Embed Size (px)
Citation preview
DIODOS EMISORES DE LUZ ORGANICOS (OLEDs): UNA ALTERNATIVA
PARA DISPOSITIVOS DE VISUALIZACIÓN E ILUMINACIÓN
GERSON JOSÉ VÉLEZ PEINADO
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
QUÍMICA
GRUPO DE QUÍMICA COMPUTACIONAL (GQC)
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: DISEÑO DE MATERIALES
MONTERÍA
2020
DIODOS EMISORES DE LUZ ORGANICOS (OLEDs): UNA ALTERNATIVA
PARA DISPOSITIVOS DE VISUALIZACIÓN E ILUMINACIÓN
PROYECTO PRESENTADO PARA OBTENER EL TÍTULO DE
QUÍMICO
GERSON JOSÉ VÉLEZ PEINADO
DIRECTOR
WALTER JOSÉ CUADRO BAUTISTA
CO-DIRECTOR
ADOLFO ENRIQUE ENSUNCHO MUÑOZ
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
QUÍMICA
GRUPO DE QUÍMICA COMPUTACIONAL (GQC)
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: DISEÑO DE MATERIALES
MONTERÍA
2020
Agradecimientos
Agradezco principalmente a mis padres Jerson Vélez Velasco y Astrid Peinado Petro, por
darme la vida y guiarme a lo largo de ella, por ser el apoyo y fortaleza en los momentos de
dificultad y de debilidad que hemos enfrentado, además de ser los promotores de mis
sueños, por confiar y creer en mi.
A mi abuelo Agustín Vélez (Q.E.P.D) y a mis abuelas Luz del Socorro Velasco (Q.E.P.D) y
Marcilia Petro Navarro, porque además de enseñarme a ser mejor persona, siempre conté
con su apoyo para sobrellevar grandes retos durante el duro camino de la universidad
A mi hermana Katiuska Vélez Peinado, la cual desde que llegó a nuestras vidas llegó a
cambiarlas y hacernos más felices los días
A Lina Rivero por su gran compañía brindada estos últimos años, los cuales han sido de
mucha ayuda en mi vida integra y personal.
A mis directores Walter Cuadro Bautista y Adolfo Ensuncho Muñoz, por sus consejos,
paciencia y dedicación para que yo desarrollara este trabajo
Al grupo de Química Computacional, por formarme como estudiante, de igual manera
agradezco a mis compañeros José Arrieta, Diana Ramírez, Jesús López y Rafael Miranda,
quienes, con su colaboración y opiniones, contribuyeron al desarrollo de este trabajo.
A mis amigos Remberto Argel, Rodolfo Montes, Juan Pitalúa, Caín Contreras y Luis
Ramos por ser grandes compañeros de vida, y de los cuales he aprendido muchas cosas
Tabla de contenido
1. RESUMEN .............................................................................................................................................. 1
2. ABSTRACT .............................................................................................................................................. 2
3. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................... 3
4. OBJETIVOS ............................................................................................................................................. 5
5. COMPUESTOS ORGÁNICOS: ASPECTOS GENERALES .............................................................................. 6
5.1. SEMICONDUCTORES ORGÁNICOS ............................................................................................................ 7
6. CLASIFICACIÓN DE LOS OLEDS ............................................................................................................. 10
6.1. SM-OLED ..................................................................................................................................... 10
6.2. PLED ............................................................................................................................................ 10
6.3. TOLED .......................................................................................................................................... 11
6.4. SOLED .......................................................................................................................................... 11
6.5. WOLED ........................................................................................................................................ 11
6.6. IMPLEMENTACIÓN DE MATRICES .......................................................................................................... 12
6.6.1. PMOLED .............................................................................................................................. 12
6.6.2. AMOLED.............................................................................................................................. 13
7. EVOLUCIÓN DE LOS OLEDS .................................................................................................................. 13
7.1. TUBOS DE RAYOS CATÓDICOS (CRT) ..................................................................................................... 14
7.2. PANTALLAS DE CRISTAL LÍQUIDO (LCD) .................................................................................................. 16
7.3. PANTALLA DE EMISIÓN DE CAMPO (FED) ............................................................................................... 21
7.4. DIODOS EMISORES DE LUZ (LED) ......................................................................................................... 22
7.5. DIODOS EMISORES DE LUZ ORGÁNICOS (OLEDS) ..................................................................................... 24
8. ESTRUCTURAS DE UN OLED ................................................................................................................. 25
8.1. CAPAS Y MATERIALES DE UN OLED ....................................................................................................... 26
8.1.1. Ánodo ................................................................................................................................. 27
8.1.2. Compuestos para la inyección de huecos (HIL) ..................................................................... 28
8.1.3. Compuestos para el transporte de huecos (HTL) .................................................................. 28
8.2. COMPUESTOS EMISIVOS ..................................................................................................................... 29
8.2.1. Moléculas pequeñas ............................................................................................................ 29
8.2.2. Polímeros conductores ........................................................................................................ 30
8.2.3. Dendrímeros conjugados ..................................................................................................... 32
8.2.4. Materiales que emiten en el rojo ......................................................................................... 32
8.2.5. Materiales que emiten en el verde ...................................................................................... 33
8.2.6. Materiales que emiten en el azul ......................................................................................... 34
8.2.7. Materiales que emiten blanco ............................................................................................. 36
8.3. CÁTODO ......................................................................................................................................... 38
8.3.1. Compuestos para el transporte de electrones ...................................................................... 38
9. MÉTODOS PRINCIPALES DE FABRICACIÓN DE UN DISPOSITIVO OLED ................................................ 38
9.1. EVAPORACIÓN TÉRMICA AL VACÍO (TVE) ............................................................................................... 39
9.2. DEPOSICIÓN FÍSICA AL VACÍO (PVD) ..................................................................................................... 39
9.3. MÉTODOS EN SOLUCIONES ................................................................................................................. 40
9.3.1. Impresión por chorro de tinta .............................................................................................. 40
9.3.2. Método de impresión por serigrafía (Screen Printing) .......................................................... 41
9.3.3. Método de recubrimiento por centrifugación ...................................................................... 42
10. ENCAPSULADO DE UN OLED............................................................................................................ 42
11. ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGÍA OLED .................................................................................... 44
12. CONCLUSIONES ............................................................................................................................... 45
13. REFERENCIAS ................................................................................................................................... 46
Lista de figuras
Figura 1. Diagrama que representa las bandas permitidas, prohibidas y su relación con la
conductividad del material ................................................................................................................8
Figura 2. Esquema de un dispositivo WOLED22 ..........................................................................12
Figura 3. Esquema de un dispositivo AMOLED23 .......................................................................13
Figura 4. Estructura de un dispositivo CRT15 ..............................................................................15
Figura 5. Alineación torcida 90 ° de moléculas en LCD29 ...........................................................17
Figura 6. Esquema de un dispositivo LCD30 ................................................................................18
Figura 7. Esquema de un dispositivo PDP34 .................................................................................20
Figura 8. Funcionamiento de FED (a) electrones que provienen de millones de micro puntas
pequeñas (b) matriz catódica (c) emisión de luz desde la micro punta15 ....................................21
Figura 9. Generación de luz en un LED38 .....................................................................................23
Figura 10. Mecanismo de emisión de un OLED .....................................................................25
Figura 11. Tipos de configuraciones de un OLED .......................................................................26
Figura 12. Estructura de algunas moléculas usadas en SM-OLEDs .................................................30
Figura 13.Estructura de algunos polímeros usados en OLEDs ..................................................31
Figura 14. Estructura del dendrímero de carbazol t BuG2TAZ b) Estructura de los
dendrímeros de carbazol G3Ph y G4Ph .......................................................................................31
Figura 15. Estructura de algunos complejos de metales de transición usados en OLEDs (1)
2,20 –bipiridina (2) 2,20 :60 ,200-terpiridina (3) Ir(III) complejo metalico61 ............................33
Figura 16. Estructura de algunos compuestos emisores verdes65 ...............................................34
Figura 17. Estructura de algunos compuestos emisores azul. 1,4-Difenol-2,3-bis-(4-
trifluorometil-fenil) tripfenileno (BFTP), 1,4-Bis-(4-hidroxi)-2,3-difenil-trifenileno (PCTP) ..35
Figura 18. algunos compuestos emisores usados en dispositivos WOLED ................................37
Figura 19. Esquema del método Ink-Jet pirinting75 ....................................................................41
Figura 20. Esquema del método por serigrafiado o screen pirinting50 .......................................41
Figura 21. Esquema del método de recubrimiento por centrifugación o spin-coating50 ...........42
Figura 22. Encapsulamiento de un OLED50 .................................................................................44
1
1. RESUMEN
El alto consumo energético de algunas tecnologías usadas en dispositivos de visualización e
iluminación ha generado la búsqueda de nuevas alternativas que permitan un mayor
rendimiento con un menor consumo, por lo que se han tomado medidas para tratar de mitigar
este problema y así evitar un déficit de energía global. Los OLEDs han sido una de las
tecnologías que permiten que la energía se aproveche de una forma más eficiente, ya que
cuentan con una estructura de área única y tienen una gran eficiencia tanto en el campo de
visualización, como en la parte de iluminación. En el siguiente trabajo, se expone el camino
que se ha tenido que recorrer para lograr dispositivos OLED tal y como los conocemos hoy.
También, se discuten las ventajas y desventajas de los tipos de OLED y los métodos de
fabricación empleados, así como las propiedades de cada uno de ellos. Además, se da a
conocer cuáles son los retos que enfrentan actualmente los OLEDs, los cuales una vez sean
superados, permitirían que los OLEDs se puedan expandir mucho más en el campo de la
iluminación.
Palabras clave: OLED, semiconductores orgánicos, polímeros conductores, complejos
organometalicos, RGB
2
2. ABSTRACT
The high energy consumption of some technologies used in display and lighting devices has
generated the search for new alternatives that allow higher performance with lower
consumption, so measures have been taken to try to mitigate this problem and thus avoid a
deficit of global energy. OLEDs have been one of the technologies that allow energy to be
harnessed in a more efficient way, since they have a unique area structure and are highly
efficient both in the field of view and in the lighting part. In the following work, the path that
has been traveled to achieve OLED devices as we know them today is exposed. Also, the
advantages and disadvantages of the types of OLED and the manufacturing methods used
are discussed, as well as the properties of each of them. In addition, it is disclosed what are
the challenges that OLEDs currently face, which once overcome, would allow OLEDs to
expand much more in the field of lighting.
