OLED, las pantallas del mañana / OLED, the screens of tomorrow

Autor: Isabel Cristina López Sardiñas / c_info@myb.jovenclub.cu

Resumen: Se aborda el tema de las pantallas de visualización, sus tipologías, funcionamiento, desarrollo más reciente particularizando en la más novedosa: la OLED (diodo orgánico de emisión de luz). De esta última se conocerá las ventajas y limitaciones, algunos de los proyectos tecnológicos que la utilizan y qué se espera de ella en el futuro.

Palabras Claves: Diodos, pixeles, plasma, materiales orgánicos, luz, electricidad.

Abstract: In this article the issue of display screens, their types, operation, more recently developed specially focusing on the newest addressed. Of the latter the advantages and limitations, some of the technological projects that use it and what is expected of her in the future be known.

Keywords: Diodes, pixels, plasma, organic materials, light, electricity.

Introducción

En las «pantallas de visualización» se representan textos, números, gráficos, sonidos, imágenes y videos. Sus técnicas van desde la de tubos de rayos catódicos hasta algunas más recientes dentro de las que pudiera mencionarse:

Las pantallas de plasma: de formato grande, basado en dos cristales o paneles con pequeñas celdas colocadas entre ellos que a su vez, contienen una mezcla de gases noble. Al estimularlo eléctricamente se forma el plasma. Sustancia fluorescente capaz de emitir luz y que, en su momento fue algo sensacional pero, por su precio y su escasa existencia en el mercado se hace poco práctico.

Las pantallas de Cristal Líquido (LCD): están formado por píxeles que se sobreponen a una fuente de luz, los píxels se dividen en tres colores (rojo, verde y azul). Cada subpíxel se puede controlar con el fin de lograr miles o millones de posibles colores. Cuentan con gran extensión en el mercado, pero su limitación es el tamaño pues en formatos grandes se observa pérdida de calidad de la imagen. Por otra parte el reflejo de los rayos del sol afectan considerablemente el contraste y el brillo.

LED: iguales a los LCD pero con un cambio en su sistema de retroiluminación, poseen un panel posterior formado por diodos LED, esta forma de construcción permite reducir su grosor y ofrece una mejor gama de colores brillantes y buenos contrastes.

OLED: son las que se detallaran en lo adelante por considerarse La pantalla del mañana.

El objetivo de este artículo es motivar al estudio de la tecnología OLED; aunque estas pantallas no se fabrican en Cuba y es posible que demoren en aparecer en el mercado, se considera importante al menos tener una idea de cómo funcionan para poder comprender el mundo que es cada vez más tecnológico.

Desarrollo

Después de estudiar numerosos artículos de Internet relacionados con estas pantallas, se considera que los fundamentos sobre la tecnología OLED serían un tema muy interesante para estudiantes de Física, Química, Ciencia de Materiales, Ingeniería Química, Ingeniería Electrónica e Ingeniería de Telecomunicación, entre otros. Los interesados pudieran consultar el sitio: http://www.oled-info.com para más información.

Se comenzará por citar algunos conceptos necesarios para entender lo que se pretende explicar.

Los materiales orgánicos son un esqueleto de átomos de carbono (C), enlazados con simples, dobles y triples enlaces. Cuando está formado por muchas unidades moleculares o monómeros de simples y dobles enlaces alternados, el compuesto se denomina polímero conjugado.

El grafeno, procedente del carbono, es uno de los materiales que revolucionará la electrónica.

Los LEDs son diodos inorgánicos que transforman la corriente eléctrica en luz y un diodo orgánico de emisión de luz.

OLED (Organic Light-Emitting Diode), es un diodo que se basa en una capa electroluminiscente formada por una película de componentes orgánicos que reaccionan a una determinada estimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos, o sea que ambos diodos, los LED y los OLED, ante la presencia electricidad emiten luz, su diferencia es la naturaleza inorgánica y orgánica.

