OLED

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
OLED Televízia

OLED (organická svetlo-emitujúca dióda) elektroluminiscenčná dióda v ktorej na vyžarovanie svetla z elektroluminiscenčnej vrstvy sú použité organické látky. Táto vrstva organického polovodiča sa nachádza medzi dvoma elektródami, pričom jedna z elektród býva priehľadná. OLED sa používa v celej škále výrobkov, od miniatúrnych displejov v MP3 prehrávačoch, mobilných telefónoch až po veľkorozmerové ploché zobrazovacie displeje a televízie. Intenzívny výskum prebieha v oblasti bielych OLED pre osvetľovaciu techniku a zariadenia.[1][2][3]

Rozlišujú sa dva základné typy OLED: jeden používa malé molekuly a druhý polyméry. Pridaním pohyblivých iónov do OLED vrstvy sa vytvorí svetlo emitujúca elektrochemická bunka (LEC) s mierne odlišným prevádzkovým režimom. OLED displeje sa podľa spôsobu zapojenia delia aj na pasívne (PMOLED) alebo aktívne (AMOLED). Pre OLED s aktívnou maticou (Active-matrix OLEDs - AMOLED) je nutný tenký film tranzistorov na spodnej vrstve elektród pre zapínanie a vypínanie každého pixelu, toto riešenie ale poskytuje výhodu vyššieho rozlíšenia alebo tvorbu veľkých rozmerov displejov.

Displej z OLED nepotrebuje pre svoju prevádzku podsvietenie. Na základe tohto konštrukčného rozdielu, keďže klasický LCD ho pre svoju funkciu potrebuje, je obraz z OLED displeja podstatne kontrastnejší a živší, dokáže "zobraziť" hlbokú čiernu, a najmä je podstatne tenší a ľahší.

Veľkou výhodou pri konštrukcii OLED je možnosť aplikácie aktívnej elektroluminiscenčnej vrstvy na pružné podkladové médiá, čo umožňuje vytváranie pružných a ohybných displejov a zobrazovacích plôch. Klasické LCD pre funkciu potrebujú sklenený substrát, čím sa takmer vylučuje ohybnosť a pružnosť takéhoto displeja.

Princíp funkcie[upraviť | upraviť zdroj]

Znázornenie dvojvrstvovej OLED: 1. Katóda (−), 2. Vrstva vyžarovania, 3. Produkcia žiarenia, 4. Vodivá vrstva, 5. Anóda (+)

Typická OLED je tvorená vrstvou organického materiálu medzi dvoma elektródami, anódou a katódou, zapuzdrené v substráte. Organické molekuly sú elektricky (podmienene) vodivé a výsledkom je presun pí elektrónov spôsobený chemickou konjugáciou cez časť alebo celú molekulu. Tieto materiály majú mieru vodivosti od izolantu po vodič, preto sú považované za organické polovodiče. Najvyššie obsadené a najnižšie neobsadené molekulové orbitály (HOMO/LUMO|HOMO a LUMO) organických polovodičov sú analógiou k valenčným a vodivým väzbám anorganických polovodičov.

Pôvodne sa základný OLED polymér skladal iba z jednej organickej vrstvy. Môžu sa však vytvárať viacvrstvové OLED s dvoma či viacerými vrstvami za účelom zlepšenia účinnosti.[4] Veľa moderných OLED má jednoduchú dvojvrstvovú štruktúru, ktorá sa skladá z vodivej a emisnej vrstvy. Posledný vývoj v architektúre OLED zvyšuje kvantovú účinnosť (až o 19%) pomocou odstupňovanej heterogenity.[5]

Výhody[upraviť | upraviť zdroj]

Prezentácia prototypu 4.1" flexibilného displeja od Sony

Odlišné výrobné postupy OLED majú za následok niekoľko výhod oproti klasickej výrobe plochých displejov LCD.

