نمايشگرهاي OLED
نويسنده:نوشين هژبر نژاد
امروزه به دليل افزايش جمعيت و مصرف بيش از پيش انرژي و استفاده بي رويه از منابع غير قابل جبران، مردم کره زمين با کمبود جدي منابع انرژي مواجه شده اند. اين مسئله خود را دغدغه هاي اصل پژوهشگران و سازندگان قطعات و وسايل گوناگوني مي باشد که رابطه تنگاتنگي با مصرف انرژي دارد. ازاين رو شرکت هاي توليد کننده کوشش مي کنند تا مصرف انرژي در ابزار و وسايل ساخته شده را تا حد امکان کاهش دهند و همچنين توليدات آنها از لحاظ زيست محيطي به نحوي با محيط طبيعي سازگاري داشته تا در هنگام بازيافت کمتري آسيب را به محيط زيست برساند.
با تکنولوژي OLED به زودي شاهد خواهيم بود که صفحات نمايشي ساخته مي شود که با وجود ابعاد بسيار بزرگ، نازک و سبک هستند و مهم ترين ويژگي آنها مصرف بسياري پايين انرژي است. تصور اينکه تلويزيوني در اندازه 80 اينچ، ضخامتي در حد 4 اينچ داشته باشد و بتوان به راحتي آن را خم يا لوله کرد. بسيارجالب است. موادي که در ساختن اين صفحات به کار مي رود تا حد زيادي با محيط زيست سازگاري دارد و همچنين نه تنها مصرف انرژي دراين وسايل بسيار اندک است بلکه توليد گرما و پخش نورهاي اضافي در جهات گوناگون در اين صفحات به ميزان فراواني کاهش يافته است.
OLED مخفف کلمات organic light emitting diode است و به معناي ديودهاي ارگانيکي پخش کننده نور مي باشد. ارگانيک به مواد طبيعي گفته مي شود که عاري از مواد صنعتي باشد. طراحي وساخت OLED اولين بار در سال 1985 توسط محققي به نام Ching Tang اعلام گرديد که در شرکت کداک (سازنده فيلم هاي دوربين) مشغول به کار بود. او متوجه شد هنگامي که به مولکول هاي مواد ارگانيک جريان الکتريسته وارد شود از اين مواد، نور سبز ساطع مي گردد، اين مسئله، ايده اوليه توليد OLED را فراهم کرد.
در آينده تمامي صفحات نمايشي با تکنولوژي OLED ساخته مي شود از مهم ترين ويژگي هاي آنها مصرف پايين انرژي است. يکي از دلايل کاهش مصرف انرژي دراين صفحات حذف نور پس زمينه است. بيشتر انرژي مصرفي در تلويزيون هاي LCDدر جهت توليد و پخش نور پس زمينه مصرف مي شود و در مورد شارژ باتري تلفن هاي همراه نيز اين مسئله صادق است. با حذف نورپس زمينه انرژي مصرفي تا حد زيادي تقليل مي يابد.
صفحات OLED داراي روشني و وضوح بالايي هستند. زيرا لايه هاي مواد ارگانيک بسيارنازک است و هادي خوبي براي جريان برق مي باشند. در ساخت اين صفحات از چندين لايه بندي استفاده مي شود، از طرفي صفحات OLED مانند صفحات LCD داراي شيشه محافظ نيستند و اين خود باعث مي شود تا جذب نورهايي که درLCD صورت مي گيرد درOLED وجود نداشته باشد. و نور بدون واسطه به چشم بيننده برسد. براي ديدن تصاوير OLED نياز نيست فرد در محدوده مشخصي قرار گيرد بلکه ميدان ديد در اين صفحات 170درجه است.
نور ساطع شده از صفحات OLED بسيار سبک است به همين دليل به جاي اينکه اين صفحات محکم و شکننده باشند داراي قدرت انعطاف پذيري بالايي هستند با اين تکنولوژي صفحات تلويزيون و کامپيوترها مانند پلاستيک شفافي خواهند بود که قابليت خم شدن و لوله کردن را دارند. در ساخت OLED از فرآيندي به نام (roll-to-roll)R2R استفاده مي شود.
