Rozpoczęty trzy lata temu europejski projekt badawczy „Organiczne LED do stosowania w ICT i do oświetlenia” (OLLA), ma rozwijać technikę OLED wielkiej jasności dla technik informacyjnych i łącznościowych (ICT - Information and Communication Technology) oraz pod kątem oświetlenia nowej generacji. Dzięki OLLA powstało już prototypowe źródło światła o wydajności 25 lumenów/wat, żywotności ponad 5000 godzin i o początkowej jaskrawości 1000cd/m². Według OLLA wydajność prototypu jest dwukrotnie, a żywotność pięciokrotnie wyższa w porównaniu z parametrami żarówki wolframowej. Dalsze prace naukowe powinny sprawić, że w ciągu kilku lat źródła światła OLLA parametrami przewyższą kompaktowe świetlówki.
Zgodnie z planem, w ciągu trzech następnych lat źródła OLED powinny osiągnąć wydajność 50lm/W, żywotność 10 tys. godzin i sprawność 1000cd/m². Świecąca białym światłem płytka OLED powstała w Philips Research Labs i wykonana z mieszaniny fluorescencyjnych i fosforescencyjnych materiałów OLED w strukturze PIN (domieszkowanej dodatnio, samoistnej, domieszkowanej ujemnie). Płytka zawiera szereg warstw specjalnie dobranych przez partnerów OLLA materiałów. Osiągnięcie żywotności 5000 godzin w połączeniu z wysoką wydajnością jest bardzo istotnym krokiem w kierunku wprowadzenia technologii OLED do powszechnego użytku w oświetleniu. W zeszłym roku zespoły z firm Philips i Novaled opracowały prototyp, który osiągnął wartość color-rendering-index (CRI) równy 88. Jest to wynik konkurencyjny z fluorami trójfosforowymi. Natomiast sprawność prototypu wynosiła 32lm/W. Miara CRI pozwala ocenić zdolność źródła światła do odtwarzania prawdziwych kolorów oświetlanych przez niego obiektów. Całkowita jaskrawość wyniosła 1000cd/m². Według Novaled żywotność prototypu była większa niż 20 tys. godzin.
Inne projekty
Nad OLED pracują także inne placówki – zarówno czysto naukowe jak i komercyjne. Przykładowo firma Osram, jeden z największych na świecie producentów sprzętu oświetleniowego, skupia się na technologii małocząsteczkowej w zastosowaniach oświetleniowych. Elementy OLED tej firmy osiągają sprawność świetlną 18lm/W, czyli o 50% większą od sprawności konwencjonalnych żarówek.
Wobec braku ustalonych wzorców OLED, trudno jest porównywać wyniki pomiarów różnych grup badawczych na świecie. Ogromne różnice na przykład powstają, gdy pomiary są wykonywane w układzie sferycznym albo w wielowarstwowym. W ramach projektu OLLA, postanowiono więc opracować białą księgę pomiarów światła OLED w celu znormalizowania kryteriów pomiarowych.
Tymczasem firma National Tsing Hua University z Tajwanu współpracuje z amerykańską Advanced Electroluminescent Science, która jest przedsiębiorstwem badawczo-rozwojowym opracowującym półprzewodnikowe systemy oświetleniowe oparte na białych OLED. O postępach w tej dziedzinie donoszą także badacze z uniwersytetu Princeton. Prace te są subsydiowane przez amerykański Departament Energii oraz Universal Display - firmę związaną z uniwersytetem Princeton. Badania prowadzone są we współpracy z uniwersytetem Południowej Kalifornii. Zespół ten zmodyfikował strukturę OLED, przedłużając żywotność elementu emitującego niebieski składnik widma, który wyczerpywał się najszybciej. W technice tej tworzy się najpierw standardową diodę organiczną LED poprzez umieszczenie na szkle lub na przeźroczystym plastyku bardzo cienkich warstw organicznych. Trzy z tych warstw służą jako kanały przewodzące ładunki do środkowej warstwy emisyjnej. Gdy przeciwnie naładowane molekuły spotykają się w warstwie emisyjnej, elektrony przeskakują z molekuł ujemnie naładowanych do naładowanych dodatnio, co prowadzi do rozładowania do stanu podstawowego. Emitowane w wyniku tego światło może być dostrajane w granicach szerokiego zakresu długości fali.
Początkowo w OLED używano fosforescencyjnych barw: niebieskiej, zielonej i czerwonej, dzięki czemu generowano światło z większą sprawnością energetyczną, niż w układach o wszystkich barwach fluorescencji. Okazało się jednak, że fluorescencyjny barwnik niebieski można wymienić bez szkody dla właściwości OLED.
Cieńszy ekran
Rys. 1. Rynek podzespołów optoelektronicznych w latach 2004-2006 i prognozy zależne od poziomu optymizmu. (źródło: Ovum-RHK)
Według firmy DisplaySearch, dostawy wyświetlaczy OLED wzrosły o 29% w roku 2006, do ponad 72mln sztuk, chociaż przychód przez nie wygenerowany zmalał o 3%. Widać już także postępy w produkcji komercyjnych dużych wyświetlaczy OLED. Firma Sony zakomunikowała, że w tym roku rozpocznie produkcję 11-calowych telewizorów OLED. Produkcja w joint venture Sony z Toyotą początkowo wyniesie 1000 sztuk miesięcznie. Również Toshiba i Matsushita utworzyły joint venture Toshiba Matsushita Display Technology do produkcji 20,8-calowych ekranów OLED do płaskich telewizorów. Ich pierwsze urządzenia mają pojawić się na rynku z początkiem 2009 roku.
Natomiast Mitsubishi planuje w tym roku rozpoczęcie próbnych dostaw ekranów OLED, a w razie silnego popytu - masową ich produkcję. W ciągu trzech lat Konica Minolta zamierza opracować produkty oświetleniowe technologii OLED wspólnie z General Electric. Przedsiębiorstwa Samsung SDI, LG Electronics i Chi Mei EL (CMEL) zabrały za produkcję aktywnych matryc OLED w 2007 roku.
Transakcja PH OLED
Jednym z bardziej istotnych wydarzeń na rynku OLED jest umowa firm Universal Display CMEL, zgodnie z którą pierwsza z firm będzie dostarczać CMEL swoje materiały fosforescencyjne OLED do użycia w wyświetlaczach A-M OLED. Przedstawiciele Universal Display twierdzą, że ich technologia fosforescencyjna czterokrotnie zwiększa sprawność energetyczną w stosunku do konwencjonalnej technologii OLED.
Ze względu na popularny ostatnio trend w kierunku oszczędzania energii, część naukowców planuje połączenie technologii OLED z ogniwami słonecznymi. Naukowcy z National Taiwan University umieścili ogniwa słoneczne pod OLED dla osiągnięcia wyższego kontrastu wyświetlacza. Okazało się, że taka konstrukcja pozwala na absorbują wnikającego światła, które przetwarzane jest w energię do ponownego użytku. Skromna, 0,26%, sprawność odzyskiwania energii układu doświadczalnego może zostać zwiększona przez użycie bardziej wydajnych OLED i ogniw słonecznych. Ostatecznie zdolność odbijania może zostać zredukowana tą metodą z 70% konwencjonalnej OLED do około 1,4%, bez obniżenia sprawności elektroluminescencyjnej.
Krzysztof Pochwalski