Haciendo un poco de historia se encontró que los materiales orgánicos en la electrónica eran considerados como aislantes, no fue hasta 1977 que Heeger, MacDarmid y Shirakawa descubrieron una nueva clase de materiales conductores probando un significativo aumento de 11 órdenes de magnitud en la conductividad eléctrica de un polímero. El nuevo término sería ¨Semiconductor Orgánico¨ y representó un premio Nobel de Química en el año 2000 para sus descubridores.

Para este estudio sirvió como marco teórico la electroluminiscencia controlada por corriente directa a partir de un monocristal de antraceno, en los trabajos de Pope, Helfrich y Schneider, para entonces se necesitaba demasiado voltaje para activar la luminiscencia en el cristal orgánico. Ya para 1987 la ciencia resuelve este problema cuando Tang descubre dispositivos bicapa basados en películas moleculares depositadas por vapor, que generaban electroluminiscencia mayor de 1000 cd/m2 para un voltaje de operación menor de 10 V.

Estos dos avances de la ciencia han sido imprescindibles para el desarrollo de la electroluminiscencia orgánica.

Existen diferentes tipos de OLED:

• SM-OLED (Small-molecule OLED)
• PLED (Polymer Light-Emitting Diodes)
• TOLED (Transparent OLED)
• SOLED (Stacked OLED)

Independientemente a las tecnologías anteriores, las pantallas OLED se activan según el método de conducción de la corriente que usen:

• PMOLED de matriz pasiva, tienen tanto el cátodo como el ánodo en forma de tiras de capas orgánicas, estas tiras están dispuestas perpendicularmente sobre el ánodo solo siendo separadas por las capas orgánicas. Estas pantallas suelen ser pequeñas y se utilizan para mostrar los datos de caracteres o iconos pequeños: que se utilizan en los reproductores de MP3, sub pantallas de teléfonos móviles, etc.
• AMOLED de matriz activa, formada por capas completas de cátodos, moléculas orgánicas y ánodos con recubrimientos de una película fina de transistor (TFT). El transistor es el circuito que determina qué píxeles permanecen encendidos para formar una imagen y gracias a él se consume menos energía. Estas pantallas no tienen límite de tamaño lo que las hace superiores en calidad y son usadas en un mayor número de equipos.

Independientemente a la diversidad de técnicas usadas, el principio de funcionamiento es el mismo. Emisiones de electrones desde el cátodo (-) y recepción de los mismos por el ánodo (+), causando que la placa de emisión se cargue negativamente y la de conducción se cargue con huecos por la carencia de los electrones. La recombinación hacia los huecos causa una radiación de frecuencia en la región visible, observándose un punto de luz de determinado color. La imagen se forma por la sumatoria simultánea de estas recombinaciones.

La naturaleza orgánica de estos diodos permite construir pantallas con mayor amplitud del ángulo de visión, más delgadas gracias a las finas capas de polímeros o moléculas de los OLED, además de ser más luminosas y mucho más flexibles, sobre todo si el sustrato de impresión de los OLED fuese plástico.

En este mismo orden podemos agregar que son más económicos por el costo de los elementos para su fabricación y de los procesos de fabricación en especial si se utilizan impresión de tinta. Además de consumir menos energía ya que el color negro se representa de forma muy peculiar. Se dice que representan un negro intenso que hace que resalten todos los demás colores puesto que las tecnologías anteriores componen el negro con luz y los OLED lo representan con elementos apagados que no emiten luz, ni consumen energía. Esto, unido a que los píxeles de OLED emiten luz directamente o sea generan su propia luz, hace que la calidad de la imagen sea muy superior, con más brillo, contraste y gama de colores. Estas características también proporcionan mejor visión en presencia de iluminación solar.

Contradictoriamente de la misma forma que la naturaleza orgánica de estos diodos proporciona las ventajas antes mencionadas, también son responsables de las desventajas ya que el material orgánico puede ser estropeado por el agua, acelerando el proceso de biodegradación, por lo que suelen venir protegido y aislado del ambiente.