در آينده صفحات نمايشي OLED به عنوان بخش مهمي از کامپيوترهاي پوشيدني به کاربرده مي شوند از مزاياي آن قابليت پوشش دادن و اتصال به پوست بدن و فرم گرفتن به هر صورت است. بديهي است که در مکان ها و فضاهايي که تاکنون استفاده از صفحات نمايش غير ممکن بوده ،OLED امکان استفاده گسترده مي يابد زيرا ساخت اين صفحات در ابعاد گوناگون هيچ محدوديتي ندارد.
از ويژگي هاي بارزOLED دوام آنهاست که صفحات نمايشي در مقابل ضربه، خراشيدگي و فرورفتگي بسيار مقاوم اند و امکان شکستگي در آنها بسيار نادر است. گفته شده است، قطرات آب تنها موردي است که به اين صفحات آسيب مي رساند.
صفحات نمايشي OLED ضخامت بسيار اندکي دارد به همين منظورکاربردهاي گوناگوني خواهد داشت که نحوه ساخت هر کدام کمي متفاوت است. علاوه بر صفحات تلويزيون و مونيتور در نوت بوک ها، لپ تاپ ها و تلفن هاي همراه، دستگاه هاي MP3 player دوربين هاي ديجيتالي، نمايشگرهاي GPSو... قرارمي گيرند و باعث مي شود تا اين وسايل سبک تر و کوچک ترشوند وحمل و نقل آنها آسان تر گردد.کاربرد OLED در صفحات نمايشي کوچک در حد 3اينچ بسيار زياد است.
در ديگر کاربردهاي OLED استفاده آن در HUD يا صفحات نمايشگري است که روي سر قرارمي گيرد.اطلاعات مختلفي را در اختيار کاربر قرارمي دهد و همچنين OLED را روي شيشه جلوي خودرو نصب مي کنند و کاربر از آن به عنوان صفحه تلويزيون يا نمايشگر به منظور کسب اطلاعات گوناگون استفاده مي کند. اين صفحات به دليل صخامت اندک و قابليت انعطاف پذيري در صفحات نمايشي عينک هاي واقعيت افزوده نيز کاربرد فراوان خواهند داشت. واقعيت افزوده مجموعه اطلاعاتي است که به طور طبيعي با حواس پنجگانه قادر به دريافت آنها نيستيم و با استفاده از عينک هاي مخصوص مي توانيم به راحتي به آنها دسترسي يابيم.
پيکسل هاي تشکيل دهنده صفحات OLED شامل ماتريکسي از سطر و ستون مي باشد که هادي جريان الکتريسته هستند بين سطرها و ستون ها لايه اي از مواد ارگانيکي وجود دارد که باعث انتقال جريان برق به طرف ديگر لايه مي شود اين جريان الکتريسته باعث روشن شدن صفحه نمايش مي گردد قابل ذکر است که مواد ارگانيکي به کاررفته درOLED ،هادي خوبي براي جريان برق هستند.
OLED در واقع يک صفحه LED يا ديود پخش کننده نور است که لايه اي از مواد ارگانيکي به آن افزوده شده است و در اثر جريان برق، نورتوليد مي کند؛ به عبارتي OLED از دو لايه اصلي تشکيل شده که عبارتست از:
light emitting polymer (LEP) به معناي پليمرپخش کننده نور
organic electro luminescence (OEL) به معناي ماده آلي نور دهنده در اثر جريان الکتريسته
صفحات OLED از چند لايه تشکيل شده است: لايه محافظ، لايه مواد ارگانيک (آلي)، لايه آند و لايه کاتد.لايه هاي ارگانيکي به منظور بهبود عملکرد صفحات OLED قابل افزايش هستند.
