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ra i moltissimi e rapidi avanzamenti realizzati negli anni re-
centi nel campo della tecnologia elettronica, lo sviluppo di
schermi ultrapiatti come alternativa ai tubi catodici è stato uno
dei più importanti. Sebbene gli schermi a tubo catodico offrano
ancora una migliore qualità dell'immagine, essi sono ingom-
branti e pesanti e quindi non utilizzabili, ad esempio, in appa-
recchi portatili. Gli schermi a cristalli liquidi sono ora la tecnolo-
gia dominante nel campo degli schermi piatti, ma sono poco
luminosi e ben leggibili solo frontalmente. La prossima genera-
zione di schermi piatti sarà basata sulla tecnologia che utilizza
film organici elettroluminescenti (Oled = Organic light emitting
device). Essa consentirà di avere schermi sottili, brillanti a bas-
so consumo e basso costo. La plasticità dei film organici per-
metterà la costruzione di schermi flessibili che potranno essere
incorporati negli oggetti più svariati: tessuti, giocattoli, elementi
di arredo, pannelli pubblicitari ecc.
Questa non è che una delle applicazioni possibili ed estrema-
mente innovative dei materiali organici nel campo dell'elettroni-
ca. I progressi nella sintesi, nella comprensione dei processi
elettronici in fase solida e nella tecnologia di fabbricazione di
strati organici sottili e uniformi degli ultimi cinquant'anni per-
mettono di prevedere lo sviluppo di un'elettronica "di plastica"
[1]. L'attribuzione del premio Nobel 2000 per la chimica a Alan
J. Heeger, Alan G. MacDiarmid e Hideki Shirakawa per "la
scoperta e lo sviluppo di polimeri conduttori"
, avvenuta alla fine
degli anni Settanta, è una conferma del rilievo che i composti
organici (in questo caso polimeri) hanno, e la motivazione del
premio sottolinea l'importanza della loro scoperta, oltre che dal
punto di vista puramente scientifico, per le conseguenze estre-
mamente interessanti in termini di applicazione pratica.
Elettroluminescenza
Il fenomeno su cui sono basati i dispositivi Oled consiste
nell'emissione di radiazione elettromagnetica provocata da un
campo elettrico applicato ad un solido (elettroluminescenza).
La radiazione è di solito nella zona del visibile, ma emissioni
nell'infrarosso o nel vicino ultravioletto sono possibili. L'elettro-
luminescenza (EL) è, in sostanza, la conversione diretta di
energia elettrica in energia luminosa mediante eccitazione dei
modi ottici (sui livelli elettronici) di materia allo stato condensa-
to, o, più precisamente, allo stato solido; lo stesso fenomeno in
soluzione si definisce elettrochemiluminescenza. Questo sen-
za ricorrere a nessuna forma intermedia di energia, come il ca-
lore (ciò che invece avviene nella lampadina ad incandescen-
za) [2-4]. Tale fenomeno è stato rilevato e studiato per la prima
volta nei semiconduttori inorganici. Il primo rapporto sull'EL ri-
sale alla metà degli anni Venti ed è opera di O.V. Lossew, un
ingegnere russo di un laboratorio di radiotelegrafia di Novgo-
rod, che ottenne emissione di luce applicando un campo elet-
trico ad un campione di SiC. Tuttavia, nonostante l'osservazio-
ne del fenomeno risalga ad oltre settant'anni fa, la sua impor-
tanza applicativa si è rivelata solo quando si sono capite a fon-
do le proprietà delle giunzioni p-n. La tecnologia Led risale al
1962, ma come rara e parecchio costosa curiosità da laborato-
rio. Il primo dispositivo prodotto industrialmente è del 1969, di
GaAs ed emetteva nell'infrarosso.
Il progresso, da allora, ha permesso sia di coprire tutto lo spet-
tro luminoso, dal rosso al blu, sia di aumentare moltissimo l'ef-
ficienza di emissione. L'EL in solidi organici è stata osservata
per la prima volta all'inizio degli anni Cinquanta (da Bernanose
et al.) e poi studiata da Pope nel 1963 su cristalli di antracene
dello spessore di qualche decina di micron. Il voltaggio neces-
sario per osservare il fenomeno era molto alto (200-1.000 V).
L'interesse su una possibile applicazione dell'EL organica eb-
be origine quando, nel 1987, C.W. Tang e S.A. Van Slike, della
Kodak, pubblicarono la costruzione di un Led organico che
funzionava a basso voltaggio (<10 V) [5]. Il funzionamento a
basso voltaggio si è reso possibile solo quando la tecnologia
ha consentito di preparare strati uniformi di composti organici
aventi spessore di poche decine di nanometri. Del 1990 è il pri-
mo resoconto su di un polimero elettroluminescente, il poli(pa-
rafenilenevinilene), da parte del gruppo di R.H. Friend all'Uni-
Chimica e... Materiali
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RICH
MAC
Magazine - Settembre 2003
Film organici elettroluminescenti (Oled) dello spessore
di qualche decina di nanometri sostituiranno i cristalli
liquidi nei display di prossima generazione per
apparecchi portatili. Essi sono sottili, brillanti, ad ampio
angolo visivo e a basso consumo. Potranno essere
incorporati in oggetti flessibili quali tessuti, giocattoli,
elementi di arredamento. Questo campo, di recente e
rapido sviluppo, si prevede occuperà entro pochi anni
un settore di mercato che vale miliardi di dollari.
V. Fattori, CNR-ISOF - Bologna. fattori@isof.cnr.it
Oled: display
sottili e flessibili
di Valeria Fattori