Keywords: OLED, organic semiconductors, conductive polymers, organometallic
complexes, RGB
3
3. INTRODUCCIÓN
Desde que se dio a conocer el primer dispositivo OLED, el campo de los materiales se
revolucionó y comenzó una carrera por diseñar mejores dispositivos y encontrar compuestos
que tuvieran mejores propiedades ópticas y electrónicas1. Con el paso del tiempo se
encontraron compuestos orgánicos que contaban con propiedades que asombraron a los
investigadores de la época, con lo cual se empezaron a diseñar nuevas arquitecturas que
permitieran obtener un mejor rendimiento de cada compuesto. Fue en ese entonces cuando
se obtuvo el primer dispositivo multicapa, que para la época presentó alta luminancia y poco
consumo. Actualmente estos dispositivos han tomado gran importancia gracias a sus
propiedades, las cuales les permiten ofrecer una opción viable de iluminación y visualización,
debido a que poseen una gran tasa de conversión de carga a fotón, lo que a su vez permite un
menor consumo energético2,3,4.
Los diodos emisores de luz de compuestos orgánicos (OLEDs) son uno de los grandes
avances que ha tenido la tecnología en el campo de la iluminación y pantallas. Para este tipo
de componentes, generalmente se usan polímeros conjugados solubles como materiales
activos en aplicaciones optoelectrónicas, los cuales han abierto la posibilidad de fabricar
muchos dispositivos diferentes. Los polímeros solubles conjugados, con sus ventajas de bajo
costo, flexibilidad y alto coeficiente de absorción, han demostrado la posibilidad de foto
detección y aplicaciones fotovoltaicas. Los semiconductores de compuestos orgánicos
solubles y usados para la fabricación de OLEDs, han llamado la atención de muchos
investigadores puesto que este compuesto tiene un gran potencial a nivel de producción
basado en técnicas de procesamiento de soluciones, como los modelos por inyección, el
4
recubrimiento por rotación o la impresión por chorro tinta. Por tal razón, se considera que los
polímeros conductores son los materiales adecuados para estas técnicas, porque al manejar
estos compuestos, se facilita la formación de películas5.
Los OLEDs presentan ventajas sobre otros tipos de pantallas, por ejemplo, las LCD (pantalla
de cristal líquido) y las CRT (tubos de rayos catódicos). Es sabido que los CRT al momento
de representar escalas de tonos blancos presentan un rango dinámico muy similar al de los
OLEDs, pero teniendo en cuenta que los OLEDs tienen un rango dinámico mucho más
amplio, estos tienen la capacidad de lograr negros más profundos, lo que conlleva a que se
genere un menor consumo energético y una mejor presentación de las escalas de colores
oscuros6. Las pantallas LCD comparten una propiedad con las pantallas OLED, y es el hecho
de poder coincidir en estímulos de ciertos colores, pero teniendo distribuciones de potencia
espectrales diferentes, el cual es un fenómeno llamado metamerismo. Esto es posible notarlo
por la composición del ojo humano, ya que al ser tricromático se hace necesario utilizar tres
colores primarios para las pantallas para poder tratar de recrear los demás colores, pero
debido a que los OLEDs y las pantallas LCD tienen un funcionamiento diferente, se produce
un fallo de metamerismo, esto lo que quiere decir es que los datos teóricos de metámeros
tienen los mismos valores para los 3 colores principales tanto para los LCD, como también
para los OLEDs, pero esto al ser visualizados no coinciden, lo que indica la mejor
representación de colores de los OLEDs7
5
4. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Estudiar el avance que han tenido los diodos emisores de luz orgánicos (OLEDs)
mediante reportes teórico-experimentales los cuales permitan analizar sus
características y poder distinguir las ventajas y desventajas que ofrecen estos
dispositivos. con respecto a otros.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Conocer como ha sido la evolución e implementación de los compuestos orgánicos
en el campo de diseño de materiales y dispositivos emisores de luz orgánicos
(OLEDs), mediante un análisis de cada uno de los tipos de OLED, con el fin de
conocer las diferencias, ventajas y desventajas. de cada uno.
Realizar un análisis comparativo de algunas tecnologías de visualización e
iluminación, haciendo uso de reportes bibliográficos que permitan conocer la
estructura y el funcionamiento de cada una, con el fin de darnos una idea de la
eficiencia de cada uno de los dispositivos.
Analizar la estructura y cada uno de las partes que componen los diodos emisores de
luz orgánicos, mediante una descripción de cada uno de sus componentes, con la
finalidad de conocer el papel que desempeña cada elemento dentro de los dispositivos
OLED.
Explicar diferentes métodos de fabricación de dispositivos OLED, haciendo uso de
descripciones de cada uno, con el fin de conocer cuál es el método que ofrece una
mayor eficiencia.
6
5. Compuestos Orgánicos: Aspectos generales
La electricidad y la electrónica han estado presentes en el diario vivir de las personas desde
hace mucho tiempo, pero por consecuencia de la contaminación, se ha hecho necesario buscar
nuevos tipos de materiales y dispositivos que permitan un mejor funcionamiento de estas
ramas de estudio. Los compuestos orgánicos han entrado a jugar un papel importante para en
el diseño de nuevos componentes para transporte de energía, debido a que actualmente
existen muchos compuestos que tienen propiedades electrónicas y ópticas. Sabiendo esto, se
ha encontrado un uso más adecuado a cada compuesto, teniendo en cuenta su estructura y
propiedades. Por esta razón, la electricidad, la electrónica y la química orgánica se unieron
para dar paso a una nueva rama llamada “electrónica orgánica”, que se encarga del estudio
de las propiedades optoelectrónicas de los compuestos con características de
semiconductores, y así poder diseñar nuevos dispositivos que tengan mejor rendimiento,
menor consumo energético y flexibilidad mecánica.
Los compuestos orgánicos, que contienen una cantidad significativa de carbono, trajeron una
revolución tecnológica en el campo de las fuentes de luz, lo que ha generado un gran interés
en estos nuevos materiales para fabricar pantallas planas, pero teniendo en cuenta que estos
compuestos orgánicos al tener la particularidad de poder formar capas delgadas, permiten el
diseño de pantallas flexibles y transparentes8,9. Todo esto es posible desde que se descubrió
el fenómeno de electroluminiscencia (EL) en compuestos organicos10. Durante un tiempo,
estos materiales se mantuvieron solamente como de interés académico debido a que se hacía
muy difícil para aquel entonces la formación de cristales, además de la alta demanda
energética. Muchos de estos problema se solucionaron cuando Tang y Vanslyke plantearon
7
un dispositivo OLED eficiente basado en un compuesto orgánico, con la particularidad de
ser heterocíclico y de peso molecular relativamente pequeño11. Esto obligó a que se dejara
de ver este campo como algo académico, por lo que empezó a ganar importancia dentro de
la comunidad científica. Años más tarde, los polímeros conductores tomaron protagonismo
en la tecnología OLED, y gracias a esto se lograron resolver los principales problemas de los
primeros dispositivos de este estilo.
5.1. Semiconductores orgánicos
los semiconductores son materiales cuya conductividad eléctrica se encuentra entre
conductores y aislantes. Estos materiales se comportan de una forma u otra dependiendo de
diversos factores, tales como el campo eléctrico o magnético en el que se encuentren, la
radiación que les incide, presión y temperatura a la que estén expuestos. Existen dos tipos de
semiconductores, los semiconductores intrínsecos, y los semiconductores extrínsecos. Los
primeros son semiconductores donde las moléculas están en estado puro, lo que indica que
no se hace necesario dopar el material. En cambio, los semiconductores extrínsecos son
aquellos donde se hace necesario agregar impurezas llamadas dopaje, donde estas impurezas
que se agregan deben formar parte de la estructura del material, sustituyendo parte de la
estructura principal. Los semiconductores pueden sufrir dos tipos de dopado. Un dopaje
oxidativo o también llamado dopaje tipo P, el cual se caracteriza por la presencia de vacancias
o huecos, con lo cual se aumenta el número de portadores de carga, para este caso cargas
positivas, las cuales estarán en condiciones de aceptar electrones. El otro tipo dopaje es el
reductivo también llamado dopaje tipo N, este se caracteriza por agregar átomos o moléculas
que permitan aumentar el número de portadores de carga libres, para este caso cargas
8
negativas, las cuales, al obtener la energía necesaria, lograran cruzar el espacio de banda
prohibida que las separa de los huecos del dopaje oxidativo. Teniendo en cuenta esto, la teoría
de las bandas establece que todo sólido contiene electrones y la cuestión importante por lo
que se refiere a conductividad eléctrica es como responden los electrones a un campo
eléctrico aplicado. En un material conductor el flujo eléctrico proviene del movimiento de
electrones, los cuales pueden moverse dentro y a través de estados discretos de energía,
conocidos como bandas, dentro de las cuales se encuentran la banda de valencia (formada
por los orbitales que contienen los electrones de mayor energía) y la banda de conducción
(formada por los orbitales desocupados de menor energía). Estas bandas se encuentran
separadas por una diferencia de energía, la cual es conocida como banda prohibida o band
gap, conforme el valor de la banda prohibida decrezca, la conductividad será mayor, caso
contrario ocurre cuando el valor de band gap aumenta12. En la figura 1 se muestran esquemas
de aislante, semiconductor y conductor.
Figura 1. Diagrama que representa las bandas permitidas, prohibidas y su relación con la conductividad del material
Los semiconductores orgánicos han llamado la atención de investigadores debido a que
tienen ventajas sobre otro tipo de semiconductores, ejemplo de esto es que estos incluyen
estructura electrónica sintonizable y propiedades fisicoquímicas, funcionalización del
9
núcleo, peso ligero, flexibilidad mecánica y espacios de banda ópticos variables13,14. Dentro
de los compuestos orgánicos más conocidos como semiconductores se encuentran los
oligómeros, los cuales son de cadena corta, también están los polímeros, los cuales son de
cadena larga.
Actualmente se resaltan dos clases principales de semiconductores orgánicos, los cuales son
los complejos orgánicos de transferencia de carga y los derivados del poliacetileno. Los
complejos orgánicos de transferencia de carga tienen un comportamiento similar al de los
semiconductores inorgánicos, los que garantiza gran eficiencia de conversión de energía a
fotón. Para el caso de los derivados de acetileno se tiene que permiten gran movilidad
electrónica, lo que contribuye a su carácter de semiconductor. Estos derivados también
pueden sufrir dopajes, lo que permite alterar sus propiedades naturales logrando mejorar el
rendimiento del dispositivo.
Existen casos donde las moléculas orgánicas presentan electrones desapareados lo que en
principio llevaría a pensar que es una molécula con poca estabilidad, para sorpresa de los
investigadores, estos electrones desapareados tienen un efecto sobre la molécula que ayuda
a que tenga una mayor estabilidad, debido a que, para estos compuestos, los electrones
desapareados actúan como portadores de carga. Los semiconductores diseñados a partir de
compuestos orgánicos son bastante llamativos por su facilidad de producción, lo cual es una
ventaja, además de que ofrecen buenas propiedades optoelectrónicas, lo que hizo que se
pudieran utilizar en una amplia gama de dispositivos electrónicos15. Los semiconductores
orgánicos de polímeros conductores también pueden ser dopados. Generalmente lo que
ocurre es que se cambian moléculas de la estructura principal y se reemplazan por otras que
10
también se haya demostrado previamente su carácter semiconductor. A esto se le conoce
como copolimeros16.