بعد از برقراري جريان الکتريسته در لايه کاتد، اکترون ها به لايه ارگانيک هدايت مي شوند؛ اين لايه شامل ماتريکسي از سطرها و ستون هايي است که در سطحي مسطح قرار گرفته، در اين لايه نور و رنگ ايجاد مي شود؛ در آخرين مرحله لايه آند، الکترون ها را به بيرون هدايت ميکند، اين عمل باعث جريان يافتن برق و ايجاد شوک در مولکول هاي ارکانيگي مي شود و در نتيجه تابش نور را در پي خواهد داشت. لايه ارگانيکي از موادي مانند -P phenylene vinylene، لايه کاتد را آلومينيم و کلسيم و لايه آند از اکسيد اينديوم قلع ساخته مي شود که باعث توليد نور شفاف مي گردد.
مواد ارگانيک رنگ هاي سبز، قرمز و آبي را توليد کرده و همچنين از ترکيب آنها طيف رنگ هاي گوناگون در صفحه نمايشگر ايجاد مي شود.
قابل ذکر است که مواد ارگانيک در طول مدت زماني که جريان الکتريسته در آنها جريان دارد کم کم درخشندگي و شفافيت رنگ هاي ساطع شده از خود را از دست مي دهند. اين مسئله خود مشکلي اساسي در ساخت OLED مي باشد. محققان مدت زمان کاهش يافتن درخشندگي اين مواد به نصف را اندازه گيري کرده اند. نتايج به دست آمده حاکي از آن است که درخشندگي و شفاقيت نور ساطع شده از رنگ هاي قرمز و سبز بعد از46000 ساعت، به نصف کاهش مي يابد. و رنگ آبي بعد ازمدت زمان 14000 ساعت به اين ناپايداري مي رسد.اين بدان معناست که رنگ صفحات نمايشي بعد ازگذشت زماني مشخص به زرد تغيير مي يابد و گفته شده که اين مسئله بزرگ ترين مشکل در راه توليد OLED مي باشد. پژوهشگران روي مواد آلي گوناگوني تحقيق مي کنند تا طول عمر درخشندگي را تاحد امکان بالا ببرند، مهم ترين مسئله يافتن مواد آلي است که بعد از برقراري جريان الکتريسته، رنگ آبي از آن ساطع شود و داراي عمري طولاني از لحاظ درخشندگي و شفافيت باشد.
در نمايشگرهاي 90 LCD درصد نور زمينه به رنگي خاص جذب مي شود ولي با به کاربردن OLEDاز نوع PHOLED که به نام نمايشگر فسفري مشهور است، نزديک به 100 درصد الکتريسته به نور تبديل مي شود و ازطرفي عمر درخشندگي رنگ هاي آن افزايش يافته است. اين نوع جديد نمايشگرها که فسفري هستند. روشناي و درخشندگي نورهاي آنها نسبت به OLED بيشتر است و طول عمربيشتري نيز دارند.
تحقيق و پژوهش در رابطه با OLED ادامه دارد. و سازندگان آن درصد به کارگيري اين صفحات در داشبرد خودروها، بيلبردهاي تبليغاتي و انواع صفحات نمايشي کاربردي در منازل، دفاتر کار و فروشگاه ها هستند همچنين روزنامه هاي آينده با اين صفحات توليد خواهند شد. حسن اين صفحات در اين است که بعد از اتمام مطالعه، مانند کاغذ تا مي شوند و در کيف يا جيب فرد جاي مي گيرد.
سفيد نوع ديگري از OLED است که نورسفيد و شفاف پخش مي کند. اين نور شفاف تر و درخشنده تر از نوري است که از لامپ هاي فلورسنس ساطع مي شود و چون در ابعاد متفاوت قابل ساخت و توليد هستند، مي توانند جايگزين لامپ هاي فلورسنس در منازل و فروشگاه ها شوند. استفاده از آنها مي تواند هم در کاهش مصرف انرژي و هم در کاهش آلودگي محيط زيست مؤثر باشد علاوه بر اين دوام و طول مدت عمر آنها نيز بسيار بالاست.
