فناوري نمايش گرهاي OLED

نمايش گرهاي OLED يا Organic Light-emitting Diode، کيفيت تصوير بهتري ارائه مي کنند و در عين حال انرژي کم تري مصرف مي کنند. OLED ها چه هستند و چگونه کار مي کنند؟
از Organic Light-emitting Diode يا OLED ها، اغلب به عنوان پيشرفت بزرگ بعدي در حوزه ی تکنولوژي نمايش گرها؛ که رنگ هايي شفاف تر، سياه واقعي، مصرف انرژي کم تر و زاويه ی ديد بيش تري را در مقايسه با LCD ها ارائه مي کنند ياد مي شود. از اين نمايش گرها در ابزار متفاوتي استفاده شده است. به عنوان مثال، صفحه کليد مشهور Optimus Maximus از تعداد زيادي نمايش گر OLED ريز در Keycap هاي قابل برنامه ريزي و قابل تغيير خود بهره مي گيرد. و واکمن هاي سري جديد X کمپاني سوني و Zune HD جديد مايکروسافت نيز داراي نمايش گرهاي OLED هستند. تکنولوژي OLED در ده سال گذشته گام هاي بزرگي به سوي پيشرفت برداشته است و فرآيند توليد ارزان تر و بهتر به معناي آن خواهد بود که اين نمايشگرها در هر وسيله اي؛ از پخش کننده هاي دستي و تلفن ها گرفته تا تلويزيون هاي HD و حتي صفحه کليد ها، مورد استفاده واقع شده اند. اما OLED ها چه هستند؟

 