6. Clasificación de los OLEDs
Los OLEDs tienen una serie de variaciones, las cuales van a depender del tipo de material
que estén diseñados, como también de características físicas como su color o arquitectura. Se
han logrado diseñar dispositivos con ciertos complementos, que permiten el uso de las
principales clases de OLED, que se han logrado gracias al método de inducción de corriente
por matriz.
6.1. SM-OLED
Los dispositivos SM-OLED (small molecule – OLED) están diseñados a partir de moléculas
pequeñas. Estos dispositivos fabricados por el método de deposición en vacío del compuesto
o moléculas activas. Estos dispositivos son de un costo de producción muy alto debido a la
complejidad de la síntesis del compuesto activo17.
6.2. PLED
Los dispositivos PLED (polymer light-emitting diode) están constituidos por polímeros
conductores. Los PLEDs poseen una película muy delgada del compuesto activo y además
permiten una gran luminosidad con un consumo energético mínimo. Estos PLED se
diferencian principalmente de los SM-OLED en el método de formación de la capa. Mientras
11
que los SM-OLED se producen mediante evaporación y deposición al vacío, los PLED se
producen mediante un método llamado spin-coating17,18.
6.3. TOLED
Los OLEDs transparentes o también llamados TOLEDs (transparet OLED), son dispositivos
los cuales son considerados los “verdaderos OLEDs”. Estos, son capaces de emitir por ambos
lados si es necesario y permiten un mejor contraste con el entorno, lo que facilita la
posibilidad de tener una mejor respuesta del dispositivo bajo condiciones de alta luminosidad
como seria estar bajo el sol8,19
6.4. SOLED
Los stacked-OLEDs son diodos que cuentan con una estructura de capas apiladas, la cual se
basa en una arquitectura de pixeles que almacena subpixeles de color rojo, verde y azul y lo
hacen de forma vertical. Este tipo de OLED cuenta con una gran mejora de color y
resolución20.
6.5. WOLED
Los White – OLED están emergiendo como la tecnología más prometedora para la pantalla
de próxima generación y las aplicaciones de iluminación de estado sólido debido a sus
ventajas de ser de alta eficiencia, bajo costo, fácil flexibilidad y respetuosas con el medio
ambiente. Para lograr una emisión blanca se debe conseguir una emisión continua, lo cual
permite simular la luz solar natural. Esto se consigue con una mezcla de colores primarios21.
La estructura de un WOLED se muestra en la figura 2.
12
Figura 2. Esquema de un dispositivo WOLED22
6.6. Implementación de matrices
Las pantallas OLED pueden ser activadas a través de un método de conducción de la corriente
por matriz que puede tener dos esquemas diferentes y da lugar a diferentes tecnologías. Las
pantallas OLED se dividen en unidad estática, unidad de matriz pasiva y unidad de matriz
activa por los métodos de conducción. La unidad estática solo puede permitir contenidos de
información muy bajos.
6.6.1. PMOLED
Los OLEDs de matriz pasiva (PM-OLED) o también llamados OLEDs de matriz simple, son
un tipo de OLED el cual está constituido por un denominado electrodo de fila, el cual va
siguiendo un direccionamiento secuencial que se da línea por línea. Estos PM-OLEDs
controlan la emisión de cada pixel mediante un electrodo llamado “electrodo de columna”
que envía una señal.
13
6.6.2. AMOLED
Los dispositivos AMOLED (active matrix – OLED) están constituidos por pixeles, los cuales
hay un transistor de tipo TFT, también llamado transistor de película fina. Las pantallas de
matriz activa utilizan electrodos estampado, en forma de horizontal y vertical, es decir, filas
y columnas. Los pixeles están definidos por la intersección de filas y columnas, donde la
intersección de una columna específica del ánodo y una fila específica del cátodo, que, para
poder producir luz, deben estar activadas simultáneamente. En la figura 3 se puede observar
el esquema de un dispositivo AMOLED.
Figura 3. Esquema de un dispositivo AMOLED23
7. Evolución de los OLEDs
Con el paso de los años, el desarrollo de los dispositivos de visualización ha mejorado
notablemente. Anteriormente se conocían los dispositivos de tubos de rayos catódicos, los de
pantalla de cristal líquido, los de plasma y las pantallas de emisión de campo. Cada una de
estas tecnologías tenía sus grandes desventajas, tenían limitaciones propias de cada uno de
14
los diferentes dispositivos. Comenzando por un bajo rango dinámico bajo ángulo de visión.
Es por esta razón que los dispositivos OLED han tomado gran importancia en la última
década, con lo cual lograron ser catalogados como una tecnología verde, debido a su
eficiencia energética y alta iluminación. Es por esto que se hace necesario un análisis de cada
una de las tecnologías anteriormente mencionadas3,15.
7.1. Tubos de rayos catódicos (CRT)
El desarrollo de los tubos de rayos catódicos se remonta a los años 1940, donde se diseñó un
tubo al vacío exclusivo para televisores, las cuales fueron consideradas como pantallas de
primera generación. Los dispositivos CRT funcionan por el disparo de un haz de electrones,
el cual es controlado y por un campo electromagnético, y dirigido a una fina placa con un
recubrimiento de fosforo. Cuando estos electrones golpean dicha placa, absorben la energía
liberada por el electrón, y se genera un destello en ese punto de contacto. La intensidad de la
luz emitida por CRT se conoce como luminiscencia.
Los CRT constan de tres partes principales como se muestra en la figura 415, la primera es
conocida como pistola de electrones, que es la encargada de generar y lanzar el haz de
electrones, la segunda es un sistema de deflexión, el cual se divide en dos. Sistema de
deflexión en el eje X y otro sistema de deflexión en eje Y, donde el sistema del eje X va a
permitir que los puntos que se generan en la placa se puedan mover de forma horizontal de
derecha a izquierda y viceversa, es por esto que se logra ver una línea horizontal alargada.
En el caso del deflector del eje Y, permite la movilidad del punto o también llamado “spot”
en forma vertical, es decir, de arriba abajo y viceversa. Una vez planteados los dos sistemas
de deflexión, se debe precisar una sincronización de los dos movimientos, lo que ocasionará
15
que en la pantalla se logran observar una serie de líneas horizontales y verticales. La tercera
parte es una pantalla fluorescente, la cual es la que permite la visualización de imágenes.
Figura 4. Estructura de un dispositivo CRT15
En el punto donde los electrones producen el destello, el recubrimiento de fosforo continúa
brillando por un corto tiempo hasta cuando el haz de electrones se ha alejado de ese punto.
Esto es posible porque la capa de fosforo se hace más delgada para que la luz pueda pasar a
través de ella y del recubrimiento de vidrio, para que así se pueda observar desde fuera del
CRT.
Los dispositivos CRT generan una luminosidad más baja, porque un punto brillante en la
pantalla durante mucho tiempo provocaría agotamiento del material, lo que significa un
mayor desgaste y una menor vida útil. Como los CRT básicamente son un circuito, una vez
los electrones golpean la pantalla, deben regresar al ánodo para cerrar el circuito, si esto no
ocurre, se generaría una acumulación de electrones en la pantalla, y al cabo de un tiempo se
produciría un efecto de repelo por ser la misma carga y no permitiría la formación de una
imagen en la pantalla.
16
Existen dos tipos de deflexiones, y con esto se generan dos tipos de CRT, Los CRT
electrostáticos y los CRT magnetostaticos. En los CRT electrostáticos, el haz de electrones
se desvía mediante la aplicación de un voltaje positivo en las placas a medida que el haz pasa
a través y se dobla hacia la placa positiva, mientras que en la CRT de tipo magnetostático, el
haz de electrones se desvía por la aplicación de un campo magnético y se dobla hacia la
fuerza de Lorentz resultante. Los CRT con deflexión electrostática son más baratos, pero solo
funcionan bien para dispositivos pequeños, y los dispositivos con deflexión magnetostatica
son algo más costosos, pero tienen una mayor vida útil, además son ideales para dispositivos
de mayor tamaño15,24,25,26.
7.2. pantallas de cristal líquido (LCD)
Los dispositivos de cristal líquido (LCD) fueron creados en la década de 1960, los cuales
lograron desplazar a los dispositivos a base de tubos de rayos catódicos (CRT). Con una
extensa investigación y desarrollo de materiales, innovación de dispositivos y una fuerte
inversión en tecnologías de fabricación avanzadas, la tecnología LCD de transistor de
película delgada (TFT) ha madurado gradualmente en todos los aspectos; se han superado
algunos obstáculos clave, como el ángulo de visión, el tiempo de respuesta y la gama de
colores.
Los materiales que componen los dispositivos de cristal líquido no son materiales emisivos,
lo que hace necesario el uso de un haz luz de fondo para poder iluminar la pantalla, donde
este sistema de iluminación representa aproximadamente la mitad de la demanda
energetica27. La pantalla LCD generalmente utiliza un efecto de obturador óptico inducido
17
por una combinación de un dispositivo de cristal líquido y luz polarizada. Dado que el efecto
de obturador de las pantallas LCD tiende a verse alterado por la orientación molecular
fluctuante y la conmutación molecular imperfecta la relación de contraste de la pantalla LCD
está restringida. Además, dado que la pantalla LCD generalmente utiliza el cambio de
orientación molecular anisotrópica de las moléculas de cristal líquido, la característica del
ángulo de visión también tiene problemas como la reducción de la relación de contraste y el
cambio de color en la dirección inclinada28
Cuando un dispositivo LCD es fabricado, las moléculas que lo componen sufren una rotación,
dando lugar a un dispositivo el cual es llamado “pantalla nemática retorcida” o TN-LCD. A
medida que la luz polarizada linealmente propaga el material líquido, el vector de luz gira
gradualmente y cuando sale de la segunda placa de vidrio, completa la rotación de 90° como
se ve en la figura 529. Gracias a esta rotación de 90°, la luz puede pasar sin problemas a
través del segundo polarizador, dando una iluminación uniforme, pero para uso común, se
usa un modo que refleje la luz y no uno que la transmita.
Figura 5. Alineación torcida 90 ° de moléculas en LCD29
18
En las pantallas de cristal líquido, los caracteres de color negro son formados a partir de la
aplicación de un voltaje externo, haciendo que solo aparezca luz en los segmentos donde los
conductores recubiertos tienen una forma característica, haciendo que las moléculas del
cristal líquido se desenrollen y se alineen a lo largo del campo eléctrico que se genera, lo que
conlleva a que la luz no gire, sino que pase sin restricción alguna hasta llegar al segundo
polarizador donde este la corta, generando que en las regiones que tienen un revestimiento
conductor cuando son excitadas por el voltaje externo, aparecen oscuras y haciendo que las
otras regiones donde el campo eléctrico no está presente parecen brillantes. En la figura 630
se muestra un esquema de un dispositivo LCD.