در حال حاضر به دليل طي کردن مراحل گوناگون ساخت به صورت آزمايشي هزينه خريد هرگونه از صفحات OLED زياد است ولي با گذشت زمان و کاربردي شدن آن در موارد گوناگون و نيز توليد آن در سطحي گسترده شاهد خواهيم بود که ازلحاظ قيمت به تعادل رسيده و جايگزين مناسبي براي صفحات نمايشگر فعلي خواهد بود.
منبع: ماهنامه دنياي کامپيوتر و ارتباطات؛ شماره 84.
با تکنولوژي OLED به زودي شاهد خواهيم بود که صفحات نمايشي ساخته مي شود که با وجود ابعاد بسيار بزرگ، نازک و سبک هستند و مهم ترين ويژگي آنها مصرف بسياري پايين انرژي است. تصور اينکه تلويزيوني در اندازه 80 اينچ، ضخامتي در حد 4 اينچ داشته باشد و بتوان به راحتي آن را خم يا لوله کرد. بسيارجالب است. موادي که در ساختن اين صفحات به کار مي رود تا حد زيادي با محيط زيست سازگاري دارد و همچنين نه تنها مصرف انرژي دراين وسايل بسيار اندک است بلکه توليد گرما و پخش نورهاي اضافي در جهات گوناگون در اين صفحات به ميزان فراواني کاهش يافته است.
OLED مخفف کلمات organic light emitting diode است و به معناي ديودهاي ارگانيکي پخش کننده نور مي باشد. ارگانيک به مواد طبيعي گفته مي شود که عاري از مواد صنعتي باشد. طراحي وساخت OLED اولين بار در سال 1985 توسط محققي به نام Ching Tang اعلام گرديد که در شرکت کداک (سازنده فيلم هاي دوربين) مشغول به کار بود. او متوجه شد هنگامي که به مولکول هاي مواد ارگانيک جريان الکتريسته وارد شود از اين مواد، نور سبز ساطع مي گردد، اين مسئله، ايده اوليه توليد OLED را فراهم کرد.
در آينده تمامي صفحات نمايشي با تکنولوژي OLED ساخته مي شود از مهم ترين ويژگي هاي آنها مصرف پايين انرژي است. يکي از دلايل کاهش مصرف انرژي دراين صفحات حذف نور پس زمينه است. بيشتر انرژي مصرفي در تلويزيون هاي LCDدر جهت توليد و پخش نور پس زمينه مصرف مي شود و در مورد شارژ باتري تلفن هاي همراه نيز اين مسئله صادق است. با حذف نورپس زمينه انرژي مصرفي تا حد زيادي تقليل مي يابد.
صفحات OLED داراي روشني و وضوح بالايي هستند. زيرا لايه هاي مواد ارگانيک بسيارنازک است و هادي خوبي براي جريان برق مي باشند. در ساخت اين صفحات از چندين لايه بندي استفاده مي شود، از طرفي صفحات OLED مانند صفحات LCD داراي شيشه محافظ نيستند و اين خود باعث مي شود تا جذب نورهايي که درLCD صورت مي گيرد درOLED وجود نداشته باشد. و نور بدون واسطه به چشم بيننده برسد. براي ديدن تصاوير OLED نياز نيست فرد در محدوده مشخصي قرار گيرد بلکه ميدان ديد در اين صفحات 170درجه است.
نور ساطع شده از صفحات OLED بسيار سبک است به همين دليل به جاي اينکه اين صفحات محکم و شکننده باشند داراي قدرت انعطاف پذيري بالايي هستند با اين تکنولوژي صفحات تلويزيون و کامپيوترها مانند پلاستيک شفافي خواهند بود که قابليت خم شدن و لوله کردن را دارند. در ساخت OLED از فرآيندي به نام (roll-to-roll)R2R استفاده مي شود.
در آينده صفحات نمايشي OLED به عنوان بخش مهمي از کامپيوترهاي پوشيدني به کاربرده مي شوند از مزاياي آن قابليت پوشش دادن و اتصال به پوست بدن و فرم گرفتن به هر صورت است. بديهي است که در مکان ها و فضاهايي که تاکنون استفاده از صفحات نمايش غير ممکن بوده ،OLED امکان استفاده گسترده مي يابد زيرا ساخت اين صفحات در ابعاد گوناگون هيچ محدوديتي ندارد.
