontrar materiales acorde con sus características. Características:? Suestructura posee materiales flexibles. ? Suconsumo energético es menor que un LED convencional pero losmateriales no son muy resistentes con respecto a su funcionamiento. ? Susdimensiones son pequeñas ya que de momento, a causa de susmateriales, no se pueden construir displays de áreas mayores. 4.8.

-WOLED (White OLED) Estetipo de OLED emite luz blanca mediante el conjunto de tres capascontiguas o superpuestas correspondientes a los colores primarios:rojo, verde y azul; que en su conjunto forman un pixel. Para formarel color blanco del pixel, las capas RGB deben estar a máximapotencia, así, a partir de la mezcla aditiva de colores, se formaráun color blanco más brillante, más uniforme y más eficienteenergéticamente que la emitida por luz fluorescente. Los WOLEDspueden fabricarse en grandes placas, pudiendo sustituir las lucesfluorescentes que se utilizan actualmente para uso cotidiano en loshogares y edificios. También, su uso podría reducir parcialmentelos costes de energía para el alumbrado urbano. Características:? Suestructura está formada por capa de película RGB, para en suconjunto, formar el color blanco.

? Suconsumo energético es más eficiente que el consumo de energíaemitida por las luces fluorescentes. ? Sepuede construir en grandes hojas, pudiendo sustituir las luces quecotidianamente se usan. ?Laluz emitida es más brillante ymás uniforme. La calidad del blanco es de color verdadero.

5.-Ventajas y Desventajas5.1.-VentajasLasprincipales ventajas que presenta esta tecnologia es el bajo consumode energia y la flexibilidad que esta presenta, es decir, sontotalmente maleables y pueden adopter cualquir forma, pero a mas deestas ventajas, se presentan las siguientes: 5.1.1.-Más delgados y flexiblesPoruna parte, las capas orgánicas de polímeros o moléculas de losOLED son más delgadas, luminosas y mucho más flexibles que lascapas cristalinas de un LED o LCD.

Por otra parte, en algunastecnologías el sustrato de impresión de los OLED puede ser elplástico, que ofrece flexibilidad frente a la rigidez del cristalque da soporte a los LCDs o pantallas de plasma. 5.1.2.

-MáseconómicosEngeneral, los elementos orgánicos y los sustratos de plástico seránmucho más económicos. También, los procesos de fabricación deOLED pueden utilizar conocidas tecnologías de impresión de tinta(en inglés, conocida como inkjet),hecho que disminuirá los costes de producción. 5.1.3.-Brilloy ContrasteLospíxeles de OLED emiten luz directamente. Por eso, respecto a losLCDs posibilitan un rango más grande de colores y contraste.

5.1.4.-MenosconsumoLosOLED no necesitan la tecnología backlight,es decir, un elemento OLED apagado realmente no produce luz y noconsume energía, a diferencia de los LCD que no pueden mostrar unverdadero “negro” y lo componen con luz consumiendo energíacontinuamente. Así, los OLED muestran imágenes con menos potenciade luz, y cuando son alimentados desde una batería pueden operarlargamente con la misma carga. 5.1.

5.-Másescalabilidad y nuevas aplicacionesLacapacidad futura de poder escalar las pantallas a grandes dimensioneshasta ahora ya conseguidas por los LCD y, sobre todo, poder enrollary doblar las pantallas en algunas de las tecnologías OLED que lopermiten, abre las puertas a todo un mundo de nuevas aplicaciones queestán por llegar. 5.1.

6.-Mejorvisión bajo ambientes iluminadosAlemitir su propia luz, una pantalla OLED, puede ser mucho mas visiblebajo la luz del sol, que una LCD. 5.2.

-DesventajasAunquelas ventajas que presenta esta tecnología son grandes desdecualquier punto de vista, también presenta desventajas sumamentegrandes, por el hecho de ser elementos orgánicos, lo que ocasionadichas desventajas, siendo estas: 5.2.1.-Tiempos de vida cortos Lascapas OLED verdes y rojas tienen largos tiempos de vida, sin embargola capa azul no es tan duradera, actualmente tienen una duracióncercana a las 14.000 horas (8 horas diarias durante 5 años), esteperiodo de funcionamiento es mucho menor que el promedio de los LCDque dependiendo del modelo y del fabricante pueden llegar a las60.000 horas.

5.2.2.-Procesode fabricación caroActualmentela mayoría de tecnologías OLED están en proceso de investigación,y los procesos de fabricación (sobre todo inicialmente) soneconómicamente elevados. 5.