Las pantallas LCD ganaron popularidad debido a su factor de forma más pequeño y liviano.
Además, no parpadean y, por lo tanto, generan poca fatiga visual, pero estos dispositivos no
son perfecto ya que no son orgánicos, no son emisivos, no son eficientes energéticamente ya
que no pueden emitir su propia luz, además, emiten radiaciones electromagnéticas de baja
frecuencia y ofrecen un ángulo de visión más estrecho que el CRT y, por lo tanto, cada vez
son desplazados por las pantallas de próxima generación27,28,31,32.
Figura 6. Esquema de un dispositivo LCD30
19
2.1 Panel de visualización de plasma (PDP)
Las pantallas o paneles de plasma, son dispositivos constituidos por millones de células que
tienen en su interior mezclas de gases y una pequeña cantidad de mercurio entre dos paneles
de vidrio. La simplicidad de la estructura hace posible una pantalla de área grande, delgada
y liviana. La pantalla es resistente para soportar altos niveles de golpes y vibraciones.
Los dispositivos PDP tienen una gran ventaja sobre los dispositivos LCD, y es su costo de
producción. Los PDP son mucho más económicos, ya que las condiciones a las que deben
ser producidos no son tan exigentes como el caso de los LCD. Cuando el mercurio se vaporiza
y se aplica voltaje a través de la celda, los gases en las celdas se convierten eléctricamente
en un plasma que emite luz ultravioleta y excita los átomos de fósforos para emitir luz visible.
Son más livianos y menos voluminosos que los televisores de proyección trasera con una
mejor reproducción de color y más precisa con un perfil delgado33.
Cuando se hace incidir un flujo de corriente, los electrones chocan sobre los átomos de
mercurio, mientras este se moviliza a través del plasma, lo que provoca un aumento en el
nivel de energía de la molécula, y cuando esta se relaja, emite la energía en exceso en forma
de fotones ultravioleta (UV). Cuando el fotón UV golpea un átomo de fósforo, aumenta
momentáneamente el nivel de energía de un electrón de órbita externa en el átomo de fósforo,
moviendo el electrón de un estado estable a uno inestable; el electrón luego arroja el exceso
de energía como fotón a un nivel de energía más bajo que la luz UV; los fotones de menor
energía están principalmente en el rango infrarrojo, pero alrededor del 40% están en el rango
de luz visible. Por lo tanto, la mayor parte de la energía de entrada se libera en forma de calor
20
y descansa como luz visible. Dependiendo de los fósforos utilizados, se pueden lograr
diferentes colores de luz visible.
Figura 7. Esquema de un dispositivo PDP34
En estos dispositivos los pixeles están formados por tres celdas, las cuales componen cada
una los colores primarios de la gama de colores del RGB. Es decir, rojo, verde y azul.
También se pueden obtener variaciones de estos colores, lo cual se consigue con una
variación del voltaje inducido, a partir de esto se entiende que las pantallas de plasma al estar
compuestas de millones de células de descarga, lo que hacen es organizarlas para así poder
expresar los colores. En la figura 7 se muestra la estructura de este tipo de dispositivo.
Los dispositivos PDP tienen una gran desventaja, y es su poca eficiencia energética
comparada con la de tubos de rayos catódicos (CRT), lo que indica que necesitan una mayor
cantidad de energía, pero no logran un brillo adecuado, lo que hace que sea inviable la
fabricación de dispositivos menores a 32 pulgadas. Además, al ser de gases que están
contenido a unas células, a una mayor altitud, habrá una menor presión, entonces no tendrán
21
un buen funcionamiento debido a la diferencia de presión que se crea entre el ambiente y el
dispositivo15,35.
7.3. Pantalla de emisión de campo (FED)
Las pantallas basadas en la emisión de campo, son dispositivos con un gran rendimiento a la
hora de la visualización, esto se logra con tiempos de respuesta rápidos, ángulos de visión
amplios y un amplio rango de temperaturas a la cual pueden trabajar estos dispositivos.
Presentan colores similares a los CRT, pero con la ventaja de ser dispositivos muy delgados.
Además, su bajo costo y bajo consumo energético.15.
Las FED o pantallas de emisión de campo, emplean un sistema de panel plano, donde se
utiliza un haz de electrones de campo que abarque un gran área, los cuales van a golpear el
fosforo de colores presente en el panel y así poder producir una imagen en pantalla. Para las
FED se evita el uso de un sistema de retroiluminación o de alguna matriz activa, esto hace
que el dispositivo no sea de alta complejidad.
Figura 8. Funcionamiento de FED (a) electrones que provienen de millones de micro puntas
pequeñas (b) matriz catódica (c) emisión de luz desde la micro punta15
22
En las FED, la emisión de electrones hacia la placa se da a través de un dispositivo que se
conoce como “micro puntas” pequeñas, las cuales constan de millones de estas micro puntas
y estas pasan por unos canales hasta encender un pixel como se muestra en la figura 8. (a).
el cátodo, o electrodo de polaridad negativa es una matriz de trazas que se compone de filas
y columnas como se evidencia en la figura 8 (b). cada una de estas intersecciones consta de
hasta 4500 emisiones y un diámetro aproximado de 150 nanómetros. Con la aplicación de
voltaje tanto a la fila como a la columna, los emisores generan electrones. Los píxeles se
forman depositando y modelando una matriz negra, fósforos estándar de TV rojo, verde y
azul y una capa delgada de aluminio para reflejar la luz hacia el espectador como se muestra
en la figura 8 (c)36.
Para que los dispositivos FED tengan un correcto funcionamiento, estos requieren un vacío.
Además, debe estar sellado para evitar que se escapen gases que se producen al momento del
choque de los electrones con la placa de fosforo. La capacidad de las FED de que haya un
dispositivo transparente hasta al momento es poca. Las empresas de fabricación de estos
dispositivos se tienen que acomodar a las necesidades del mercado, lo que ha hecho que se
amplíen los estudios de estos dispositivos, llegando a proponer pantallas de emisión de
campo transparentes y adicional a eso flexibles37.
7.4. Diodos emisores de luz (LED)
Los diodos emisores de luz ha sido una de las mejores alternativas para dispositivos de
visualización, que cuentan con buena generación de colores y bajo consumo energético. Los
LED básicamente se constituyen de una placa dividida en una región con un dopaje reductivo
y la otra parte con un dopaje oxidativo. A esto se le conoce como unión P-N, que cuando se
23
energizan emiten luz. Estos dispositivos trabajan bajo el principio de electroluminiscencia,
que básicamente es el proceso en el que la energía eléctrica se convierte en energía lumínica.
Los LEDs convencionales generalmente están hechos de materiales semiconductores de
naturaleza inorgánica, y cuentan con una capa protectora de una resina, que evita el daño por
golpes y reduce las vibraciones. Cuando un LED es sometido a una diferencia de potencial,
la barrera de potencial se hace más pequeña, lo que hace que los electrones que son los
portadores de carga, empiecen a cruzar la unión P-N, lo que significa los electrones del lado
N (lado con dopaje reductivo) cruzan la banda y se produce una recombinación de las
vacancias que están en el lado P (lado con dopaje reductivo) como se muestra en la figura 9.
Figura 9. Generación de luz en un LED38
Los LED, cuando funcionan en una dirección sesgada hacia adelante, actúan como
dispositivos semiconductores a frecuencias ópticas e infrarrojas. Como se requiere cierta
cantidad de energía para liberar pares de electrones y huecos, de forma similar se libera cierta
cantidad de energía cuando se recombinan. La diferencia de energía entre la banda de
conducción y la banda de valencia se irradia en forma de energía luminosa39.
El color de la luz emitida depende del tipo de semiconductor utilizado. Los semiconductores
de los que se compone en LED están cubiertos para tres objetivos principales. El primero es
24
aumentar la emisión, ya que está cubierta actúa como lente difusora, haciendo que la luz se
pueda emitir en un ángulo de incidencia bastante mayor que si el chip estuviera al
descubierto. Lo segundo es porque el ensamble del semiconductor es más fácil ya que este
cuenta con cables que son muy frágiles y está cubierta los protege de cualquier daño, y la
tercera es que la cubierta actúa como agente refractivo entre el semiconductor que tiene un
índice considerablemente alto y el aire que tiene un índice relativamente bajo15. Los LED
dominan las fuentes de luz convencionales existentes en monocromaticidad, espacio, ahorro
de energía, buena fiabilidad y larga vida útil, pero su rendimiento depende en gran medida
de la temperatura ambiente del entorno operativo, emiten luz40.
7.5. Diodos emisores de luz orgánicos (OLEDs)
Un diodo emisor de luz orgánico es un dispositivo en el cual la capa emisiva está hecha a
base de un compuesto orgánico, y esta capa está intercalada entre dos electrodos, un ánodo y
un cátodo. Al momento de aplicar una diferencia de potencial a un dispositivo OLED, los
portadores de carga se inyectan desde los electrodos hacia las capas orgánicas. Las vacancias
o huecos son inyectadas desde el ánodo (el cual es de carga positiva), y los electrones son
inyectados desde el cátodo (que tiene carga negativa). Cuando los huecos y los electrones
llegan a la capa de emisión, son recombinados, excitando el material de la capa emisiva, y
una vez este vuelve a su estado basal, se produce la emisión de un fotón como se muestra en
la figura 1041. Los OLED no requieren una luz de fondo para funcionar, consumen mucha
menos energía de una batería, pueden funcionar más tiempo con la misma carga. Una de las
ventajas de los dispositivos OLEDs es la forma en como emiten la luz, ya que los pixeles de
los OLEDs emiten la luz directamente, lo que hace que las pantallas cuenten con una mejor
25
resolución, mayor brillo y mejores ángulos de visión. Además, son mucho más livianos y
más eficientes. Se espera que estos dispositivos adquieran mucha más importancia comercial,
aunque para esto se hace necesario el desarrollo de compuestos que permitan una vida útil
más larga, ya que esta es una de las debilidades de los OLEDS42.
43
8. Estructuras de un OLED
Un OLED es un tipo de dispositivo sólido, que es diferente de CRT (tubo de rayos catódicos
o "tubo Braun"), PDP (panel de pantalla de plasma), LCD (pantalla de cristal líquido). Para
los OLEDs se hace posible diferentes configuraciones como se muestra en la figura 11, y en
todas se cumplen las mismas funciones de transportes de carga, excitación y relajación.
