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Yeah, science: ecco come funzionano gli OLED

Gli OLED sono costituiti da LED autoluminosi e organici. Questi funzionano come normali pixel che creano l'immagine, ma controllano anche la propria luminosità. I pixel LCD non possono farlo. Scopri come funzionano i TV OLED qui.

OLED. La tecnologia domina il mercato dei televisori di fascia alta. Anche i produttori di smartphone si affidano sempre più spesso all’OLED. La sua particolarità, è che i LED (diodo a emissione di luce) sono organici e molto più piccoli di quelli sintetici. Pertanto possono produrre un’immagine ed essere la loro propria fonte di luce.

<strong>OLED vs. QLED</strong>: Kampf der Fernseh-Technologien
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OLED vs. QLED: Kampf der Fernseh-Technologien

Un momento… Gli OLED producono un’immagine e la loro luce propria?

Sì, esatto! E te lo spiego in questo articolo.

Migrazione di elettroni negli strati organici

Un pixel OLED è composto da sei strati. I due strati più esterni sono in vetro molto sottile, i substrati. Questi tengono insieme il «sandwich OLED» e lo proteggono. Tra i due strati di vetro si trovano due elettrodi: il catodo e l’anodo. Si crea una tensione elettrica tra i due elettrodi. Tra i due elettrodi si trovano gli strati interni: lo strato emissivo e lo strato di trasporto. Questi sono gli strati organici che emettono la luce.

Un pixel OLED è composto da sei strati.
Illustrazione: Luca Fontana

Attenzione! Adesso si passa alle cose serie: fisica delle molecole e così via.

Prima tappa: applicazione della tensione

Per illuminare un pixel OLED occorre metterlo sotto tensione: la corrente elettrica circola dal catodo all’anodo attraversando diversi strati: si crea così un circuito elettrico.

Un circuito elettrico: la corrente entra dal catodo ed esce dall’anodo.
Illustrazione: Luca Fontana

Seconda tappa: elettroni e lacune

Appena la corrente passa nel pixel, il catodo riceve dalla fonte di energia i cosiddetti elettroni (particelle subatomiche con carica elettrica negativa). L’anodo perde quindi elettroni, che lasciano il pixel attraversandolo. I pixel mancanti lasciano delle «lacune».

Gli elettroni entrano nel sistema attraverso il catodo, le lacune invece dall’anodo.
Illustrazione: Luca Fontana

Le lacune in fisica non indicano dei vuoti, bensì uno «spazio inoccupato». Senza elettroni, questo tipo di lacune non esisterebbe. Sono come bolle d’aria in acqua: gli elettroni sono l’acqua, mentre l’aria all’interno delle bolle rappresenta la carica positiva. Le lacune sono le stesse bolle che non sarebbero lì senza acqua.

Se per te tutto questo è troppo astratto, immagina gli elettroni e le lacune come degli elementi elettrici carichi. Gli elettroni hanno carica negativa, mentre le lacune hanno carica positiva. Questo basta per comprendere il seguito.

Terza tappa: la grande migrazione

Le lacune cariche positivamente migrano nello strato di trasporto, mentre gli elettroni carichi negativamente vanno verso lo strato emissivo. Lo strato di trasporto è quindi carico positivamente e lo strato emissivo negativamente.

Elettroni e lacune migrano gli uni verso gli altri.
Illustrazione: Luca Fontana

Quarta tappa: le lacune si scontrano con gli elettroni

Le lacune sono più mobili degli elettroni e passano quindi dallo strato di trasporto a quello emissivo, dove si trovano gli elettroni. Quando una lacuna carica positivamente si scontra con un elettrone carico negativamente, le due tensioni opposte si annullano. L’impatto genera una breve emissione di energia sotto forma di particella luminosa: si crea così un fotone.

Nell’impatto si genera la luce.
Illustrazione: Luca Fontana

Visto che si hanno centinai di impatti al secondo, un pixel OLED produce costantemente luce fino a quando si trova sotto tensione. Se si interrompe la corrente, il pixel smette di produrre luce. Gli schermi OLED non hanno retroilluminazione e possono quindi riprodurre il vero nero, adottando l’espressione «True Black».

<strong>True Black</strong> – Stromsparen auf kleiner Flamme
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True Black – Stromsparen auf kleiner Flamme

Gli OLED non si possono semplicemente accendere e spegnere. La luminosità di ogni pixel può essere influenzata dalla tensione elevata: più alta è la tensione, più elettroni e lacune scorrono attraverso gli strati organici. Con una maggiore quantità di elettroni e lacune vi sono anche più impatti. Più collisioni, più fotoni (particelle luminose) vengono emessi. E quindi più particelle luminose vengono emesse, più sarà chiara la luce emessa dal pixel OLED.

Riassunto delle quattro fasi del fenomeno fisico:

  1. Il pixel OLED è messo sotto tensione elettrica.
  2. Gli elettroni passano attraverso il catodo, le lacune attraverso l’anodo.
  3. Le lacune si scontrano con gli elettroni.
  4. L’impatto genera delle particelle luminose che influenzano la luminosità.

E il colore?

Per fare in modo che un pixel OLED emetta della luce colorata, un filtro del colore desiderato viene piazzato davanti o dietro uno dei substrati. Quindi, se un pixel OLED deve emettere la luce rossa, si aggiunge un filtro di colore rosso al «sandwich OLED».

