OLED opouštějí laboratorní stadium

Revoluce se zdá být poněkud silným výrazem, pokrok zase slabým. Zůstaňme při tom, že je to tedy něco mezi tím. Přitom není pochyb, že technologie využívající OLED (z anglického Organic Light Emitting Diodes) neboli organické elektroluminiscenční diody může znamenat převrat nejen v oblasti světelné reklamy, ale v osvětlovacích technikách vůbec.

Jistě, i organické elektroluminiscenční diody potřebují ke svému fungování zdroj elektrického proudu stejně jako klasické žárovky nebo všechny ostatní typy elektroluminiscenčních diod (LED). Ty poslední ostatně již dlouho dobře známe v podobě kontrolek, kterými je vybavena řada domácích spotřebičů, či různých signalizačních systémů. Ovšem zařízení obsahující OLED jsou oproti svým konkurentům navíc ohebná, průhledná a velmi odolná a aktivní vrstvy jsou stokrát tenčí než lidský vlas. Z toho pramení i jejich potenciální využití, ke kterému se nyní po více než dvou desítkách let intenzivních výzkumů začínají dopracovávat v podobě svítících stěn a zdí, výkladních skříní, vitrín a oken nebo skutečných elektronických novin.

V čem vlastně spočívá výlučnost OLED? Jak již napovídá název, vyrábějí se s použitím organických molekul, tedy sloučenin tvořených převážně uhlíkem a vodíkem. Jde v podstatě o plasty (na rozdíl od LED, které se vyrábějí na bázi krystalů anorganických solí, například arzenidu galia či hliníku) z čehož plyne, že OLED se mohou vyrábět a používat ve formě velmi tenkého filmu. A právě tato skutečnost jim otevírá nevídané perspektivy.

Princip OLED, tedy příslušný fyzikální jev, je přitom znám vlastně již třicet let. V roce 1965 vědci poprvé vyvolali uměle organickou elektroluminiscenci, tj. světelné záření o definované vlnové délce, které se objeví, když na určitý materiál přivedeme elektrické napětí (v případě LED i OLED se jedná o polovodiče). Tehdy poprvé modře zazářila organická sloučenina antracén umístěná mezi dvě elektrody. Výzkumy, které následovaly, potom v roce 1987 vyústily v sestrojení první OLED a to v laboratořích americké firmy KODAK. Byla to tehdy první vlaštovka a její parametry tomu také odpovídaly - životnost několik hodin, světelný výkon nevalný.

Dnes, po dalších dvaceti letech usilovné vědeckovýzkumné práce, začínají odborníci konečně sklízet její plody. V prvé řadě se jim podařilo nalézt celou škálu organických sloučenin, monomerů i polymerů, které emitují světlo o různých vlnových délkách od modré přes zelenou, žlutou až po červenou. Dále učinili obrovský kvalitativní i kvantitativní skok tím, že OLED koncipovali jako polovodičové sendvičové struktury. Toto uspořádání spolu s rozvojem techniky nanášení velmi tenkých vrstev umožnilo vytvořit filmy tenké jen několik nanometrů. A protože světelný výtěžek závisí na poměru vloženého elektrického napětí k tloušťce vrstvy materiálu, postačí dnes k jeho podstatnému zvýšení mnohem nižší napětí než kdysi.

To má současně za následek prodloužení životnosti OLED. Výsledkem je, že současná zařízení dosahují až 70 procent teoretického světelného výtěžku a jejich životnost se prodloužila na 10 000 hodin. Některé OLED, pracující v červené oblasti spektra, jsou dokonce padesátkrát výkonnější co do světelnosti, než tradiční krystalické LED.

Letos v létě začala německá společnost Novaled používat ve své technologii proces "dopování". Do chemicky čisté organické sloučeniny přidá záměrně "nečistoty", obsahující například atomy s větším počtem elektronů. Po přivedení elektrického napětí se tyto atomy snadněji zbavují svých elektronů a dále tak zvyšují světelný výtěžek takto znečištěné OLED.

Bílé organické diody, které jmenovaná firma vyvinula ve spolupráci s nizozemskou společností Philips, překonávají všechny dosavadní rekordy. Jejich světelná účinnost (tedy schopnost přeměňovat elektrickou energii na světelnou) je již srovnatelná s klasickými vláknovými žárovkami (tedy 25 lumenů/watt). S takovými parametry již OLED skutečně přestávají být laboratorní záležitostí.

První průmyslové využití se začíná zkoušet na prototypech plochých organických obrazovek. Každý pixel je v nich vytvářen trojicí OLED, modrou, červenou a zelenou, které se aktivují podle požadované výsledné barvy. Firma Samsung představila letos v květnu obrazovku OLED tlustou jen několik centimetrů s úhlopříčkou jeden metr! Již tyto první modely se mohou pochlubit stejně dobrým kontrastem a kvalitou barev jako jejich předchůdci s klasickou katodovou trubicí. Jejich rozměry jsou přitom srovnatelné s plochými obrazovkami na bázi kapalných krystalů (LCD). A protože každá OLED emituje světlo ve všech směrech, obraz zůstává kvalitní při pohledu ze všech úhlů, což je výhoda navíc.

Ale nejde jen o obrazovky. Zájem výrobců osvětlovacích těles a osvětlení vůbec vzbuzují tzv. bílé OLED, jejichž světlo je výsledkem definovaného prostorového uspořádání různých monochromatických diod s komplementárními barvami. Zářící plochy vytvářené tenkými filmy OLED by v každém případě potěšily ekology více než tradiční žárovky či neonové trubice obsahující vzácné plyny a těžké kovy.

Na trhu se již objevily elektronické přístroje s malými displeji z OLED. Na sériové velké televizní obrazovky si však budeme muset ještě nějakou chvíli počkat. Nejméně do doby, než se podaří prodloužit jejich životnost na 50 000 hodin, požadovanou u televizorů.

Pracuje se i na podstatném zvýšení světelného výtěžku bílých OLED, které by pak mohly konkurovat klasickým žárovkám. A tak se průmyslníci začínají předhánět v nápadech, které ještě nedávno patřily spíše do říše science fiction: povlaky z filmu OLED na karosériích automobilů, které je v noci celé zviditelní, elektronické noviny, jejichž displej se po přečtení stočí do trubičky a zasune do pouzdra, kreditní karty, na kterých si po vybrání peněz přečtete váš zůstatek na účtu, nebo třeba okna z OLED, která se s postupujícím soumrakem pomalu rozzáří a osvětlí vnitřek místnosti. Prostě s OLED se fantazii meze nekladou.