از ويژگي هاي بارزOLED دوام آنهاست که صفحات نمايشي در مقابل ضربه، خراشيدگي و فرورفتگي بسيار مقاوم اند و امکان شکستگي در آنها بسيار نادر است. گفته شده است، قطرات آب تنها موردي است که به اين صفحات آسيب مي رساند.
صفحات نمايشي OLED ضخامت بسيار اندکي دارد به همين منظورکاربردهاي گوناگوني خواهد داشت که نحوه ساخت هر کدام کمي متفاوت است. علاوه بر صفحات تلويزيون و مونيتور در نوت بوک ها، لپ تاپ ها و تلفن هاي همراه، دستگاه هاي MP3 player دوربين هاي ديجيتالي، نمايشگرهاي GPSو... قرارمي گيرند و باعث مي شود تا اين وسايل سبک تر و کوچک ترشوند وحمل و نقل آنها آسان تر گردد.کاربرد OLED در صفحات نمايشي کوچک در حد 3اينچ بسيار زياد است.
در ديگر کاربردهاي OLED استفاده آن در HUD يا صفحات نمايشگري است که روي سر قرارمي گيرد.اطلاعات مختلفي را در اختيار کاربر قرارمي دهد و همچنين OLED را روي شيشه جلوي خودرو نصب مي کنند و کاربر از آن به عنوان صفحه تلويزيون يا نمايشگر به منظور کسب اطلاعات گوناگون استفاده مي کند. اين صفحات به دليل صخامت اندک و قابليت انعطاف پذيري در صفحات نمايشي عينک هاي واقعيت افزوده نيز کاربرد فراوان خواهند داشت. واقعيت افزوده مجموعه اطلاعاتي است که به طور طبيعي با حواس پنجگانه قادر به دريافت آنها نيستيم و با استفاده از عينک هاي مخصوص مي توانيم به راحتي به آنها دسترسي يابيم.
پيکسل هاي تشکيل دهنده صفحات OLED شامل ماتريکسي از سطر و ستون مي باشد که هادي جريان الکتريسته هستند بين سطرها و ستون ها لايه اي از مواد ارگانيکي وجود دارد که باعث انتقال جريان برق به طرف ديگر لايه مي شود اين جريان الکتريسته باعث روشن شدن صفحه نمايش مي گردد قابل ذکر است که مواد ارگانيکي به کاررفته درOLED ،هادي خوبي براي جريان برق هستند.
OLED در واقع يک صفحه LED يا ديود پخش کننده نور است که لايه اي از مواد ارگانيکي به آن افزوده شده است و در اثر جريان برق، نورتوليد مي کند؛ به عبارتي OLED از دو لايه اصلي تشکيل شده که عبارتست از:
light emitting polymer (LEP) به معناي پليمرپخش کننده نور
organic electro luminescence (OEL) به معناي ماده آلي نور دهنده در اثر جريان الکتريسته
صفحات OLED از چند لايه تشکيل شده است: لايه محافظ، لايه مواد ارگانيک (آلي)، لايه آند و لايه کاتد.لايه هاي ارگانيکي به منظور بهبود عملکرد صفحات OLED قابل افزايش هستند.
بعد از برقراري جريان الکتريسته در لايه کاتد، اکترون ها به لايه ارگانيک هدايت مي شوند؛ اين لايه شامل ماتريکسي از سطرها و ستون هايي است که در سطحي مسطح قرار گرفته، در اين لايه نور و رنگ ايجاد مي شود؛ در آخرين مرحله لايه آند، الکترون ها را به بيرون هدايت ميکند، اين عمل باعث جريان يافتن برق و ايجاد شوک در مولکول هاي ارکانيگي مي شود و در نتيجه تابش نور را در پي خواهد داشت. لايه ارگانيکي از موادي مانند -P phenylene vinylene، لايه کاتد را آلومينيم و کلسيم و لايه آند از اکسيد اينديوم قلع ساخته مي شود که باعث توليد نور شفاف مي گردد.
