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Tecnologia OLED: trend e applicazioni

Grande impresa operante nel settore dell’elettronica

Identificare le potenzialità della tecnologia OLED per lo sviluppo di prodotti nel settore dei flat-display e del lighting.

Stato dell'arte

Scouting tecnologico di tipo Stato dell’arte finalizzato a definire le caratteristiche principali dei dispositivi OLED, identificandone vantaggi e svantaggi in alternativa ai sistemi attualmente già impiegati nei settori dei flat-display e del lighting. Documento di sintesi che fornisce all’utente i principali elementi necessari per valutare le diverse opportunità dell’industria nel settore di interesse.

Gli OLED (Organic Light Emitting Diode) rappresentano oggi uno dei temi di maggiore interesse nel campo della tecnologia elettronica, in virtù dei vantaggi che l’introduzione di questi dispositivi potrebbe apportare negli ambiti dei flat-display (schermi piatti) e del lighting (illuminazione).

La tecnologia OLED si basa sul fenomeno dell’elettroluminescenza, ovvero l’emissione di radiazione elettromagnetica provocata da un campo elettrico applicato ad un solido, senza ricorrere a nessuna forma intermedia di energia, come ad esempio il calore.

A differenza dei LED, che sono costituiti sostanzialmente da semiconduttori inorganici, i dispositivi OLED si compongono di uno o più strati costituiti da film sottili di natura organica (layers), dello spessore di qualche decina di nanometri, compresi tra due elettrodi di cui almeno uno è trasparente. Il numero di questi film sottili è variabile a seconda della tipologia di dispositivo: tipicamente esiste un layer conduttivo (nel quale si propagano le cariche per effetto di un’opportuna tensione) ed un layer emissivo (nel quale sono generati i fotoni che danno origine all’emissione luminosa). Il colore della luce emessa è caratteristico della specie chimica coinvolta nello stadio finale del processo.

A seguito di due differenti scoperte pressoché contemporanee nel campo della elettroluminescenza organica in film sottile, si sono sviluppati due filoni di ricerca paralleli, uno rivolto alla sintesi e allo studio di molecole a basso peso molecolare, l’altro indirizzato verso la ricerca sui polimeri, che hanno originato differenti tipologie di OLED.

Gli OLED presentano alcuni importanti vantaggi rispetto alle tecnologie attualmente impiegate nei settori dei display e dell’illuminazione. Fra i principali citiamo:

• Possibilità di creare sorgenti luminose o display più sottili e leggeri rispetto a quanto possibile mediante LCD o i LED
• Possibilità di ottenere dispositivi non rigidi, depositando il materiale attivo su substrati flessibili
• Elevata efficienza luminosa e conseguente risparmio energetico (vantaggio particolarmente significativo per il mondo dei displays)
• Possibilità di realizzare dispositivi su grandi superfici e con geometrie arbitrarie
• Possibilità di utilizzare processi produttivi assimilabili a quelli della stampa inkjet
• Emissione di luce diffusa e omogenea
• Sorgente luminosa fredda al tatto.

Parallelamente gli OLED scontano ancora significativi svantaggi che ne penalizzano la diffusione su larga scala. Fra le principali problematiche tecnologiche si citano:

• Criticità dell’incapsulamento: ad oggi il vetro è l’unico substrato trasparente che garantisce una protezione ottimale del materiale attivo contenuto nel dispositivo, ma presenta anche notevoli vincoli di rigidità;
• Vita media decisamente inferiore a quella dei dispositivi alternativi oggi già in commercio (es. LED);
• Costi elevati dovuti alla complessità dei processi produttivi ad oggi disponibili ed utilizzati.

Le principali linee di ricerca e sviluppo sugli OLED, attive a livello internazionale e spesso supportate a livello finanziario dalle istituzioni, sono fondamentalmente finalizzate al superamento degli ostacoli sopraccitati, i quali allo stato attuale rendono ancora particolarmente difficile l’introduzione di questi dispositivi sul mercato.