نمایشگرهای OLED

تاريخ:1 شهریور 1389

امروزه به دلیل افزایش جمعیت و مصرف بیش از پیش انرژی و استفاده بی­رویه از منابع غیر قابل جبران، مردم كره زمین با كمبود جدی منابع انرژی مواجه شده­اند. این مسئله خود از دغدغه­های اصلی پژوهشگران و سازندگان قطعات و وسایل گوناگونی می­باشد كه رابطه تنگاتنگی با مصرف انرژی دارد. از این رو شركت­های تولید كننده كوشش می­كنند تا مصرف انرژی در ابزار و وسایل ساخته شده را تا حد امكان كاهش دهند و همچنین تولیدات آنها از لحاظ زیست محیطی به نحوی با محیط طبیعی سازگاری داشته تا در هنگام بازیافت كمترین آسیب را به محیط زیست برساند. با تكنولوژی OLED به زودی شاهد خواهیم بود كه صفحات نمایشی ساخته می­شود كه با وجود ابعاد بسیار بزرگ، نازك و سبك هستند و مهم­ترین ویژگی آنها مصرف بسیار پایین انرژی است. تصور اینكه تلویزیونی در اندازه 80 اینچ، ضخامتی در حد 4 اینچ داشته باشد و بتوان به راحتی آن را خم یا لوله كرد بسیار جالب است. موادی كه در ساختن این صفحات به كار می­رود تا حد زیادی با محیط زیست سازگاری دارد و همچنین نه تنها مصرف انرژی در این وسایل بسیار اندك است بلكه تولید گرما و پخش نورهای اضافی در جهات گوناگون در این صفحات به میزان فراوانی كاهش یافته است.

OLED مخفف كلماتorganic light emitting diode  است و به معنای دیودهای ارگانیكی پخش كننده نور می­باشد. ارگانیك به مواد طبیعی گفته می­شود كه عاری از مواد صنعتی باشد. طراحی و ساخت OLED اولین بار در سال 1985 توسط محققی به نام Ching Tang اعلام گردید كه در شركت كداك (سازنده فیلم­های دوربین) مشغول به كار بود. او متوجه شد هنگامی كه به مولكول­های مواد ارگانیكی جریان الكتریسیته وارد شود از این مواد، نور سبز ساطع می­گردد، این مسئله، ایده اولیه تولید OLED را فراهم كرد. در آینده تمامی صفحات نمایشی با تكنولوژی OLED ساخته می­شود از مهم­ترین ویژگی­های آنها مصرف پایین انرژی است. یكی از دلایل كاهش مصرف انرژی در این صفحات حذف نور پس­زمینه است. بیشتر انرژی مصرفی در تلویزیون­های LCD در جهت تولید و پخش نور پس­زمینه مصرف می­شود و در مورد شارژ باتری تلفن­های همراه نیز این مسئله صادق است. با حذف نور پس­زمینه انرژی مصرفی تا حد زیادی تقلیل می­یابد.

صفحات OLED داری روشنی و وضوح بالایی هستند زیرا لایه­های مواد ارگانیك بسیار نازك است و هادی خوبی برای جریان برق می­باشند. در ساخت این صفحات از چندین لایه­بندی استفاده می­شود، از طرفی صفحات OLED مانند صفحات LCD دارای شیشه محافظ نیستند و این خود باعث می­شود تا جذب نورهایی كه در LCD صورت می­گیرد در OLED وجود نداشته باشد و نور بدون واسطه به چشم بیننده برسد. برای دیدن تصاویر OLED نیاز نیست فرد در محدوده مشخصی قرار گیرد بلكه میدان دید در این صفحات 170 درجه است. نور ساطع شده از صفحات OLED بسیار سبك است به همین دلیل به جای اینكه این صفحات محكم و شكننده باشند دارای قدرت انعطاف­پذیری بالایی هستند. با این تكنولوژی صفحات تلویزیون و كامپیوترها مانند پلاستیك شفافی خواهند بود كه قابلیت خم شدن و لوله كردن را دارند. در ساخت OLED از فرآیندی به نام roll-to-roll (R2R استفاده می­شود.