En los dispositivos OLED, los portadores de carga deben aportar dichas cargar a la misma
velocidad, de lo contrario no se lograría una recombinación de electrones optima, lo que
significa que la eficiencia del OLED sería menor. En estos diodos, los electrones se
transportan a través del LUMO, mientras que los huecos son transportados a través del
HOMO. Cuando se aplica un campo eléctrico los electrones y los huecos se desplazan hacia
Figura 10. Mecanismo de emisión de un OLED
26
la capa emisiva y se produce la recombinación en las moléculas emisoras, lo que produce la
formación de excitónes de triplete y singlete41.
Con el fin de mejorar el transporte de las cargas y la inyección de las mismas, se han agregado
varias capas. Así, en un OLED de doble capa, una capa orgánica transportará huecos y los
otros serán transportadores de electrones. Luego, los excitónes se recombinan en las
interfaces de la capa de transporte de huecos y la capa de transporte de electrones y así
generan electroluminiscencia. También existen dispositivos de tres capas. En estos, se coloca
una capa adicional entre la capa de transporte de huecos y la capa de transporte de electrones,
donde la capa emisiva es el sitio principal de recombinación hueco-electrón44.
8.1. Capas y materiales de un OLED
Los OLED son artefactos que están expuestos a condiciones que requieren de materiales
resistentes. Estos materiales principalmente deben tener una alta estabilidad térmica, alta
conductividad, bajo voltaje de encendido y una gran eficiencia de electroluminiscencia. El
estudio de la variedad de materiales orgánicos como componentes activos está determinado
Figura 11. Tipos de configuraciones de un OLED
27
por la necesidad de optimizar las características de los dispositivos. Las diferentes capas de
OLED emplean diferentes materiales, según sus requisitos.
8.1.1. Ánodo
El ánodo debe estar compuesto por un material transparente, con una función de trabajo alta.
Desde hace mucho año el material más común usado como ánodo es el óxido de estaño indio
(ITO), el cual presenta buena conductividad, es bastante transparente, posee alta estabilidad
y una gran función de trabajo. Sin embargo, este no es el compuesto perfecto. Tanto el indio
como el oxígeno puede migrar a los semiconductores orgánicos, lo que afecta el rendimiento
del OLED. Además, no es el inyector de vacancias con mayor efectividad y su resistencia de
película delgada es considerablemente alta. Si se compara con materiales orgánicos, este
compuesto presenta un alto índice de refracción, lo que significa que solo una pequeña parte
de los fotones generados sean emitidos del dispositivo. Además, teniendo en cuanta que los
OLEDs son dispositivos que son considerados flexibles, los ánodos usados aparte de tener
gran capacidad de conducción, también deben ser flexibles para que el dispositivo pueda
cumplir con esto, también se debe cumplir que sean incoloros, con el fin de no intervenir con
la longitud de onda emitida. Desde hace pocos años se busca eliminar el ITO, con el fin de
tener una mejor eficiencia basada en el uso de compuestos de origen orgánico45,46.
Debido a los problemas que genera el uso del ITO en los OLEDs, se han buscado alternativas
que no han generado mucho impacto. Prueba de ellos es el uso de óxido de estaño dopado
con flúor (FTO), el cual es más resistente y más barato que el ITO, pero la corriente de fuga
que se genera es más alta, lo que no lo hace tan eficiente. Otra alternativa es el óxido de zinc
dopado con aluminio (AZO), donde este compuesto ha demostrado tener mejores
propiedades, con un factor de mejora medianamente alto. El efecto óptico dado lugar al AZO
28
incorporado es el factor dominante que conduce a las características mejoradas47.
Generalmente los mejores compuestos para este tipo de uso son óxidos de metales de
transición y algunos polímeros orgánicos, debido que son muy buenos conductores y además
son transparentes, como por ejemplo: GITO, GIO, ZIO y ZITO, PEDOT:PSS, PANI,
PPy48,49.
8.1.2. Compuestos para la inyección de huecos (HIL)
Los compuestos que tienen como función la inyección de huecos hacia la capa de transporte,
tienen una forma específica de trabajo. Estos compuestos lo que hacen principalmente es
disminuir la barrera energética que hay entre el ánodo y la HTL, mejorando el contacto entre
ambas capas. Además, estos compuestos también resuelven problemas de estabilidad de
algunos materiales HTL y regula la cantidad de huecos que salen desde el ánodo, permitiendo
mayor eficiencia en el dispositivo50. De los materiales más usados como HIL se encuentran
algunos compuestos de cobre dopados y algunos derivados de trifenilamina, ya que su valor
de energía en el nivel HOMO es similar al de uno de los materiales más comunes como ánodo
como es ITO51,52.
8.1.3. Compuestos para el transporte de huecos (HTL)
Los huecos o vacancias son transportadas a través del nivel HOMO, por lo que estos
compuestos deben tener la capacidad de poder transportar gran cantidad de huecos y tener un
bajo potencial de ionización. Dentro de los materiales más comunes dentro de los
transportadores de electrones se encuentra el 1,1-bis [4- [N, N´-di (p-tolil) amino] fenil]
ciclohexano (TACP), el cual cuenta con un bajo nivel energético LUMO, pero una alta
movilidad de cargas. Además, también tiene la capacidad de actuar como transportadores de
29
electrones (ETL). El N, N´-bis (naftalen-1-il) -N, N´bis (fenil) bencidina (NPB) es otro de
los materiales más comunes, pero este tipo de compuestos están siendo reemplazados por
compuestos más nuevos y con mejores caracteristicas53,54,55.
8.2. Compuestos emisivos
En la actualidad existen tres tipos de compuestos principales como materiales emisores de
un dispositivo OLED, donde estos tienen como finalidad producir la emisión de fotones en
determinadas longitudes de onda, las cuales van a depender del compuesto del que esta capa
esté diseñada. Los EML o capa de material emisor debe cumplir con ciertas propiedades,
como debe ser el eficiente transporte de electrones y de huecos, para que la recombinación
se pueda dar. Además, debe el proceso de emisión debe ser bastante eficiente, lo que indica
que la perdida de energía en forma de calor debe ser mínima.
Las tres clases principales de materiales emisores son: compuestos de moléculas pequeñas,
polímeros conductores o también llamados polímeros conjugados y macromoléculas tipo
dendrímeros que tengan alto grado de conjugación50.
8.2.1. Moléculas pequeñas
Los diodos emisores de luz orgánicos puede tener en su capa emisiva las llamadas “moléculas
pequeñas”. Estas moléculas permiten que el espesor de la capa sea de aproximadamente 1
micrómetro, lo que significa que estas pueden ser depositadas por sublimación o por
evaporación en vacío. Las moléculas pequeñas cuentan con la capacidad de ser fácilmente
purificables, por lo que se obtienen capas más limpias lo que conlleva a que se produzca una
mejor eficiencia de fotoluminiscencia. Algunos ejemplos de moléculas pequeñas usadas en
OLEDs se muestran en la figura 1256,57
30
.
8.2.2. Polímeros conductores
Los polímeros han despertado un gran interés dentro del mundo académico y la industria
debido a sus posibles aplicaciones en pantallas planas y tecnologías de iluminación de estado
sólido. La capacidad de procesamiento de la solución de los polímeros ofrece las ventajas de
condiciones de fabricación simples y suaves que permiten reducir costos y producir pantallas
de gran área. Ejemplo de estos compuestos se muestra en la figura 1358.
Figura 12. Estructura de algunas moléculas usadas en SM-OLEDs
31
a) b)
Figura 13.Estructura de algunos polímeros usados en OLEDs
Figura 14. Estructura del dendrímero de carbazol t BuG2TAZ b) Estructura de los dendrímeros de
carbazol G3Ph y G4Ph
32
8.2.3. Dendrímeros conjugados
Los compuestos tipos dendrímeros conjugados son un tipo de material que está entre los
compuestos y moléculas pequeñas y los polímeros conjugados. Los compuestos dendríticos
son compuestos que poseen una geometría ramificada exponencial en vez de tener una
estructura lineal, como se muestra en la figura 14. Estos compuestos tienen características
que se combinan de los otros dos tipos de compuestos, por lo que generan gran cantidad de
beneficios. Debido a la geometría de estos compuestos, la emisión va a estar definida
principalmente por el núcleo de la molécula. Los dendrímeros emisores de luz se definen por
su generación, que es el número de niveles de ramificación en los dendrónes, y se han
reportado dispositivos eficientes que contienen dendrímeros de primera y segunda
generación59.
8.2.4. Materiales que emiten en el rojo
Los llamados elementos de tierras raras han sido de los materiales más usados para las
emisiones de color rojo, debido a su gran nitidez60. En los dispositivos OLED, la
incorporación de minerales como los lantánidos ofrecen< dos ventajas principales. La
primera es que este tipo de compuestos permiten una emisión con mayor intensidad de color,
y lo segundo es que para presentar una emisión que permite una buena saturación de colores,
son bastante eficientes al consumo energético. Esto es posible debido a las bandas de emisión
de los iones trivalentes lantánidos, que permiten una emisión monocromática. La eficiencia
de OLEDS está limitada al 25% por las estadísticas de giro. Sin embargo, cuando se usan
complejos de lantánidos, la eficiencia no está limitada porque la energía de excitación puede
transferirse tanto desde un singlete o triplete excitado al ion lantánido. Pero el uso de
complejos de lantánidos en los OLED genera varios problemas, como la dificultad de las
33
pobres propiedades de formación de películas, como la dificultad son las pobres propiedades
de formación de película de los compuestos de coordinación de lantánidos de bajo peso
molecular, la baja eficiencia de electroluminiscencia (debido a las pobres propiedades de
transporte del portador de carga) y mala estabilidad a largo plazo de los complejos de tierras
raras15.
Los OLED han tenido alternativas como compuestos de coordinación de metales transición,
ya que estos también presentan bandas de emisión extremadamente nítidas, lo que a su vez
también permite que tengan una eficiencia cuántica interna relativamente alta, lo que ha
generado gran interés en este tipo de compuestos y demuestra que estos compuestos tienen
potenciales aplicaciones para el uso en dispositivos OLED61. Algunos de estos compuestos
se muestran en la figura 15.