Come fanno i pixel a cambiare colore? Un pixel OLED è composto in genere da quattro sub-pixel: uno rosso, uno verde, uno blu e uno bianco. A seconda della luminosità di ciascuno dei sub-pixel, si ottengono colori differenti. Ad esempio, se i quattro sub-pixel hanno tutti la stessa luminosità, il pixel OLED appare bianco.

Ogni pixel OLED è composto da quattro sub-pixel.
Illustrazione: Luca Fontana

Ecco come milioni di pixel OLED allineati l’uno accanto all’altro possono mostrare differenti colori. Ogni pixel emana la sua luce propria e può influenzare la sua luminosità e il suo colore indipendentemente dagli altri pixel. Tutto l’insieme crea un’immagine.

Immagine di copertina: www.lgoledlight.com

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Luca Fontana, Zurigo

  • Editor
Avventure nella natura e sport che mi spingono al limite descrivono la mia zona confortevole. Per compensare mi godo anche momenti tranquilli leggendo un libro su intrighi pericolosi e oscuri assassinii di re. Sono entusiasta delle colonne sonore dei film e ciò si sposa con la mia passione per il cinema. Una cosa che voglio dire da sempre: «Io sono Groot».

14 Commenti

3000 / 3000 caratteri

User Anonymous

" Der Aufprall löst einen kurzen Ausstoss von Energie in Form eines Lichtpartikels aus – es entsteht ein Photon. "
Wow, Schritt 4, liest sich ja wie beim Sex Unterricht.

>9000 Zeichnung skills

Aus was für Organe die zwei Schichten sind, wäre noch interessant gewesen.

17.09.2018
User Anonymous

Als ich vor 5 Jahren im Zugersee schwimmen wahr hat sich etwas Plankton unter meinem grossen Zehennagel verfangen. Nach 5 Wochen unter sehr feuchten Bedingungen hat es dann zu Leuchten begonnen. Durch die Zugabe von Lebensmittelfarbe können die einzelnen Farbpixel entsprechend variiert werden.

17.09.2018
User Luca Fontana

Tz, tz ;-)

Betreffend deiner Frage: Die genaue Zusammensetzung der organischen Schichten hängt auch vom Herstellungsverfahren ab. Die meisten Quellen erwähnen Polymere und organische Moleküle bei der Emitterschicht resp. organische Plastikmoleküle bei der Lochleitungsschicht.

Das Wort «organisch» verwirrt dabei, weil wir oft an «biologisch» oder «natürlich» denken. In der Chemie bedeutet das englische «organic» allerdings «kohlenstoffhaltig». Sprich: In OLEDs werden grundsätzlich Verbindungen genutzt, die auf Kohlenstoffmoleküle zurückgehen.

Ich hoffe, ich konnte damit etwas Licht ins Dunkel bringen :-)

17.09.2018
Rispondi
User mhebsacker

Was hier beschrieben wird ist was ein Halbleiter ist und wie er Licht erzeugt, ist bei einer LED identisch. Entscheidend ist anorganische LEDs sind kristallin, organische LEDs nicht, so dass sie sich als dünner Film gleichmässig auftragen lassen. Lebensdauer und Effizienz ist dafür schlechter.

17.09.2018
User sonyc78

Korrekt, allerdings spielt das mit der Lebensdauer für Otto-Normalverbraucher keine Rolle da die Lebensdauer eines OLED Displays länger ist als der Durchschnittskunde warten kann oder will bis er eine neue Glotze kauft ;-) Ist etwa das selbe wie Laserbeamer oder LED-Beamer mit Lampen-Halbwertsdauer von 10/20`000h (Beispiel)... sobald man mal rechnet stellt man fest dass dies bei üblichem Gebrauch locker 10 Jahre oder mehr sind (ausser vielleicht für Leute ohne Arbeit und ohne Hobbies).

18.09.2018
Rispondi
User aperrenoud

Très bien expliqué !

20.09.2018
User cosahl

Merci pour ce petit cours d'électro-chimie. J'ai tout compris et tout ça en moins de 10 minutes.

20.09.2018
User armandonol

Naja, der Titel klingt spannen, aber im Text wird rudinemtär ein gewöhnlicher Halbleiter beschrieben. OLEDs sind selbstleuchtend? Das ist jede LED... Und "kontrollieren [...] ihre eigene Helligkeit." Klar, abhängig von der angelegten Spannung. Was ist neu mit der organischen Schicht? Vor- Nachteile?

18.09.2018
User Luca Fontana

Nicht alle wissen, was ein gewöhnlicher Halbleiter ist oder wie er funktioniert. Aber ich gebe dir Recht, den Titel hätte ich treffender aussuchen müssen. Die Antworten auf deine Fragen findest du hier:

digitec.ch/de/page/oled-vs-...

19.09.2018
Rispondi
User MakeAppsNotWar

Mit Paint gemalt? :D

17.09.2018
User hosae

Ich finde die Zeichnungen sind gelungen! Paint hin oder her :D

17.09.2018
User Luca Fontana

Ein Magier verrät nie seine Tricks ;-)

Nur soviel: Paint kam hier nicht zum Einsatz.

17.09.2018
User benuses

jup sonst wären die Linien nicht so gerade :-D

17.09.2018
User thalmanf

"Händisch" in schwarz-weiss gezeichnet, dann eingescannt und gefärbt?

17.09.2018
Rispondi