Yeah, science: ecco come funzionano gli OLED

Luca Fontana

17.9.2018

Traduzione: Leandra Amato

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

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

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

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

Migrazione di elettroni negli strati organici

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

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

Prima tappa: applicazione della tensione

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

Seconda tappa: elettroni e lacune

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

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

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

Terza tappa: la grande migrazione

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

Quarta tappa: le lacune si scontrano con gli elettroni

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

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

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

Riassunto delle quattro fasi del fenomeno fisico:

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

E il colore?

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

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

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

Luca Fontana

Senior Editor

Luca.Fontana@digitecgalaxus.ch

La mia zona di comfort consiste in avventure nella natura e sport che mi spingono al limite. Per compensare mi godo anche momenti tranquilli leggendo un libro su intrighi pericolosi e oscuri assassinii di re. Sono un appassionato di colonne sonore dei film e ciò si sposa perfettamente con la mia passione per il cinema. Una cosa che voglio dire da sempre: «Io sono Groot». più

Segui

Potrebbero interessarti anche questi articoli