OLED: organische lichtemitterende diode — flexibele, energiezuinige schermen

OLED: flexibele, energiezuinige schermen met hoog contrast — dunne organische lagen voor heldere, buigbare displays in smartphones, wearables en innovatieve toepassingen

Een organische lichtemitterende diode (OLED) is een type lichtemitterende diode (LED). Het deel van de OLED dat licht produceert, bestaat uit een zeer dunne laag organische verbindingen die tussen twee elektroden is geplaatst. Wanneer er stroom door deze laag loopt, zenden de organische moleculen licht uit — een proces dat electroluminescentie wordt genoemd. De OLED-technologie wordt vooral gebruikt voor platte beeldschermen voor smartphones en andere mobiele apparaten, en biedt in sommige opzichten voordelen ten opzichte van LCD's. OLED-panelen kunnen bovendien flexibel zijn en daardoor bijvoorbeeld in kleding en buigzame schermen worden verwerkt.

Hoe werkt een OLED?

Een typische OLED bestaat uit meerdere dunne lagen op een substraat (glas of flexibel plastic). De belangrijkste onderdelen zijn:

• een anode en een kathode die stroom leveren,
• een laag voor het transport van gaten (positieve ladingsdragers),
• een emissieve laag waar de lichtgevende organische moleculen zitten,
• eventueel een laag voor het transport van elektronen.

Als er een spanning wordt aangelegd, bewegen elektronen en gaten naar de emissieve laag. Wanneer ze elkaar daar ontmoeten vallen ze samen en geven energie vrij in de vorm van fotonen (licht). De kleur van het uitgezonden licht hangt af van de gebruikte organische materialen.

Typen OLED

• PMOLED (Passive-Matrix OLED): eenvoudige aansturing, geschikt voor kleine schermen en eenvoudige displays, maar minder efficiënt bij grote schermen.
• AMOLED (Active-Matrix OLED): gebruikt dunne-filmtransistoren (TFT's) voor individuele pixelsturing; geschikt voor smartphones en tv's vanwege hogere resolutie en grotere afmetingen.
• WOLED (White OLED): maakt wit licht met meerdere lagen en gebruikt kleurfilters of subpixels om kleurenschermen te maken; populair in tv-panelen van sommige fabrikanten.

Voordelen

• Diepe zwartwaarden en hoog contrast: omdat individuele pixels volledig kunnen worden uitgeschakeld, zijn zwarte tinten echt zwart.
• Breed kijkhoekbereik: kleuren en helderheid blijven zichtbaar vanuit scherpe kijkhoeken.
• Snelle responstijd: bewegingen tonen minder motion blur dan bij veel LCD's.
• Flexibiliteit en dun ontwerp: door gebruik van flexibele substraten zijn buigbare, oprolbare en licht gebogen schermen mogelijk.
• Geen aparte achtergrondverlichting nodig: het ontbreken van een backlight vermindert het energieverbruik bij donkere beelden en maakt gemakkelijk dunne displays mogelijk; dit hangt samen met de afwezigheid van extra verlichting.

Nadelen en beperkingen

• Inbranden (burn-in): langdurig weergeven van statische beelden kan permanente schade aan bepaalde pixels veroorzaken, vooral bij oudere of verkeerde aansturing.
• Levensduur van blauwe emitterende materialen: blauw lichtgevende organische materialen verslijten doorgaans sneller dan rode of groene, wat de kleurstabiliteit en levensduur kan beperken.
• Helderheid en zonlichtleesbaarheid: OLED's kunnen minder piekhelderheid halen dan sommige high-end LCD-constructies, waardoor leesbaarheid in fel zonlicht soms achterblijft.
• Kosten: fabricage van grote, foutloze OLED-panelen is complex en kan duurder zijn dan LCD-productie, al dalen de prijzen met voortschrijdende techniek.
• Gevoeligheid voor vocht en zuurstof: de organische lagen moeten goed worden ingekapseld; lekkage kan leiden tot snelle degradatie.