Nižšia cena v budúcnosti
OLED môže byť vytlačené na akýkoľvek vhodný podkladový substrát technológiou atramentovej tryskovej tlače alebo aj obrazovej tlače,[6] a teoreticky dosiahnuť nižšie náklady na výrobu ako u LCD či plazmových displejov. Zatiaľ je však výroba a príprava vhodného substrátu drahšia, než u TFT LCD. Cena však výrazne klesne pri zahájení masovej produkcie. Metóda výroby dlhometrážných rolí naparovaním (chemickou plynnou depozíciou) pre organické zariadenia dovoľuje vyrábať tisíce displejov za minútu pri minimálnych nákladoch, aj keď táto technológia pri viacvrstvových zariadeniach znamená veľkú výzvu kvôli nutnosti dodržať extrémnu presnosť pri prekrývaní jednotlivých vrstiev.
Ľahké a ohybné plastické substráty
displeje OLED môžu byť vyrábané na tenkých podkladoch, čo umožňuje výrobu vysokoohybných a rolovateľných displejov, zobrazovacích panelov, vložených do textílií alebo šiat. Ako substrát je použiteľný napr. Polyetyléntereftalát (PET).[7]
Širší uhol zobrazovania, lepší jas
OLED umožňuje väčší odstup v kontrastnom pomere (v dynamickom aj statickom rozsahu) a podstatne väčší uhol viditeľnosti obrazu oproti LCD, pretože jednotlivé pixely vyžarujú svetlo priamo. Taktiež farba jednotlivých pixelov nemení v závislosti od uhla pohľadu tak výrazne svoj odtieň.
Lepšia energetická účinnosť a hrúbka
Polarizačné filtre používané pri LCD prepúšťajú len časť svetla produkovaného podsvietením. Zároveň nedokážu plne zablokovať priechod svetla, preto táto technológia nedokáže zobraziť úplnú čiernu. OLED technológia umožňuje zobraziť čiernu práve tým, že daný pixel je jednoducho vypnutý.[8] Odstránením nutnosti podsvietenia je OLED podstatne tenší, odľahčený o nepotrebné vrstvy. Zároveň to činí celú konštrukciu jednoduchšou a na výrobu lacnejšou.[9]
Čas odozvy
Displeje OLED taktiež umožňujú podstatne rýchlejšie reakcie než štandardné LCD panely. Kým sú LCD schopné odozvy medzi 1-16 ms a snímkovaciu frekvenciu medzi 60–480 Hz, OLED displej teoreticky dokáže ísť až k hranici 0,01 ms, čo znamená zmenu obrazu takmer na úrovni 100 000 Hz.[10]

Nevýhody[upraviť | upraviť zdroj]

Svetlo emitujúci polymér (LEP) s čiastočným poškodením.
Starší OLED displej s opotrebovanými bunkami
Prototyp OLED osvetľovacích modulov od Lumiotecu
Zväčšený detail na AMOLED displej smartfónu Nexus One.
Súčasná cena
Výroba OLED momentálne ešte vyžaduje kroky, ktoré ju robia veľmi drahou.
Životnosť
Ešte stále najväčším problémom OLED displejov je obmedzená životnosť jednotlivých organických materiálov. Konkrétne modrá farba má priemernú životnosť iba cca 14 000 hodín k degradácii na polovicu svetelnosti, pričom typické LCD, LED alebo plazmové displeje sa pohybujú na hodnote 25-40 000 hodín, v závislosti od výrobcu a modelu.[11][12] Degradácia práve tejto farebnej zložky je spôsobená viacerými príčinami, ktoré je nutné odstrániť jednotlivo.[13] Niektorí výrobcovia dosahujú vysokých životností OLED displejov obmedzením ich maximálnej svietivosti, čo ich ale posúva na úroveň k LCD displejom.[14][15]
Problémy s farebným vyvážením
Spolu s nerovnomernou degradáciou jednotlivých farieb (modrá "odchádza" ako prvá) sa časom viac a viac zvýrazňuje farebná nerovnováha.[16] Dá sa to odstrániť dodatočným dolaďovaním farebnej vyváženosti, to ale znamená montáž kontrolných obvodov navyše a nutnosť spolupráce s užívateľom, čo jednak zvyšuje cenu a jednak znižuje pohodlnosť používania. Jednou z ciest riešenia je aj rozdielna veľkosť subpixelov, kde napr. modrý subpixel má o 100% vačšiu veľkosť ako zelený. Červený je o 10% menší než zelený.
Účinnosť modrej OLED
Zlepšovanie účinnosti a životnosti modrej OLED je kľúčový pre úspech OLED technológie ako celku pri náhrade za LCD technológiu. Značný výskum sa investuje do rozvoja modrej OLED s vysokou kvantovou účinnosťou, rovnako aj pre dosiahnutie hlbšej modrej farby.[17][18] Hodnota kvantovej účinnosti u červenej (625 nm) diódy je na úrovni 20% a zelenej (530 nm) diódy 19%.[19][20] Avšak u modrej diódy (430 nm) bola dosiahnutá maximálna kvantová účinnosť iba v rozmedzí 4% až 6%.[21]
Poškodenie vodou
Voda môže poškodiť organické materiály OLED dispeja. Preto pre praktickú výrobu a použitie je nutné zlepšiť metódy zapuzdrenia a ochrany organických vrstiev. Toto je to dôležité najmä u extrémne ohybných displejov.[22]
Exteriérové výkony
Keďže ide o emisívnu displejovú technológiu, výkony a efekt OLED prudko závisia od svetelných podmienok v okolí zariadenia. Obraz je vytváraný vlastným svitom diód a pri vysokom okolitom osvetlení s ním súperí. Navyše spodná metalická katóda v OLED pracuje ako zrkadlo s odrazivosťou cca 80%. Najhoršie výsledky sa teda dosahujú, celkom logicky, pri použití OLED na priamom slnečnom svetle alebo v prostredí s vysokým okolitým svitom (zasnežené okolie, púšť a pod.) Tu získavajú výhodu reflexné zobrazovacie metódy ako elektronický papier, či monochromatické LCD s vysoko reflexnou spodnou odraznou vrstvou. Pri použití špeciálneho polarizačného filtra je môžné odrazivoť katódy znížiť až na 0.1%. To dáva približný kontrast asi 5:1 pri typických testov exteriérového použitia (cca 10,000 lm/ft2)
Spotreba
Priemerná spotreba OLED je na úrovni asi 40% spotreby typických LCD displejov, pokiaľ je obraz väčšinou tmavý (biely text a farebná kresba na tmavom pozadí). Vysoko však stráca pri zobrazovaní obrazu s bielym pozadím (text na bielom pozadí, internetové stránky), kde je rozdiel v spotrebe až trojnásobný, v neprospech OLED.[23] Práve to vedie k poklesu výdrže batérií pri mobilných zariadeniach, ak sa zobrazuje primárne biele pozadie.