Figura 15. Estructura de algunos complejos de metales de transición usados en OLEDs (1) 2,20 –
bipiridina (2) 2,20 :60 ,200-terpiridina (3) Ir(III) complejo metalico61
8.2.5. Materiales que emiten en el verde
Los materiales usados como capa emisiva para OLED verdes no difieren mucho de los
materiales que emiten en rojo. Los complejos organometalicos han sido de los compuestos
que más han aportado al desarrollo de nuevos y mejores materiales emisores. Actualmente
se han estado diseñando complejos que tengan una buena emisión, pero que también sean
34
flexibles. Jian Liu. Et al y Kim Et al, diseñaron nuevos complejos emisores62,63. Los cuales
presentaron buenas propiedades de conducción, emisión, y ahorro de energía. Algunos de
estos compuestos se muestran en la figura 16. Los materiales emisivos rojos y verdes
cumplen con los requisitos para una aplicación práctica en OLED en términos de su eficiencia
luminiscente, pureza de color y vida útil, etc. Pengchao Zhou y col. investigó la influencia
del fac-tris (2-fenilpiridina) iridio [Ir (ppy) 3] dopado en la capa de transporte de electrones
por una serie de dispositivos solo de electrones. La capa orgánica dopada Ir(ppy) 3 cumple
dos funciones: emitir luz verde con exceso de agujeros cuando el sesgo aplicado es bajo;
debilitar la capacidad de transporte de electrones cuando aumenta el sesgo. Ambas funciones
pueden mejorar el equilibrio del portador y limitar la región de recombinación de excitón64.
Así, muchos académicos e investigadores de todo el mundo investigaron y continuaron la
síntesis y caracterización de complejos y dispositivos emisores de luz verde64.
Figura 16. Estructura de algunos compuestos emisores verdes65
8.2.6. Materiales que emiten en el azul
Los colores primarios en los OLED son el azul, rojo y verde. Los 3 juntos, forman la paleta
de colores RGB, por esta razón el azul, como color primario indispensable de la emisión de
blanco, tienen una influencia vital en el rendimiento de los WOLED. Los materiales
35
fosforescentes azules son la mejor opción porque su eficiencia cuántica podría ser de hasta
el 100% en teoría. Sin embargo, para los resultados experimentales, la eficiencia cuántica de
los OLED azules correspondientes suele ser pobre que la de los OLED verdes y rojos, y por
lo tanto limita el rendimiento de los WOLED. Los WOLED se pueden obtener mediante la
combinación de rojo, azul y verde o mediante la combinación de amarillo y azul. Henning
Wettach y col. sintetizaron materiales orgánicos emisores de luz azul profundo, que emiten
luz en el rango de 436–456 nm. Varios derivados de trifenileno de bajo peso molecular
sustituidos se han preparado en un procedimiento de un solo paso y están fácilmente
disponibles a gran escala y alta pureza66.
Debido a que los compuestos emisores azules presentan ciertas deficiencias, se diseñó una
nueva arquitectura, la cual no es solo aplicada en emisores azules, sino en cualquier tipo de
emisor al cual se requiera aumentar su eficiencia cuántica interna (Ƞint), ya que esta
Figura 17. Estructura de algunos compuestos emisores azul. 1,4-Difenol-2,3-bis-(4-trifluorometil-fenil)
tripfenileno (BFTP), 1,4-Bis-(4-hidroxi)-2,3-difenil-trifenileno (PCTP)
36
arquitectura permite que la Ƞint sea aproximadamente el 100%. A esta arquitectura se le
conoce como TAF-OLED o diodos emisores de luz orgánicos de fluorescencia retardada67.
En la figura 17 se muestran algunos compuestos emisores azules.
8.2.7. Materiales que emiten blanco
Desde el descubrimiento de los WOLEDs por Kido Et al3, se ha generado mucho interés
sobre estos dispositivos, debido a que estos tienen una gran variedad de usos que van desde
fuentes de iluminación, hasta en pantallas a todo color. Donde generalmente se logra diseñar
una estructura delgada, flexible y que permite mucho ahorro de energía, con lo cual se han
ido desplazando a las formas de iluminación convencionales. Para estos materiales se pueden
usar combinaciones de los colores primarios, como también compuestos que tengan la
capacidad de emitir de forma simultánea longitudes de onda que produzcan la emisión de
color blanco, los cuales pueden ser tipo polímero, o complejos organometálicos, etc68,69. En
la figura 18 se muestra la arquitectura de estos dispositivos, así como algunos compuestos
emisivos usados en estos.
Se han propuesto varios enfoques para generar luz blanca con varias configuraciones de
dispositivos OLED y diferentes materiales emisores. Con una eficiencia cuántica
intrínsecamente alta, los WOLED que incorporan emisores fosforescentes se han convertido
en los candidatos más prometedores para cumplir con los estrictos requisitos de eficiencia en
aplicaciones de iluminación. Para un dispositivo destinado a la iluminación de alta calidad,
se requieren WOLED con coordenadas CIE similares a las de la radiación de cuerpo negro
entre 2500 y 6500 K), y se requiere un índice de reproducción cromática (CRI) superior a 80.
Para la realización de todo color en tales OLED, se necesitan materiales emisores rojos,
verdes y azules con un rendimiento excelente. Sin embargo, el material emisor azul
37
acompaña a problemas serios de menor eficiencia y vida útil más corta en comparación con
el material emisor rojo o verde debido a la dificultad en la inyección de agujeros y electrones
con un intervalo de banda mayor. La mayoría de los materiales conjugados con π utilizados
como materiales emisores de color azul hasta ahora hacen uso de fluoreno, biofluoreno y
antraceno como moléculas centrales15.Además, se demostró un mecanismo para reducir la
reflexión interna total en la interfaz de vidrio ITO en WOLED para lograr una mayor potencia
de salida. Por lo tanto, la iluminación de estado sólido con vibrantes WOLED puede crear
una iluminación ecológica y de bajo consumo en el futuro70.
Figura 18. algunos compuestos emisores usados en dispositivos WOLED
38
8.3. Cátodo
Los dispositivos OLED, así como tiene una fuente de donde salen huecos, también tienen
una capa que se encarga del suministro de los electrones, pero a diferencia del ánodo, los
cátodos no precisan de ciertas exigencias como la de ser un material transparente, con la
única excepción de los dispositivos TOLED. Generalmente, los compuestos o elementos
utilizados para los cátodos son metales puros o aleaciones, que deben cumplir con una alta
conductividad, baja función de trabajo con el fin de facilitar el suministro de los electrones,
también deben tener una alta capacidad para formar placas que permita un buen contacto con
la capa de transporte de electrones. Además, debe poseer una alta reflecivilidad50.
8.3.1. Compuestos para el transporte de electrones
Los dispositivos OLED para que tengan una buena eficiencia de EL, se necesita que la
inyección de electrones y de huecos sea lo más simultánea y pareja posible. Actualmente se
adelantan investigaciones para diseñar materiales para el transporte de electrones más
eficientes, debido a que generalmente la movilidad de huecos es mucho mayor que la de
electrones, generando deficiencias en el rendimiento. Estos compuestos tienen como función
aceptar y transportar los electrones que le suministra el cátodo, hacia la capa emisiva. Estos
compuestos tienen sistemas conjugados, que pueden entregar los electrones de manera más
efectiva71.
9. Métodos principales de fabricación de un dispositivo OLED
Una de las técnicas para la fabricación de dispositivos OLED es la sublimación al vació, el
cual es un proceso que permite la fabricación de dispositivos multicapa. Además, este método
39
permite lograr una alta pureza de los componentes, ya que son sublimados al vacío antes de
ser depositados. El que este proceso esté bien o mal, va a determinar si el dispositivo tendrá
un correcto funcionamiento y una larga vida útil72. Actualmente hay otra técnicas que están
ganando campo en el medio, ejemplo de ello es el uso de la serigrafía, el recubrimiento por
rotación e impresión por inyección de tinta73–75, las cuales permiten OLEDs de bajo costo
además de que permiten realizar deposiciones en un área relativamente más grande.
9.1. Evaporación térmica al vacío (TVE)
El método TVE es un método generalmente usado en la fabricación de dispositivos de menor
tamaño, donde son usadas moléculas pequeñas, ya que es una forma eficiente y fácil de
hacerlo. Los compuestos son calentados al vacío, ya que de lo contrario podrían existir
interacciones entre el vapor y las moléculas que se encuentren en el medio. Una vez el
material se evapora, el vapor formado se condensa en forma de una película sobre el sustrato.
Se debe tener un estricto control sobre la presión de trabajo para que no haya deformidades
en la placa. Este es un método que tiene como ventaja el hecho de poder controlar el espesor
de la placa, pero resulta que es un método muy costoso y no permite la fabricación de
dispositivos flexibles65,76.
9.2. Deposición física al vacío (PVD)
Actualmente el método PVD ha empezado a ser aplicado de forma no tan convencional a
dispositivo orgánicos porque permite gran rendimiento y una reducción de costos
considerable. Teniendo en cuenta que los mayores avances de los OLED se han dado a partir
de los dispositivos multicapa, el método PVD ha tomado fuerza en la fabricación de los
OLEDs. En este método, los materiales son llevamos a estado vapor, y de forma similar al
40
método TVE, se realiza una deposición sobre una placa, donde el compuesto es condensado
y queda en forma de placa delgada. Existen condiciones donde la tasa de deposición es
menor, por ejemplo, la presencia de oxígeno, metales presentes en el ambiente de vacío y
colisiones entre moléculas de evaporante y de gas durante el viaje hacia el sustrato77.
9.3. Métodos en soluciones
Se han diseñado estrategias de diseño y fabricación de estos dispositivos basados en
soluciones. Estos métodos han logrado demostrar mejoras significativas en los procesos de
fabricación, lo que permite mayor cantidad de producción. Es un método diferente, ya que
en este se busca solubilizar los compuestos, mas no evaporarlos, lo que dependiendo de las
moléculas puede producir un mayor gasto energético o de materia prima.
9.3.1. Impresión por chorro de tinta
El método de impresión por chorro de tinta (Ink-jet printing) consiste en solubilizar los
compuestos con que se construirá el dispositivo, y luego rociar estos sobre el sustrato. Este
es un método que favorece a los dispositivos PLED, ya que al ser polímeros orgánicos no se
hace necesario elevar la temperatura para evaporarlos, lo que podría causar daño estructural.
Este es un método que tiene varias desventajas, como es la espera del tiempo de secado en la
deposición de cada una de las capas, lo que hace que los tiempos de fabricación sean más
lentos. Además, la humedad puede generar daños en las capas del dispositivo, produciendo
que este tenga fallas, por lo que hay que buscar alternativas para un mejor sellado. En la
figura 19 se muestra una ilustración de como es el proceso de inyección de cada uno de los
colores de la gama RGB50,75.
41
Figura 19. Esquema del método Ink-Jet pirinting75
9.3.2. Método de impresión por serigrafía (Screen Printing)
Consiste en la deposición de películas, conteniendo reactivos orgánicos, en condiciones
suaves, sobre sustratos plásticos o de otra naturaleza, como se muestra en la figura 20. Es
una técnica que no requiere sistemas de vacío y que permite la aplicación a cualquier
superficie, plana o curva, flexible o rígida, lisa o rugosa (incluidos textiles) de tintas basadas
en polímeros de baja temperatura de curado. Es idónea para polímeros de alta viscosidad.
Esta técnica, aunque no ofrece ni la resolución de la impresión por inyección de tinta, es la
más barata74.