اگر بخواهيم با استفاده از ساده ترين واژه ها صحبت کنيم بايد بگوئيم که LED، يا Organic Light- emitting Diode نور را با عبور دادن يک جريان الکتريکي از طريق يک ديود، منتشر يا ساطع مي کند. ديودها، جريان الکتريکي غير مستقيم و هدايت نشده را ايجاد مي کنند، الکترون ها را از کاتدهايي که داراي بار الکتريکي منفي هستند به آندهاي داراي بار مثبت حرکت مي دهند، و حفره هاي الکتروني (فضاهايي که در آن، الکترون ها مي توانند وجود داشته باشند) توليد مي کنند. الکترون ها در اين حفره ها جريان پيدا مي کنند و نور را منتشر مي کنند. يک OLED نيز از همين اصل تبعيت مي کند اما بين آند و کاتد، دو لايه از ترکيبات نيمه هادي ارگانيک وجود دارد: لايه ی emissive يا برون پاش در نزديکي کاتد و لايه ی هدايت کننده در نزديکي آند (ترکيبات ارگانيک يا آلي، ترکيبات شيميايي داراي کربن هستند). کاتد، الکترون هاي داراي بار منفي را به لايه ی emissive مي فرستد؛ در حالي که آند، الکترون ها را از لايه ی هدايت کننده جذب مي کند و حفره هاي الکتروني که داراي بار مثبت هستند را برجاي مي گذارد. اين فرآيند باعث ايجاد يک لايه ی emissive با بار منفي و يک لايه ی هادي داراي بار مثبت مي شود که همديگر را جذب مي کنند و حفره هاي الکتروني را به لايه ی emissive مي کشند. حفره هاي داراي بار مثبت و الکترون هاي داراي بار منفي مجدداً به هم وصل مي شوند و سطح انرژي الکترون ها را کاهش مي دهند و به عنوان يک محصول جانبي، نور را ساطع مي کنند، ساده است نه؟
اگر از منظر توسعه و پيشرفت به موضوع نگاه کنيم، OLED ها پتانسيل فراواني دارند. شيمي آلي علمي است که به خوبي درک شده است. در مقايسه با LED هاي معمولي، رنگ هاي قرمز، آبي و سبز در OLED ها در بازه ی زماني کوتاه تري توسعه داده شدند. مولکول هاي جديدي که مي توانند در لايه ها مورد استفاده قرار گيرند و داراي عمر طولاني تري بوده و رنگ هاي شفاف تري توليد مي کنند به طور مداوم کشف مي شوند. در نتيجه، OLED ها براي استفاده در نمايش گرها بسيار عالي هستند زيرا مي توان مولکول هاي آلي (ارگانيک) که لايه هاي ساطع کننده و هادي را تشکيل مي دهند به شکل صفحات بزرگ و بسيار نازک در درون گستره ی وسيعي از مواد پايه اي، از شيشه و فلز گرفته تا فيبر، قرار داد و بدين ترتيب ميليون ها عدد از OLED هاي منفرد مي توانند در کنار هم جمع شوند، رديف به رديف و ستون به ستون در فضايي بسيار کوچک. هر يک از اين OLED ها به يک پيکسل از صفحه نمايش تبديل مي شوند. ترکيبات آلي را مي توان با استفاده از روش هاي متعددي ذخيره کرد که اين موضوع به نوع مولکول آلي به کار رفته در صفحه نمايش بستگي دارد. در حال حاضر دو نوع OLED در مرحله ی توليد و توسعه قرار دارد که تفاوت آن ها بر اساس اندازه ی مولکول هاي موجود در ترکيبات اين دو نوع OLED مشخص مي شود. OLED هايي داراي مولکول هاي کوچک، معمولاً با روش OVPD يا Organic Vapor phase deposition توليد مي شوند: مولکول هاي آلي با استفاده از گاز ساکن، تبخير مي شوند و سپس از طريق نازل هاي بسيار کوچکي که در نزديکي سطح ماده ی پايه اي قرار مي گيرند، بر روي آن ماده ذخيره مي شوند. OLED هاي مولکول بزرگ يا پليمري را مي توان از طريق فرآيندي مشابه با چاپ Inkjet توليد کرد: پليمرها در يک محلول، حل مي شوند و بر روي ماده ی پايه اي، «چاپ» مي گردند.
مزاياي OLED ها در مقايسه با LCD هاي سنتي بسيار زياد است. اولاً برخلاف نمايشگرهايي که از کريستال مايع استفاده مي کنند، پيکسل هاي OLED واقعاً از خود نور ساطع مي کنند. بنابراين آن ها نيازي به backlighting ندارند. نمايش گرهاي LCD سنتي اغلب از LED هاي معمولي يا CCFL ها براي backlighting بهره مي گيرند که اين موضوع، علاوه بر افزايش يافتن ضخامت صفحه نمايش به منظور وفق يافتن با يک منبع نور، از رندر شدن سياه واقعي توسط نمايش گر جلوگيري مي کند. از آنجاييکه پيکسل هاي OLED هنگامي که روشن باشند نور توليد مي کنند و زماني که خاموش هستند نور توليد نمي کنند، يک سياه تيره تر و غني تر توليد مي کنند. در عين حال، برخورداري از پيکسل هايي که از خود نور تصاعد مي کنند، امکان ايجاد رنگ هاي غني تر، گستره ی وسيع تري از gamut، کنتراست بالاتر و زاويه ديد بيش تري را در مقايسه با صفحات نمايش LCD فراهم مي آورند. به دليل اين که پيکسل هاي «خاموش» انرژي مصرف نمي کنند، و به علت اين که نيازي به يک منبع نور مجزا ندارند، صفحات نمايش OLED براي کار به انرژي کم تري نياز دارند و به دليل اين که مولکول هاي آلي مي توانند در گستره ی وسيعي از مواد پايه اي چاپ شوند، امکان ساخت و توليد صفحات نمايش انعطاف پذير وجود دارد.
هر چند، OLED ها نير بدون عيب نيستند. فرآيند ساخت و توليد آن ها هنوز گران است بنابراين استفاده از آن ها محدود است و در وسائل و ابزاري که از نمايش گرهاي کوچک بهره مي گيرند (پخش کننده هاي دستي و تلفن هاي هوشمند) به کار برده مي شوند. اگر چه نمايش گرهاي 40 اينچي HD که از اين تکنولوژي استفاده مي کنند هم به نمايش گذاشته شده است. عمر موادي که در ساخت OLED ها مورد استفاده قرار مي گيرد، لزوماً از مواد به کار رفته در توليد LCD ها بيش تر نيست؛ دليل ديگري براي کاربرد آن ها در تلفن ها و پخش کننده هاي رسانه به جاي مانيتور کامپيوترها و تلويزيون ها. مانيتورها نوعاً مدت زمان زيادي روشن مي مانند. دست آخر اين که مواد آلي موجود در OLED ها در برابر آن آسيب پذير هستند بنابراين نمايش گرهايي که با استفاده از اين تکنولوژي ساخته مي شوند بايد با نهايت دقت در مقابل آب نفوذ پذير شوند.

 

گام بعدي در حوزه ی تکنولوژي OLED چه خواهد بود؟ اتحاديه ی اروپا در بين ساير کشورها، در حال سرمايه گذاري بر روي استفاده از OLED ها به عنوان يک روش Solid-state براي جايگزيني با لامپ هاي حبابي است. آن ها هدف خود را ساخت يک چهارگوش 100*100 سانتيمتري از ماده ی OLED که 100 لومن (lumen) در هر وات انرژي توليد مي کند، عمر مفيد آن حداقل 100000 ساعت است و هزينه ی توليد آن براي هر متر مربع کم تر از 100 يورو تمام مي شود اعلام کرده اند.
OLED ها راه ورود به حوزه هايي نظير صنعت اتوموبيل، تجهيزات نورپردازي، PMP ها ولپ تاپ ها را پيدا کرده اند و انتظار مي رود اولين نمونه ی آزمايشي لپ تاپ هايي که از اين تکنولوژي بهره مي گيرند در سه ماهه ی سوم سال 2010 وارد چرخه ی توليد شوند. با تعديل هزينه هاي توليد، نمايشگرهاي OLED مي توانند جايگزين LCD ها شوند، نه تنها در پخش کننده ها و تلفن هاي هوشمند بلکه در کامپيوتر هاي نوت بوک، مانيتورها و تلويزيون ها.
منبع:ماهنامه ی کامپیوتری بزرگراه رایانه، شماره ی 126
/ج