Výroba a komerčné využitie[upraviť | upraviť zdroj]

Komerčná aplikácia technológie OLED je v súčasnosti zameraná na menšie a mobilné zariadenia - digitálne prehrávače, mobilné telefóny, fotoaparáty, kamery, autorádiá a pod. Pri týchto typoch zariadení nie je obmedzená životnosť technológie OLED prioritou, pretože zariadenia samotné vďaka vývoju v tejto oblasti zastarávajú podstatne rýchlejšie morálne aj technologicky. Začínajú sa vyrábať prototypy a zariadenia s pružnými, ohybnými, ohnutými a rolovateľnými displejmi. Boli vyvinuté aj aplikácie ohybných osvetlení a nápisov (reklamné panely, billboardy).[24] Philips vyrába radu osvetlenia na báze OLED pod názvom "Lumiblade".[25]

DuPont sa v máji 2010 v tlačovom vyhlásení vyjadril, že dokáže vyrobiť 50 palcovú OLED televíziu (uhlopriečka 120 cm) za dve minúty pomocou novej tlačovej technológie. Pokiaľ by to dokázal vo veľkom meradle a s prijateľnými charakteristikami výsledného displeja (svetelnosť, vyváženie farieb, životnosť atď.), znamenalo by to obrovský skok v cenový prepad OLED televízií. DuPont síce uviedol, že životnosť tejto OLED televízie je približne 15 rokov pri priemernom použití 8 hodín denne, ale dodnes (začiatok roku 2014) výrobu nespustil.[26][27]

Skladateľné OLED smartfóny môžu byť realitou najbližšej dekády. Je tu však stále pomerne vysoká chybovosť pri výrobe, pretože aj najmenšie čiastočky prachu či vád materiálu výrazne vplývajú na výslednú kvalitu. Výroba skladateľnej batérie je ďalšou výzvou[28]

Pozri aj[upraviť | upraviť zdroj]