A largo plazo pueden tener un impacto medioambiental ya que los componentes orgánicos (moléculas y polímeros) son difíciles de reciclar.

El uso desmedido de las pantallas afecta al ser humano en dos puntos de vista fundamentales, los concernientes a la naturaleza electrónica de la propia pantalla y los referidos al sistema de iluminación del entorno visual.

A pesar de todos los avances logrados aún las pantallas no alcanzan la definición que se logran el texto impreso, además del parpadeo propio de la pantalla que aunque sea casi imperceptible afecta la visión.

El tamaño del texto debe ser ajustable en dependencia de las necesidades de cada persona, si se trata de una multimedia y el tamaño fuese fijo no debe ser menor a 3 mm. Cada vez que cambie las condiciones de iluminación se deben ajustar el brillo y el contraste, independientemente de estar usando la polaridad negativa o positiva.

Los problemas de salud asociados al uso de pantallas son la fatiga visual, los trastornos músculo esqueléticos y la fatiga mental. Para evitarlos se debe utilizar iluminación que no produzcan reflejos ni deslumbramientos, programas informáticos de fácil manejo, realizar pausas periódicas para prevenir la fatiga y como es lógico pantallas de buena calidad. Por las características antes mencionadas se considera que las pantallas OLEDs serán una buena propuesta para mejorar la salud, puesto que poseen mayor ángulo de visión, mejor contraste, brillo y gama de colores y son más visibles en entornos iluminados.

De forma experimental la tecnología OLED se ha probado en diferentes proyectos:

• LG ha sido uno de los grandes impulsores de la tecnología de pantallas curvas y flexibles: trabajan en un nuevo prototipo de pantalla OLED transparente de 18 pulgadas, con la capacidad de enrollarse hasta tres centímetros de radio sin sufrir ningún tipo de desperfecto.
• Usado en las teclas del teclado Optimus Maximus desarrollado por el art. Lebedev Studio y publicado a principios de 2008.
• Para reproducir vídeo en tres dimensiones. Mostrado por el Profesor Orbit el 12 de mayo 2007 en una exposición en Lisboa, la posible aplicación de estos materiales tendría una alta resolución holografía para lograr la visualización volumétrica.
• OLEDs también se podría utilizar como fuentes de luz de estado sólido superando en calidad a las lámparas LED.
• El uso de OLED también está siendo investigada para el tratamiento del cáncer mediante la terapia fotodinámica. Expuesto el tema en el Simposio Internacional efectuado del 31 de mayo al 5 de junio del 2009 por Henry B. González Convention Center, San Antonio, Texas, EE.UU.
• Apple patentó un sistema de reconocimiento de huellas dactilares directamente desde la pantalla tomando como base un panel con tecnología OLED.
• Samsung anunció que había empezado a distribuir sus pantallas Youm flexibles, basadas en OLED, pero con el substrato de vidrio y las capas de encapsulado reemplazados por láminas de polímero flexible.

En un futuro pudiera resultar muy interesante combinar esta tecnología OLEDs con las atractivas propiedades de los nanocristales semiconductores (NCs). Las propiedades ópticas de esta clase de lumóforos están determinadas por el efecto de confinamiento cuántico. Sería sólo cuestión de tiempo que se desarrollen displays pixelados a color impresos por microcontacto basados en la tecnología híbrida orgánica/inorgánica.

Conclusiones

Después de la lectura de este artículo se espera que cuando se observe una pantalla se pueda entender cómo funciona y distinguir entre una tecnología y otra, además de motivar el estudio de los adelantos tecnológicos que prometen hacer realidad muchas escenas de ciencia ficción, desde leer el periódico digital casi de igual forma que el papel, mirar un techo alumbrado con diferentes tonos sin usar para ello lámparas, arreglarse en el espejo y a la vez acceder a información digital, desplegar en el ómnibus una cortina que a su vez nos muestra un video, encontrar información oportuna en los mejores anuncios y muchos sueños más serán posible mediante La Pantalla del Mañana.

Fuentes:

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