مواد ارگانيک رنگ هاي سبز، قرمز و آبي را توليد کرده و همچنين از ترکيب آنها طيف رنگ هاي گوناگون در صفحه نمايشگر ايجاد مي شود.
قابل ذکر است که مواد ارگانيک در طول مدت زماني که جريان الکتريسته در آنها جريان دارد کم کم درخشندگي و شفافيت رنگ هاي ساطع شده از خود را از دست مي دهند. اين مسئله خود مشکلي اساسي در ساخت OLED مي باشد. محققان مدت زمان کاهش يافتن درخشندگي اين مواد به نصف را اندازه گيري کرده اند. نتايج به دست آمده حاکي از آن است که درخشندگي و شفاقيت نور ساطع شده از رنگ هاي قرمز و سبز بعد از46000 ساعت، به نصف کاهش مي يابد. و رنگ آبي بعد ازمدت زمان 14000 ساعت به اين ناپايداري مي رسد.اين بدان معناست که رنگ صفحات نمايشي بعد ازگذشت زماني مشخص به زرد تغيير مي يابد و گفته شده که اين مسئله بزرگ ترين مشکل در راه توليد OLED مي باشد. پژوهشگران روي مواد آلي گوناگوني تحقيق مي کنند تا طول عمر درخشندگي را تاحد امکان بالا ببرند، مهم ترين مسئله يافتن مواد آلي است که بعد از برقراري جريان الکتريسته، رنگ آبي از آن ساطع شود و داراي عمري طولاني از لحاظ درخشندگي و شفافيت باشد.
در نمايشگرهاي 90 LCD درصد نور زمينه به رنگي خاص جذب مي شود ولي با به کاربردن OLEDاز نوع PHOLED که به نام نمايشگر فسفري مشهور است، نزديک به 100 درصد الکتريسته به نور تبديل مي شود و ازطرفي عمر درخشندگي رنگ هاي آن افزايش يافته است. اين نوع جديد نمايشگرها که فسفري هستند. روشناي و درخشندگي نورهاي آنها نسبت به OLED بيشتر است و طول عمربيشتري نيز دارند.
تحقيق و پژوهش در رابطه با OLED ادامه دارد. و سازندگان آن درصد به کارگيري اين صفحات در داشبرد خودروها، بيلبردهاي تبليغاتي و انواع صفحات نمايشي کاربردي در منازل، دفاتر کار و فروشگاه ها هستند همچنين روزنامه هاي آينده با اين صفحات توليد خواهند شد. حسن اين صفحات در اين است که بعد از اتمام مطالعه، مانند کاغذ تا مي شوند و در کيف يا جيب فرد جاي مي گيرد.
سفيد نوع ديگري از OLED است که نورسفيد و شفاف پخش مي کند. اين نور شفاف تر و درخشنده تر از نوري است که از لامپ هاي فلورسنس ساطع مي شود و چون در ابعاد متفاوت قابل ساخت و توليد هستند، مي توانند جايگزين لامپ هاي فلورسنس در منازل و فروشگاه ها شوند. استفاده از آنها مي تواند هم در کاهش مصرف انرژي و هم در کاهش آلودگي محيط زيست مؤثر باشد علاوه بر اين دوام و طول مدت عمر آنها نيز بسيار بالاست.
در حال حاضر به دليل طي کردن مراحل گوناگون ساخت به صورت آزمايشي هزينه خريد هرگونه از صفحات OLED زياد است ولي با گذشت زمان و کاربردي شدن آن در موارد گوناگون و نيز توليد آن در سطحي گسترده شاهد خواهيم بود که ازلحاظ قيمت به تعادل رسيده و جايگزين مناسبي براي صفحات نمايشگر فعلي خواهد بود.
منبع: ماهنامه دنياي کامپيوتر و ارتباطات؛ شماره 84.