Figura 20. Esquema del método por serigrafiado o screen pirinting50
42
9.3.3. Método de recubrimiento por centrifugación
Este es un método que consiste en someter a centrifugación la solución del material que se
desea depositar. Cuando la solución está sobre la placa, esta empieza el centrifugado,
haciendo que la solución se esparza por toda la superficie de la placa de sustrato. Una vez
terminada la deposición, se espera un tiempo de secado, en donde el solvente se evaporará y
dejará el material deseado sobre la placa, como se muestra en la figura 21.
Figura 21. Esquema del método de recubrimiento por centrifugación o spin-coating50
10. Encapsulado de un OLED
Los OLEDs son dispositivos que últimamente se han estado caracterizando por su alta
estabilidad, lo cual se consigue con un buen encapsulado, debido a que esto impide que entren
impurezas que puedan afectar la composición del artefacto. La humedad y el oxígeno son de
los principales compuestos que producen un desgaste del dispositivo, haciendo que la vida
útil de estos se reduzca de manera muy notoria. Por esta razón, la encapsulación se debe hacer
en un ambiente libre de oxígeno y de agua, para evitar que estos puedan quedar dentro del
dispositivo78.
43
Las causas principales de la degradación de los dispositivos OLEDs han sido reportadas79,
por lo que se han diseñado estrategias para evitar cualquier tipo de daño, las cuales van desde
el diseño de nuevos materiales que permitan una encapsulación lo más hermética posible,
como también el uso de materiales que absorban la humedad.
Para realizar el proceso de encapsulado, solía llevarse a cabo en condiciones de atmósfera
inerte (nitrógeno o argón) dentro de una cámara de flujo laminar se adhiere una lámina de
vidrio o plástico al sustrato del dispositivo utilizando una resina epoxi sometida a tratamiento
por UV, complementándolo con un polvo en el interior que absorba la humedad que se
difunda a través del adhesivo (CaO o BaO), y alternando capas orgánicas y orgánicas que
dificulten la penetración del oxígeno y la humedad, pero resulta que este método es poco
viable debido a su alto costo. Para resolver este problema, se logró diseñar una alternativa a
base de oxinitruro de silicio(SiON), el cual era aplicado por una deposición asistida por iones,
lo cual hacia que este método fuera mucho más económico, y también fuera mucho más fácil,
lo que permitía una mayor producción. Posterior a esto, se diseñó una alternativa aún mejor,
debido a que esta permitía una impermeabilidad o resistencia a la humedad muchísimo
mayor, lo que significa que la vida útil de los dispositivos iba a ser mucho más larga. este
método fue diseñado basado en el hecho de que la porosidad de los materiales, entonces en
este método lo que se hace es tratar de sellar esos poros usando nano partículas, lo que crea
como una doble capa de encapsulado15,50. En la figura 22 se muestran algunos ejemplos de
encapsulado de dispositivos OLED.
44
Figura 22. Encapsulamiento de un OLED50
11. Estado actual de la tecnología OLED
Los investigadores tienen grandes retos por delante. Aún se está en la búsqueda de nuevos
materiales que tengan mejores propiedades, esto con el fin de mejorar el rendimiento y
mejorar la calidad de los dispositivos. Actualmente se investigan nuevas técnicas de
fabricación, así como también de estructura. En la parte de diseño, los investigadores se han
apoyado en la química computacional60, la cual ha sido una herramienta muy importante al
momento de arrojar resultado, debido a que esta es una herramienta muy poderosa en la
aproximación de la realidad, generalmente los resultados obtenidos de forma teórica, son
bastante aproximados a la realidad, lo que hace que los investigadores ahorren tiempo y
dinero en la parte experimental. Teniendo en cuenta esta herramienta, se han podido
encontrar un camino para poder resolver cada uno de los problemas que tienen estos
componentes, tanto de estabilidad, de vida útil, calidad de emisión, entre otros81. Actualmente
dentro de las investigaciones más importantes se encuentra la de encontrar mejores materiales
emisores de color azul, es por esto que muchos laboratorios se han enfocado en diseñar
nuevas metodologías para así aumentar el rendimiento de estos OLEDs azules. Por otro lado,
Cristal de encapsulación
Cristal de sustrato Sustrato flexible
OLED Rígido OLED Flexible
Encapsulado de capa delgada
45
cada vez se hace más común ver iluminación OLED en las calles de diferentes ciudades,
puesto que el cambio climático ha obligado a usar alternativas que sean más amigables con
el ambiente.
12. CONCLUSIONES
Los grupos de investigación dedicados al diseño de nuevos compuestos con propiedades
ópticas y electrónicas han estado en un trabajo constante, lo que, con el paso del tiempo, ha
permitido desarrollar diferentes tecnologías, donde cada una va teniendo mejoras
significativas, permitiendo que se pueda hacer un análisis comparativo de las ventajas y
desventajas de cada una. Los compuestos orgánicos han tenido gran aceptación en la
industria, debido a sus excelentes propiedades que permiten el desarrollo de mejores
dispositivos, los cuales se han logrado desarrollar de varios tipos, haciendo que para cada
uno se logra encontrar un uso adecuado. Además, haciendo una comparación con las
diferentes tecnologías desarrolladas, es clara la ventaja que tienen los dispositivos OLED
sobre los CRT, LCD, FED, etc. Puesto que los OLEDs permiten mejores imágenes con
menores consumos energéticos, lo que los hace dispositivos eficientes, Los OLEDs han
tenido ciertas adaptaciones que han permitido mejorar el rendimiento y la eficiencia de estos,
lo cual va desde un montaje de capas múltiples, compuestos con mejores propiedades para
cada una de las capas que lo componen. También se han desarrollado métodos con mejores
rendimientos, que permiten optimizar la fabricación de los dispositivos OLED, lo que
permite tener un mayor ritmo de producción, a un menor costo. Todo esto da una gran visión
de lo que podrían ser los OLEDs en un futuro, debido a que constantemente se están
46
investigando y desarrollando nuevos métodos de fabricación, síntesis y no menos importante,
la búsqueda de nuevos compuestos con mejores propiedades.
13. REFERENCIAS
1. Kato, K., Iwasaki, T. & Tsujimura, T. Over 130 lm/W All-Phosphorescent White
OLEDs for Next-generation Lighting. J. Photopolym. Sci. Technol. 28, 335–340
(2015).
2. Carvajal, R. Fabricación, estudio y caracterización de capas emisoras para su posible
uso en diodos orgánicos emisores de luz (OLED). (Universidad Nacional de
Colombia, 2018).
3. History of OLEDs. in OLED Displays and Lighting 1–11 (John Wiley & Sons, Ltd,
2017). doi:10.1002/9781119040477.ch1.
4. Jou, J.-H., He, Z.-K., Su, Y.-T., Tsai, Y.-F. & Wu, C.-H. Approach for fabricating
healthy OLED light sources with visual quality and energy-saving character. Org.
Electron. 38, 396–400 (2016).
5. Percino, M. J. et al. A low molecular weight OLED material: 2-(4-((2-
hydroxyethyl)(methyl) amino) benzylidene) malononitrile. Synthesis, crystal
structure, thin film morphology, spectroscopic characterization and DFT
calculations. RSC Adv. 9, 28704–28717 (2019).
6. Kane, D. & Bertalmío, M. System gamma as a function of image-and monitor-
dynamic range. J. Vis. 16, 4 (2016).
47
7. Fang, J. & Kim, Y. J. 78‐2: A Matrix‐Based Method of Color Correction for
Metamerism Failure between LCD and OLED. in SID Symposium Digest of
Technical Papers vol. 49 1044–1047 (Wiley Online Library, 2018).
8. Tsai, Y.-H. et al. P‐202: A Flexible Transparent OLED Display with FlexUPTM
Technology. in SID Symposium Digest of Technical Papers vol. 48 2021–2024
(Wiley Online Library, 2017).
9. Park, C. Il et al. World’s first large size 77‐inch transparent flexible OLED display.
J. Soc. Inf. Disp. 26, 287–295 (2018).
10. Kaji, H. et al. Purely organic electroluminescent material realizing 100% conversion
from electricity to light. Nat. Commun. 6, 8476 (2015).
11. Wong, M. Y. & Zysman‐Colman, E. Purely organic thermally activated delayed
fluorescence materials for organic light‐emitting diodes. Adv. Mater. 29, 1605444
(2017).
12. McKelvey, J. P. Solid state and semiconductor physics. (Harper & Row, 2018).
13. Kubo, T. et al. Suppressing molecular vibrations in organic semiconductors by
inducing strain. Nat. Commun. 7, 1–7 (2016).
14. Huang, H., Yang, L., Facchetti, A. & Marks, T. J. Organic and polymeric
semiconductors enhanced by noncovalent conformational locks. Chem. Rev. 117,
10291–10318 (2017).
15. Thejo Kalyani, N. & Dhoble, S. J. Novel materials for fabrication and encapsulation
of OLEDs. Renew. Sustain. Energy Rev. 44, 319–347 (2015).
48
16. Hoang, M. H. et al. Molecular-weight engineering of high-performing
diketopyrrolopyrrole-based copolymer bearing high π-extended long donating units.
Polymer (Guildf). 83, 77–84 (2016).
17. Zhu, C. OLED Technology Research Progress and Prospects for Future Application.
IJERT, ISSN 181–2278.
18. Wong, M. Y. Recent advances in polymer organic light-emitting diodes (PLED)
using non-conjugated polymers as the emitting layer and contrasting them with
conjugated counterparts. J. Electron. Mater. 46, 6246–6281 (2017).
19. Zhang, M., Höfle, S., Czolk, J., Mertens, A. & Colsmann, A. All-solution processed
transparent organic light emitting diodes. Nanoscale 7, 20009–20014 (2015).
20. Fröbel, M. et al. Three-terminal RGB full-color OLED pixels for ultrahigh density
displays. Sci. Rep. 8, 9684 (2018).
21. Bui, T.-T., Goubard, F., Ibrahim-Ouali, M., Gigmes, D. & Dumur, F. Recent
advances on organic blue thermally activated delayed fluorescence (TADF) emitters
for organic light-emitting diodes (OLEDs). Beilstein J. Org. Chem. 14, 282–308
(2018).
22. Pérez, E. PhOLED, SmOLED, TOLED, FOLED: cuántos tipos de paneles OLED
hay y en qué se diferencian. https://www.xataka.com/componentes/pholed-smoled-
toled-foled-cuantos-tipos-paneles-oled-hay-que-se-diferencian (2019).
23. Estructura de la matriz activa de un oled (amoled).
https://mx.depositphotos.com/vector-images/amoled.html?qview=244078482.