Toepassingen

OLED-technologie wordt voor veel toepassingen gebruikt of onderzocht:

• smartphone- en tabletdisplays, waar contrast en respons belangrijk zijn;
• televisies en monitoren voor thuisbioscoop en professionele beeldbewerking;
• wearables en slimme horloges vanwege de dunne en flexibele eigenschappen;
• virtual reality (VR) en augmented reality (AR) headsets waarvoor snelle responstijd en hoge contrasten nodig zijn;
• automotive dashboards en infotainmentschermen;
• verlichting (flexibele lichtbronnen en designverlichting);
• experimentele toepassingen zoals transparante en oprolbare displays en geïntegreerde textieloplossingen (bijv. in kleding).

Productie en materialen

OLED-paneelfabricage kan plaatsvinden via verschillende technieken, waaronder vacuümthermal-evaporatie, organische dampafzetting en inkjet-printen voor oplossing-processen. Substraten kunnen glas of flexibele kunststoffen zijn. Omdat de organische materialen gevoelig zijn voor zuurstof en vocht, is een effectieve encapsulatie (afdichting) cruciaal voor levensduur en betrouwbaarheid. Fabrikanten werken continu aan nieuwe materialen en gelaagde structuren (zoals tandem-OLEDs) om helderheid en levensduur te verbeteren.

Vergelijking met andere technologieën

Vergeleken met LCD's bieden OLED's doorgaans betere contrasten en kijkhoeken en snellere responstijden. Ten opzichte van concurrerende namen zoals QLED (een marketingterm voor LCD's met quantum dots) scoren OLED's vaak beter op zwartwaarden en contrast, terwijl QLED/LCD soms hoger in maximale helderheid en lagere kosten scoort. MicroLED is een opkomende concurrent die vergelijkbare voordelen met mogelijk hogere helderheid en langere levensduur belooft, maar die technologie is nog in ontwikkeling voor massaproductie.

Toekomst en duurzaamheid

De ontwikkeling van nieuwe organische materialen en productieprocessen — zoals printbare OLED-inkten en verbeterde blauwe emitteren — zal OLED-prestaties en levensduur verder verbeteren. Tegelijkertijd zijn er uitdagingen rond recycling en milieu-impact, omdat de multilaag-opbouw en encapsulatie moeilijke recyclingstromen opleveren. Fabrikanten en onderzoekers richten zich daarom ook op duurzamere materialen, efficiëntere productie en betere recyclingmethoden.

Samengevat: OLED is een veelzijdige en snel ontwikkelende beeldschermtechnologie met duidelijke voordelen in beeldkwaliteit, ontwerpvrijheid en laag energieverbruik in veel gebruikssituaties. Tegelijk zijn er technische uitdagingen zoals levensduur, inbranden en kosten, waarvoor voortdurende verbeteringen en nieuwe productietechnieken worden ontwikkeld.

Hoe ze werken

Een OLED bestaat uit verschillende onderdelen:

• Substraat: het materiaal waarop de lagen van de OLED worden aangebracht.
• Emitterende laag: de laag waar licht wordt gemaakt
• Geleidende laag
• Anode
• Kathode

De emitterende en geleidende lagen zijn gemaakt van speciale organische moleculen die elektriciteit geleiden. De anode en kathode verbinden de OLED met de elektriciteitsbron.

Wanneer elektriciteit op een OLED wordt toegepast, wordt de emitterende laag negatief geladen en de geleidende laag positief geladen. Door elektrostatische krachten bewegen elektronen van de positieve geleidende laag naar de negatieve emitterende laag. Dit veroorzaakt een verandering in de elektrische niveaus en maakt straling met een frequentie in het bereik van zichtbaar licht.

OLED kan, zoals alle diodes, alleen werken als er elektriciteit in de juiste richting doorheen stroomt. De anode, verbonden met de emmisieve laag, moet een hoger elektrisch potentiaal hebben (meer volt, positiever) dan de kathode, verbonden met de geleidende laag, wil de OLED werken.

 
OLED schema: 1. Kathode (-), 2. Emitterende laag, 3. Emissie van straling, 4. Geleidende laag, 5. Anode (+)  

Vragen en antwoorden

V: Wat is OLED?

V: Wat is het belangrijkste gebruik van de OLED technologie?

V: Hoe zijn OLED's beter dan LCD's?

V: Welke materialen worden gebruikt bij het maken van een OLED?

V: Hoe kunnen OLED's in kleding worden gebruikt?

V: Zijn er nadelen aan het gebruik van een OLED display?

Zoek op letter