Las pantallas están presentes en todos los ámbitos de la vida moderna: desde teléfonos hasta ordenadores, cajeros automáticos, relojes, lectores de libros electrónicos y televisores. Estamos rodeados de una tecnología de visualización que mejora constantemente.
Los diodos orgánicos de emisión de luz (OLED) han revolucionado el sector de las pantallas gracias a sus colores vivos, sus excepcionales relaciones de contraste, sus negros profundos y sus altas resoluciones. Los OLED también son muy eficientes desde el punto de vista energético, lo que los hace ideales tanto para pequeños dispositivos portátiles, como teléfonos o tabletas, como para enormes vallas publicitarias exteriores.
La tecnología OLED sigue evolucionando y las últimas innovaciones han hecho posibles las pantallas flexibles y plegables. También se están desarrollando pantallas totalmente transparentes para aplicaciones de realidad aumentada (RA), así como muchos otros usos para esta tecnología.
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Hemos observado un crecimiento considerable en las publicaciones relacionadas con los OLED en la CAS Content CollectionTM, el mayor repositorio de información científica curado por expertos, durante la última década (véase la Figura 1). Cabe destacar que la proporción de patentes frente a artículos científicos es de aproximadamente 3:1, lo que demuestra que los fabricantes lanzan constantemente nuevos productos al mercado.
Cómo funcionan los OLED
La tecnología de visualización comenzó a mejorar con las pantallas de cristal líquido (LCD) y los primeros LED. Las pantallas LCD funcionan utilizando cristales líquidos para transmitir o bloquear selectivamente la luz que los atraviesa. Por el contrario, los LED son diminutos diodos emisores de luz que pueden controlarse individualmente para producir un amplio espectro de colores. Ambas tecnologías funcionan bloqueando la transmisión de luz de una retroiluminación para generar imágenes visuales.
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Los OLED producen luz coloreada utilizando un material orgánico capaz de emitir luz roja, verde y azul en la capa emisiva, o bien añadiendo un filtro de color en una de las capas transparentes.
Sin embargo, los OLED no utilizan retroiluminación. Utilizan un material semiconductor orgánico (basado en carbono) que emite luz en respuesta a una corriente eléctrica. Esta capa emisiva y una capa conductora se intercalan entre un cátodo y un ánodo (véase la Figura 2a). Cuando se aplica electricidad, los electrones generados en el cátodo se desplazan a la capa emisiva y los huecos generados en el ánodo se desplazan a la capa conductora. A medida que los huecos de la capa conductora se recombinan con los electrones en la capa emisiva, liberan energía en forma de fotón.
Al colocar una matriz de OLED rojos, verdes y azules muy próximos entre sí y activarlos de forma independiente, funcionan como píxeles individuales que nos permiten generar imágenes en color complejas y de alta resolución ref, ref (Figura 2b).
Este sistema está contenido en capas protectoras de vidrio o plástico. La capa superior se conoce como sello y la inferior como sustrato. Normalmente, al menos una de las capas, la superior o la inferior, es transparente para que la luz pueda salir del dispositivo. Dado que los OLED utilizan píxeles autoemisivos y no necesitan retroiluminación, las pantallas pueden ser mucho más grandes y delgadas que las que utilizan tecnología LCD o LED.
Pantallas plegables, pantallas transparentes y mucho más
Los OLED se pueden clasificar en varios tipos según tres factores clave: el material orgánico utilizado, el método de activación y la vía de emisión de luz (véase la Figura 3).
Algunas de las innovaciones más interesantes en OLED incluyen:
- OLED flexibles (FOLED): La tecnología FOLED utiliza materiales flexibles, lo que permite que las pantallas se doblen, plieguen o enrollen sin sufrir daños. Esta innovación abre el camino a pantallas más finas, ligeras y eficientes energéticamente. Las aplicaciones de esta tecnología incluyen teléfonos plegables, televisores enrollables, e incluso gafas de realidad aumentada/virtual y dispositivos vestibles.