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. Recent Advances in White Organic Light-Emitting Materials and Devices (WOLEDs). Advanced Materials, 2010, s. 572. DOI10.1002/adma.200902148.
  2. White Organic Light-Emitting Devices for Solid-State Lighting. Advanced Materials, 2004, s. 1585. DOI10.1002/adma.200400684.
  3. White Organic Light-Emitting Diodes for Solid-State Lighting. Journal of Display Technology, 2013, s. 1. DOI10.1109/JDT.2013.2248698.
  4. Role of CsF on electron injection into a conjugated polymer. Applied Physics Letters, 2000, s. 2403. DOI10.1063/1.1317547.
  5. Organic Light-Emitting Diodes Based on Graded Heterojunction Architecture Has Greater Quantum Efficiency [online]. University of Minnesota, [cit. 2011-05-31]. Dostupné online.
  6. Application of Screen Printing in the Fabrication of Organic Light-Emitting Devices. Advanced Materials, 2000, s. 1249. DOI10.1002/1521-4095(200009)12:17<1249::AID-ADMA1249>3.0.CO;2-Y.
  7. Flexible light-emitting diodes made from soluble conducting polymers. Nature, 1992, s. 477. DOI10.1038/357477a0.
  8. Comparison of OLED and LCD [online]. Fraunhofer IAP: OLED Research, 2008-11-18, [cit. 2010-01-25]. Dostupné online.
  9. WONG, William. Firefox: A Browser For Embedded Applications. Electronic Design, 16 December 2004, s. 25.
  10. http://www.emagin.com/oled-microdisplays/
  11. HP Monitor manual. CCFL-Backlit LCD. Page 32. Webcitation.org. Retrieved on 2011-10-04.
  12. Viewsonic Monitor manual. LED-Backlit LCD. Webcitation.org. Retrieved on 2011-10-04.
  13. KONDAKOV, D, Lenhart, W., Nochols, W. Operational degradation of organic light-emitting diodes: Mechanism and identification of chemical products. Journal of Applied Physics, 2007, s. 1. DOI10.1063/1.2430922.
  14. "OLED lifespan doubled?" HDTV Info Europe. Hdtvinfo.eu (2008-01-25).
  15. Toshiba and Panasonic double lifespan of OLED, January 25, 2008, Toshiba and Panasonic double lifespan of OLED
  16. Ageless OLED [online]. [Cit. 2009-11-16]. Dostupné online.
  17. High Tg blue emitting materials for electroluminescent devices. Journal of Materials Chemistry, 2005, s. 2455. DOI10.1039/b501819f.
  18. A highly efficient deep blue fluorescent OLED based on diphenylaminofluorenylstyrene-containing emitting materials. Synthetic Metals, 2010, s. 1259. DOI10.1016/j.synthmet.2010.03.020.
  19. Highly efficient and bright organic electroluminescent devices with an aluminum cathode. Applied Physics Letters, 1997, s. 1762. DOI10.1063/1.119392.
  20. High-Efficiency Color and White Organic Light-Emitting Devices Prepared on Flexible Plastic Substrates. Japanese Journal of Applied Physics, 2005, s. 608. DOI10.1143/JJAP.44.608.
  21. 35-3: High Efficiency Phosphorescent Organic Light-Emitting Devices Coupled with Lateral Color-Conversion Layer. SID Symposium Digest of Technical Papers, 2006, s. 1376. DOI10.1889/1.2433239.
  22. OLED Sealing Process Reduces Water Intrusion and Increases Lifetime [online]. 2008-04-23. Dostupné online.
  23. Stokes, Jon. (2009-08-11) This September, OLED no longer "three to five years away". Arstechnica.com. Retrieved on 2011-10-04.
  24. Michael Kanellos, "Start-up creates flexible sheets of light", CNet News.com, December 6, 2007. Retrieved 20 July 2008.
  25. Philips Lumiblades [online]. Lumiblade.com, 2009-08-09, [cit. 2009-08-17]. Dostupné online.
  26. DuPont Creates 50" OLED in Under 2 Minutes [online]. tomsguide.com, [cit. 2010-06-10]. Dostupné online.
  27. DuPont Delivers OLED Technology Scalable for Television [online]. www2.dupont.com, 2010-05-12, [cit. 2010-05-12]. Dostupné online.
  28. Bendable smartphones aren't coming anytime soon, The Sydney Morning Herald, Ian King, 16 December 2013

Bibliografia[upraviť | upraviť zdroj]

  • P. Chamorro-Posada, J. Martín-Gil, P. Martín-Ramos, L.M. Navas-Gracia, Fundamentos de la Tecnología OLED (Fundamentals of OLED Technology). University of Valladolid, Spain (2008). ISBN 978-84-936644-0-4. Available online, with permission from the authors, at the webpage: http://www.scribd.com/doc/13325893/Fundamentos-de-la-Tecnologia-OLED
  • Shinar, Joseph (Ed.), Organic Light-Emitting Devices: A Survey. NY: Springer-Verlag (2004). ISBN 0-387-95343-4.
  • Hari Singh Nalwa (Ed.), Handbook of Luminescence, Display Materials and Devices, Volume 1–3. American Scientific Publishers, Los Angeles (2003). ISBN 1-58883-010-1. Volume 1: Organic Light-Emitting Diodes
  • Hari Singh Nalwa (Ed.), Handbook of Organic Electronics and Photonics, Volume 1–3. American Scientific Publishers, Los Angeles (2008). ISBN 1-58883-095-0.
  • Müllen, Klaus (Ed.), Organic Light Emitting Devices: Synthesis, Properties and Applications. Wiley-VCH (2006). ISBN 3-527-31218-8
  • Yersin, Hartmut (Ed.), Highly Efficient OLEDs with Phosphorescent Materials. Wiley-VCH (2007). ISBN 3-527-40594-1

Externé odkazy[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroj[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku OLED na anglickej Wikipédii.

Iné projekty[upraviť | upraviť zdroj]