49
24. Kuan, P. Aharonov–Bohm effect in CRT experiment. (2015).
25. Prajapat, N., SharwanKumar, R. M., Mayal, P. K. & Kumar, R. Theory and
Application of Electrostatics. (2017).
26. Shigeta, T., Kassai, Y., Kusahara, H. & Machii, Y. Magnetic resonance imaging
apparatus and method correcting phases in images corresponding to a plurality of
time phases. (2019).
27. Chen, H.-W., Lee, J.-H., Lin, B.-Y., Chen, S. & Wu, S.-T. Liquid crystal display and
organic light-emitting diode display: present status and future perspectives. Light
Sci. Appl. 7, 17168 (2018).
28. Koden, M. OLED Display. in OLED Displays and Lighting (ed. John Wiley & Sons,
L.) 127–146 (IEEE, 2017). doi:10.1002/9781119040477.ch8.
29. Christopher Gear, Kenneth Diest, Vladimir Liberman, and M. R. Engineered liquid
crystal anchoring energies with nanopatterned surfaces. Opt. Soc. 23, 807–814
(2015).
30. Inc, J. D. LCD Basics. https://www.j-display.com/english/technology/lcdbasic.html
(2020).
31. Zhao, D. et al. Light-emitting liquid crystal displays based on an aggregation-
induced emission luminogen. Adv. Opt. Mater. 3, 199–202 (2015).
32. Schadt, M. Nematic liquid crystals and twisted-nematic LCDs. Liq. Cryst. 42, 646–
652 (2015).
33. Smirnov, B. M. Theory of gas discharge plasma. (Springer, 2015).
50
34. Plasma Displays.
https://eng.libretexts.org/Bookshelves/Materials_Science/Supplemental_Modules_(
Materials_Science)/Optical_Properties/Plasma_Displays (2020).
35. Mikoshiba, S. Plasma Display Panel (PDP). Handb. Digit. Imaging 1–52 (2015).
36. Indian Institute of Technology. www.iitk.ac.in.
37. Zulkifli, Z., Kalita, G. & Tanemura, M. Fabrication of transparent and flexible
carbon-doped ZnO field emission display on plastic substrate. Phys. Status Solidi -
Rapid Res. Lett. 9, 145–148 (2015).
38. Y la luz azul se hizo – Premio Nobel de Física 2014. (2014).
39. Held, G. Introduction to light emitting diode technology and applications. (CRC
press, 2016).
40. Chakraborty, A. Encapsulation for phosphor-converted white light emitting diode.
(2016).
41. Fundamentals of OLEDs. in OLED Displays and Lighting 12–16 (John Wiley &
Sons, Ltd, 2017). doi:10.1002/9781119040477.ch2.
42. Zaier, R., Hajaji, S., Kozaki, M. & Ayachi, S. DFT and TD-DFT studies on the
electronic and optical properties of linear π-conjugated cyclopentadithiophene
(CPDT) dimer for efficient blue OLED. Opt. Mater. (Amst). 91, 108–114 (2019).
43. Mora, J. et al. Organic Light Emitting Diodes (OLEDs) and their technological
bases. Sci. Tech. XVI, 199 (2011).
44. Koden, M. OLED Devices. in OLED Displays and Lighting (ed. Wiley - IEEE) 75–
51
102 (John Wiley & Sons, Ltd, 2017). doi:10.1002/9781119040477.ch5.
45. Morales‐Masis, M. et al. An Indium‐Free Anode for Large‐Area Flexible OLEDs:
Defect‐Free Transparent Conductive Zinc Tin Oxide. Adv. Funct. Mater. 26, 384–
392 (2016).
46. Liu, Y.-F. et al. Improved efficiency of indium-tin-oxide-free organic light-emitting
devices using PEDOT: PSS/graphene oxide composite anode. Org. Electron. 26, 81–
85 (2015).
47. Wu, W.-T. et al. Dominating factors for efficiency enhancement of AZO embedded
OLEDs. in 2016 5th International Symposium on Next-Generation Electronics
(ISNE) 1–2 (IEEE, 2016).
48. Doetz, F. et al. Phenacene compounds for organic electronics. (2016).
49. Gade, L., Martens, S. & Geib, S. Tetraazaperopyrene compounds and their use as n-
type semiconductors. (2015).
50. Gaspar, D. J. & Polikarpov, E. OLED fundamentals: materials, devices, and
processing of organic light-emitting diodes. (CRC press, 2015).
51. Li, Y.-H. et al. Cu-Doped nickel oxide prepared using a low-temperature combustion
method as a hole-injection layer for high-performance OLEDs. J. Mater. Chem. C 5,
11751–11757 (2017).
52. Thejo Kalyani, N. & Dhoble, S. J. Organic light emitting diodes: Energy saving
lighting technology - A review. Renew. Sustain. Energy Rev. 16, 2696–2723 (2012).
53. Kamata, T., Sasabe, H., Igarashi, M. & Kido, J. A novel sterically bulky hole
52
transporter to remarkably improve the lifetime of thermally activated delayed
fluorescent OLEDs at high brightness. Chem. Eur. J. 24, 4590–4596 (2018).
54. Neogi, I. et al. Organic amorphous hole-transporting materials based on Tröger’s
Base: alternatives to NPB. RSC Adv. 5, 26806–26810 (2015).
55. Kim, J. H. et al. Carrier injection efficiencies and energy level alignments of
multilayer graphene anodes for organic light-emitting diodes with different hole
injection layers. Carbon N. Y. 79, 623–630 (2014).
56. Huang, J. et al. Robust luminescent small molecules with aggregation-induced
delayed fluorescence for efficient solution-processed OLEDs. J. Mater. Chem. C 7,
330–339 (2019).
57. Chen, Y. et al. Triazatruxene-based small molecules with thermally activated
delayed fluorescence, aggregation-induced emission and mechanochromic
luminescence properties for solution-processable nondoped OLEDs. J. Mater. Chem.
C 6, 12503–12508 (2018).
58. Dumur, F. Carbazole-based polymers as hosts for solution-processed organic light-
emitting diodes: Simplicity, efficacy. Org. Electron. 25, 345–361 (2015).
59. Stoltzfus, D. M., Jiang, W., Brewer, A. M. & Burn, P. L. Twisted dendrons for
highly luminescent green emissive phosphorescent dendrimers. J. Mater. Chem. C 6,
10315–10326 (2018).
60. Ni, T. et al. Red emissive organic light-emitting diodes based on codeposited
inexpensive Cu I complexes. J. Mater. Chem. C 3, 5835–5843 (2015).
53
61. Chi, Y., Chang, T.-K., Ganesan, P. & Rajakannu, P. Emissive bis-tridentate Ir (III)
metal complexes: Tactics, photophysics and applications. Coord. Chem. Rev. 346,
91–100 (2017).
62. Kim, J. Y. et al. Save energy on OLED lighting by a simple yet powerful technique.
RSC Adv. 5, 8415–8421 (2015).
63. Liu, J. et al. High-efficient sky-blue and green emissive OLEDs based on FIrpic and
FIrdfpic. Synth. Met. 234, 111–116 (2017).
64. Zhou, P. et al. Chromatic-stability white organic light emitting diodes based on
phosphorescence doped electron transport layer. Solid. State. Electron. 94, 6–10
(2014).
65. Komatsu, R., Sasabe, H., Inomata, S., Pu, Y. J. & Kido, J. High efficiency solution
processed OLEDs using a thermally activated delayed fluorescence emitter. Synth.
Met. 202, 165–168 (2015).
66. Derue, L. et al. All-solution-processed organic light-emitting diodes based on
photostable photo-cross-linkable fluorescent small molecules. ACS Appl. Mater.
Interfaces 8, 16207–16217 (2016).
67. Furukawa, T., Nakanotani, H., Inoue, M. & Adachi, C. Dual enhancement of
electroluminescence efficiency and operational stability by rapid upconversion of
triplet excitons in OLEDs. Sci. Rep. 5, 8429 (2015).
68. Wu, J., Zhang, H. & Du, S. Tunable luminescence and white light emission of mixed
lanthanide–organic frameworks based on polycarboxylate ligands. J. Mater. Chem.
54
C 4, 3364–3374 (2016).
69. Liu, X.-K. et al. High-performance, simplified fluorescence and phosphorescence
hybrid white organic light-emitting devices allowing complete triplet harvesting.
ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 26135–26142 (2016).
70. Rostami, A., Noori, M. & Matloub, S. Layer optimization in wight organic light
emitting diodes (WOLEDs) to reduce the portion of guided waves in ITO/Glass
interface. Optik (Stuttg). 124, 6582–6585 (2013).
71. Yin, X. et al. Benzobisoxazole-based electron transporting materials with high Tg
and ambipolar property: High efficiency deep-red phosphorescent OLEDs. J. Mater.
Chem. C 3, 7589–7596 (2015).
72. Xu, Q.-L. et al. Efficient OLEDs with low efficiency roll-off using iridium
complexes possessing good electron mobility. J. Mater. Chem. C 3, 3694–3701
(2015).
73. Guedes, A. F. S., Tartari, S., Guedes, V. P. & Cunha, I. J. Flexible Optoelectronic
Technology Applied in Organic Light Emitting Diode (OLED). J. Syst. Cybern.
Informatics 15, 90–92 (2017).
74. Cho, D.-H. et al. Flexible integrated OLED substrates prepared by printing and
plating process. Org. Electron. 50, 170–176 (2017).
75. Olivier, S., Ishow, E., Della-Gatta, S. M. & Maindron, T. Inkjet deposition of a hole-
transporting small molecule to realize a hybrid solution-evaporation green top-
emitting OLED. Org. Electron. 49, 24–32 (2017).
55
76. Socol, M. et al. Heterostructures based on small molecules organic compounds. Dig.
J. Nanomater. Biostructures 10, 1383–1392 (2015).
77. Ribeiro, J. F. et al. A chemically stable PVD multilayer encapsulation for lithium
microbatteries. J. Phys. D. Appl. Phys. 48, 395306 (2015).
78. Wu, J. et al. Efficient multi-barrier thin film encapsulation of OLED using
alternating Al 2 O 3 and polymer layers. RSC Adv. 8, 5721–5727 (2018).
79. Tyagi, P., Srivastava, R., Giri, L. I., Tuli, S. & Lee, C. Degradation of organic light
emitting diode: Heat related issues and solutions. Synth. Met. 216, 40–50 (2016).
80. Zaier, R., Hajaji, S., Kozaki, M. & Ayachi, S. Designing New Small Molecules from
Cyclopentadithiophene ( CPDT ) Derviatives for Highly Efficient Blue Emitters in
OLEDs : DFT Computational Modeling. 2508, 195–207 (2019).
81. Shin, H. et al. 7.1: Invited Paper: Novel OLED display technologies for large‐size
UHD OLED TVs. in SID Symposium Digest of Technical Papers vol. 46 53–56
(Wiley Online Library, 2015).