- OLED transparentes (TOLED): Las pantallas TOLED cuentan con cátodos y ánodos transparentes o semitransparentes. Esta transparencia de doble cara permite la emisión de luz tanto por la superficie superior como por la inferior. Su alta transparencia permite una visualización más clara incluso cuando están apagadas. Los TOLED también ofrecen una relación de contraste nítida, colores vivos, flexibilidad y amplios ángulos de visión, proporcionando una experiencia visual inigualable. Dado que pueden mostrar contenido y permanecer transparentes incluso cuando no están en uso, las pantallas TOLED son ideales para televisores, gafas de realidad aumentada/virtual y pantallas interactivas en comercios.
- OLED de moléculas pequeñas (SMOLED): La mayoría de las pantallas actuales, incluidos televisores, tabletas, portátiles y teléfonos inteligentes, utilizan SMOLED. Estos OLED emplean pequeñas moléculas orgánicas como materiales electroluminiscentes en la capa emisora. Ofrecen varias ventajas, como flexibilidad estructural gracias a la amplia gama de emisores orgánicos disponibles, facilidad de purificación y modificaciones químicas más sencillas en los cromóforos. Esta tecnología se clasifica a su vez en OLED de fluorescencia y OLED de fosforescencia (PHOLED) según el mecanismo de emisión de luz de sus emisores. Los PHOLED son más eficientes energéticamente que la tecnología fluorescente, que pierde la mayor parte de su energía en forma de calor.
- OLED de matriz activa (AMOLED): Las pantallas AMOLED emplean un panel posterior de transistores de película fina (TFT) integrado con un condensador de almacenamiento para controlar y activar directamente cada píxel de forma independiente, lo que resulta en una resolución superior, alto contraste, colores vibrantes, amplios ángulos de visión y tamaños de pantalla mayores. También cuentan con frecuencias de actualización rápidas, eficiencia energética y potencial para pantallas finas y flexibles. Las pantallas AMOLED se utilizan habitualmente en teléfonos inteligentes, relojes inteligentes, portátiles y televisores.
- OLED blancos (WOLED): Los paneles OLED que pueden emitir luz blanca se conocen como WOLED. Esta tecnología es altamente eficiente desde el punto de vista energético y puede utilizarse en iluminación de estado sólido, televisores, monitores y otras pantallas.
Otras mejoras en la tecnología OLED
Los OLED aún no han sustituido por completo a los LED convencionales y otras tecnologías de visualización, a pesar de su experiencia de usuario superior. ¿A qué se debe esto?
Hasta hace poco, los OLED presentaban problemas de corta vida útil, concretamente debido a la degradación de los emisores azules con el paso del tiempo. Las temperaturas elevadas, las condiciones de humedad y el aumento del brillo también pueden acelerar el proceso de degradación, reduciendo así la vida útil operativa general de las pantallas OLED.
Las imágenes estáticas mostradas durante un periodo prolongado en una pantalla OLED pueden causar un efecto de "quemado", que aparece como una sombra permanente en la pantalla. Si los televisores, por ejemplo, se dejan en un mismo canal durante horas, esto puede convertirse en un problema.
Abordar estos retos será crucial para ampliar las aplicaciones de los OLED. Los investigadores están explorando innovaciones como los PHOLED azules, los PHOLED plasmónicos y diferentes tipos de emisores, como los de fluorescencia retardada activada térmicamente (TADF) y los de hiperfluorescencia (HF), para superar los problemas persistentes y mejorar los aspectos visuales de esta tecnología. Estas mejoras también pueden ayudar a reducir el coste, que sigue siendo elevado en comparación con otras tecnologías de visualización. Si se pueden producir más dispositivos OLED, se podrán lograr economías de escala que permitan reducir dichos costes.
A medida que evoluciona el dinámico panorama de la tecnología OLED, es posible imaginar pantallas de periódico enrollables, teléfonos inteligentes plegables y pantallas interactivas transparentes en las tiendas. Los dispositivos vestibles, la imagen biomédica y la iluminación comercial también podrían transformarse gracias a los OLED de vanguardia.
