Organiczna dioda elektroluminescencyjna

Organiczna dioda elektroluminescencyjna, OLED (ang. Organic Light-Emitting Diode) to dioda elektroluminescencyjna (LED) wytwarzana ze związków organicznych. OLED oznacza także klasę wyświetlaczy graficznych, opartych na tej technologii. Wyświetlacze tego typu charakteryzują się dość prostą metodą produkcji – warstwa organiczna, składająca się z pikseli-diod w trzech kolorach (lub czterech - dodatkowy biały), jest nakładana na płytę bazową w procesie podobnym do drukowania stosowanego przez drukarki atramentowe. Dodatkowe wprowadzenie warstwy pośredniej pomiędzy płytą a emiterem podnosi sprawność i jasność ekranu.

Spis treści

• 1 Historia
• 2 Typy wyświetleczy OLED
• 3 Zasada działania
• 4 Wady i zalety
  • 4.1 Zalety
  • 4.2 Wady
• 5 Przypisy
• 6 Zobacz też
• 7 Linki zewnętrzne

//

Historia

Ekran OLED 3,8 cm Pierwszym związkiem organicznym, w którym odkryto zjawisko emisji światła pod wpływem przyłożenia napięcia elektrycznego, był polifenylenowinylen; odkrycia tego dokonano w roku 1989 w laboratorium Uniwersytetu Cambridge. Pierwszym seryjnie produkowanym urządzeniem wyposażonym w wyświetlacz OLED był palmtop CLIE PEG-VZ90 firmy Sony – wyświetlacz o przekątnej 3,8 cala, rozdzielczości 480 × 320 pikseli, jasności 150 cd/m², grubości 1.9 mm i kącie widzenia 180°. 26 maja 2007 roku firma Sony zaprezentowała film ukazujący elastyczny wyświetlacz OLED o przekątnej ekranu 2,5 cala i rozdzielczości 120 × 160 pikseli. W październiku 2007 Sony zaprezentowało telewizor wykonany w technologii OLED. Telewizor XEL-1 o przekątnej 11 cali, rozdzielczości 960 × 540 pikseli oraz kontraście 1 000 000:1 ma grubość jedynie 3 mm. Odbiornik waży około 2 kg i posiada złącze HDMI[1].

Typy wyświetleczy OLED

• Passive-matrix OLED (POLED)
• Active-matrix OLED (AMOLED)
• Transparent OLED (TOLED)
• Top-emitting OLED (TEOLED)
• Foldable OLED (FOLED)
• White OLED (WOLED)

Zasada działania

OLED składa się z warstwy emisyjnej, warstwy przewodzącej, podłoża, oraz anody i katody. Warstwy złożone są z cząstek organicznych polimerów przewodzących. Ich poziom przewodzenia znajduje się w zakresie między izolatorami, a przewodnikami, z tego względu nazywane są one półprzewodnikami organicznymi. Schemat OLED: 1 – katoda (−), 2 – warstwa emisyjna, 3 – emisja promieniowania, 4 – warstwa przewodząca, 5 – anoda (+) Przyłożenie napięcia do OLED powoduje przepływ elektronów od katody do anody, zatem katoda podaje elektrony do warstwy emisyjnej, a anoda pobiera elektrony z warstwy przewodzącej, innymi słowy anoda podaje dziury elektronowe do warstwy emisyjnej. W momencie spolaryzowania złącza w kierunku przewodzenia, warstwa emisyjna jest naładowana ujemnie, jednocześnie warstwa przewodząca staje się bogata w dodatnio naładowane dziury. Oddziaływanie elektrostatyczne przyciąga elektrony i dziury, które ze sobą rekombinują. Dzieje się to blisko warstwy emisyjnej, bowiem dziury w półprzewodnikach organicznych są bardziej mobilne niż elektrony (odwrotnie niż w przypadku półprzewodników nieorganicznych). W momencie rekombinacji elektron przechodzi na niższy poziom energetyczny, czemu towarzyszy emisja promieniowania elektromagnetycznego w zakresie widma widzialnego. Dlatego warstwa ta nazywana jest emisyjną. OLED nie świeci przy zaporowym spolaryzowaniu złącza, ponieważ dziury elektronowe przemieszczają się do anody, a elektrony do katody, tak więc oddalają się od siebie i nie rekombinują. Jako materiał anody zwykle wykorzystywany jest ITO (Indium Tin Oxide - roztwór stały tlenku indu(III) i tlenku cyny(IV)). Jest on przezroczysty dla światła i posiada wysoką pracę wyjścia co sprzyja przemieszczaniu dziur do warstwy polimerowej. Metale takie jak glin i wapń są często wykorzystywane do tworzenia katod, ponieważ posiadają niską pracę wyjścia sprzyjającą wstrzykiwaniu elektronów do warstwy polimerowej.