2.3.-AguaElagua puede fácilmente estropear en forma permanente los OLED, ya queel material es orgánico, su exposición al agua, tiende a acelerarel proceso de biodegradación, es por esto que el material orgánicode una OLED, suele venir protegido, y aislado del ambiente, por loque la pantalla es totalmente resistente a ambientes húmedos.. 5.2.4.

-Impacto medioambientalLoscomponentes orgánicos (moléculas y polímeros) se ha visto que sondifíciles de reciclar (alto coste, complejas técnicas). Ello puedecausar un impacto al medio ambiente muy negativo en el futuro. 5.

2.5.-Problemas de equilibrio con los coloresElmaterial utilizado para producir OLED de color azul claro degradamucho más rápidamente que los materiales que producen otroscolores, por lo que el usuario cada vez que note estos desequilibriostendrá que ajustar con el mando del elemento los colores paraacceder a una calidad de imagen optima, por lo que el confort se vedisminuido y esto para el usuario es lo mas importante al momento deadquirir un objeto. 6.- Ámbitos de aplicación6.1.

-AplicacionesdomesticasLasaplicaciones domésticas son las más comunes para el uso de losdispositivos OLED. Se podría decir que, ya que son dispositivosemisores luz, su función es la de iluminar y para ello se fabricanluminarias principalmente de luz blanca. En este campo, también escomún la fabricación de todo tipo de pantallas, ya sea a pequeñaescala, como las pantallas de móvil, o a gran escala, como pantallasde televisor. Como por ejemplo:-TelevisoresSamsung OLED -LuminariasOLED.

Variascompañías utilizan este tipo de diodos para crear una nuevageneración de bombillas y sistemas de iluminación. El rendimiento yel brillo de estas bombillas es mayor que la de cualquier bombillaincandescente o fluorescente y, además, gracias a su estructura ygrosor, se pueden aplicar a las industrias textiles, electrónica deconsumo, muebles o decoración. Unade las ideas más interesantes es la llamada “ventanatransparente”. La estructura actuaría como un vidrio de cualquierventana durante el día permaneciendo totalmente transparente,mientras que cuando oscurece, la ventana se ilumina y actúa como unapotente luminaria. Fig6. Ventana TransparenteAunqueesta idea puede tener un futuro prometedor, estas compañías estánintentando mejorar el prototipo en aspectos como el aislamientotérmico y sonoro.

6.2.-AplicacionesautomovilísticasLosdispositivos OLED aplicados al área automovilística, principalmentese centran en la iluminación exterior e interior de formadecorativa, es decir, la luces principales de iluminación (posición,corta y larga distancia) no son compatibles con estos dispositivos.Como por ejemplo:? Sistemasde iluminación, Audi Lafábrica automovilística alemana Audi, ha desarrollado un sistema deiluminación basado en la tecnología OLED. Consiste un panelcompleto de este tipo de LED adherido a la carrocería del cocheadaptándose a su forma y capaz de convertirse en una fuente de luzdecorativa.

Debido a su reducido grosor permite la superposición devarias capas para producir un efecto de colores mixtos, pudiéndoseincluso alcanzar el color blanco y consiguiéndose un aspecto visualhomogéneo. Esta característica no sería posible utilizando unsistema de LEDs actual. Fig7. Decoración OLED exterior de Audi. 7.-ConclusiónAlrealizar este documento, seha podido llegar a las siguientes conclusiones: -Latecnología OLED esta desplazando poco a poco a las tecnologíasactuales como son la LCD y Plasma.

-Lainvestigación realizada en esta tecnología presenta grandes costosde dinero y el impacto ambiental que produce es grave, por lo que seve complicada su utilización si no se encuentra una solucióninmediata a este problema. -Loscostos para poder adquirir esta tecnología son elevados, a pesar deser materiales de bajo costo, la manufactura de los mismos presentaun alto costo. -Elfuncionamiento de la tecnología OLED es relativamente sencillo y defácil comprensión, por lo que en un futuro representara una plazamuy buena de trabajo y de extraordinaria remuneración económica. 8.-Bibliografía-http://www.monografias.com/trabajos96/pantallas-oled/pantallas-oled.shtml#tiposdeola-https://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_org%C3%A1nico_de_emisi%C3%B3n_de_luz-https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/29012/Memoria.pdf-http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/la-tecnologia-oled/la-tecnologia-oled.pdf

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