Wady i zalety

Zalety

Prototypowy elastyczny wyświetlacz OLED. W procesie produkcji materiał organiczny może być naniesiony na odpowiednie elastyczne i lekkie podłoże, daje to możliwość produkcji zwijanych wyświetlaczy, ekranów wszytych w odzież, oraz lżejszych komputerów przenośnych. Posiada większą skalę barw i jasność, niż LCD, ponieważ piksele OLED bezpośrednio emitują światło, które nie jest zatrzymywane przez filtry polaryzacyjne, tak jak jest w wypadku LCD. Nie wymaga podświetlenia, dzięki temu kontrast może wynosić nawet 1 000 000:1, a czerń jest idealnie czarna. Zmniejsza to pobór energii w chwili wyświetlania ciemnego obrazu. Brak podświetlenia obniża też koszt produkcji oraz eksploatacji. Kolor punktu obrazu na wyświetlaczu OLED pozostaje prawidłowy nawet gdy kąt patrzenia bliski jest 90° względem wektora normalnego. Przy wykorzystaniu przezroczystego, elastycznego podłoża, wyświetlacz taki może wyświetlać obraz z obu stron, a tym samym kąt widzenia jest praktycznie nieograniczony. Posiada znacznie krótszy czas reakcji w porównaniu do monitora LCD, który cechuje się czasem reakcji na poziomie 2-12 milisekund, natomiast OLED nawet około 0,01 milisekundy. W procesie produkcji OLED nie jest wykorzystywana rtęć, co czyni je bardziej przyjaznymi dla środowiska. Dzięki prostej budowie, braku podświetlenia oraz mniejszej liczbie warstw wyświetlacza, szacunkowe koszty masowej produkcji są znacznie niższe niż produkcja wyświetlaczy LCD oraz paneli plazmowych. Także mniejsze zużycie energii i mniejsza liczba elementów ma wpływ na niższy koszt eksploatacji wyświetlaczy OLED.

Wady

Największym problemem technologii OLED jest ograniczona żywotność materiałów organicznych. W przeszłości niebieskie OLED miały czas życia ograniczony do 5000 godzin, dla porównania LCD około 60 000 godzin. Jednak w 2007 roku wyprodukowano wyświetlacze PLED mogące działać ponad 198 000 godzin w oparciu o zielone OLED. W przypadku rozszczelnienia matrycy wyświetlacza, spowodowanego mechanicznym uszkodzeniem, wilgoć może zniszczyć materiał organiczny. Rozwój technologii jest ograniczony patentami posiadanymi przez Eastman Kodak, żądającego nabycia licencji przez inne firmy. W przeszłości, wiele technologii wyświetlaczy stawało się szeroko rozpowszechnionych dopiero po wygaśnięciu patentów, klasycznym przykładem jest maska szczelinowa CRT.

Przypisy

1. ↑ Specyfikacja techniczna telewizora XEL-1

Zobacz też

• AMOLED
• FED
• LED
• Wyświetlacz

Linki zewnętrzne

• Budowa wyświetlaczy OLED (pol.)
• Zasada działania wyświetlaczy OLED (ang.)
• OLED community with information and news (ang.)
• OLED Design Contest (ang.) (wł.)
• OLED technology Infos (ang.)
• OLED product news (ang.)