در آینده صفحات نمایشی OLED به عنوان بخش مهمی از كامپیوترهای پوشیدنی به كار برده می­شوند. از مزایای آن قابلیت پوشش دادن و اتصال به پوست بدن و فرم گرفتن به هر صورت است. بدیهی است در مكان­ها و فضاهایی كه تاكنون استفاده از صفحات نمایشی غیر ممكن بوده، OLED امكان استفاده گسترده می­یابد زیرا ساخت این صفحات در ابعاد گوناگون هیچ محدودیتی ندارد. از ویژگی­های بارز OLED دوام آنهاست این صفحات نمایشی در مقابل ضربه، خراشیدگی و فرو رفتگی بسیار مقاوم­اند و امكان شكستگی در آنها بسیار نادر است. گفته شده است، قطرات آب تنها موردی است كه به این صفحات آسیب می­رساند. صفحات نمایشی OLED ضخامت بسیار اندكی دارد به همین منظور كاربردهای گوناگونی خواهد داشت كه نحوه ساخت هر كدام كمی متفاوت است. علاوه بر صفحات تلویزیون و مونیتور در نوت­بوك­ها، لپ­تاپ­ها و تلفن­های همراه، دستگاه­های MP3 player، دوربین­های دیجیتالی، نمایشگرهای GPS و ... قرار می­گیرند و باعث می­شود تا این وسایل سبك­تر و كوچك­تر شوند و حمل و نقل آنها آسان­تر گردد. كاربرد OLED در صفحات نمایشی كوچك در حد 3 اینچ بسیار زیاد است.

 

از دیگر كاربردهای OLED استفاده آن در HUD یا صفحات نمایشگری است كه روی سر قرار می­گیرد و اطلاعات مختلفی را در اختیار كاربر قرار می­دهد. همچنین OLED را روی شیشه جلوی خودرو نصب می­كنند و كاربر از آن به عنوان صفحه تلویزیون یا نمایشگر به منظور كسب اطلاعات گوناگون استفاده می­كند. این صفحات به دلیل ضخامت اندك و قابلیت انعطاف­پذیری در صفحات نمایشی عینك­های واقعیت افزوده نیز كاربرد فراوان خواهند داشت. واقعیت افزوده مجموعه اطلاعاتی است كه به طور طبیعی با حواس پنجگانه قادر به دریافت آنها نیستیم و با استفاده از عینك­های مخصوص می­توانیم به راحتی به آنها دسترسی یابیم.  پیكسل­های تشكیل دهنده صفحات OLED شامل ماتریكسی از سطر و ستون می­باشد كه هادی جریان الكتریسته هستند. بین سطرها و ستون­ها لایه­ای از مواد ارگانیكی وجود دارد كه باعث انتقال جریان برق به طرف دیگر لایه می­شود. این جریان الكتریسیته باعث روشن شدن صفحه نمایش می­گردد. قابل ذكر است كه مواد ارگانیكی به كار رفته در OLED، هادی خوبی برای جریان برق هستند.
OLED در واقع یك صفحه LED یا دیود پخش كننده نور است كه لایه­ای از مواد  ارگانیكی به آن افزوده شده است و در اثر جریان برق، نور تولید می­كند؛ به عبارتی OLED از دو لایه اصلی تشكیل شده كه عبارتست از:

· (light emitting polymer  (LEP به معنای پلیمر پخش كننده نور 
·  (organic electro luminescence (OEL به معنای ماده آلی نور دهنده در اثر جریان الكتریسیته
صفحات OLED از چند لایه تشكیل شده است: لایه محافظ، لایه مواد ارگانیك (آلی)، لایه آند و لایه كاتد. لایه­های ارگانیكی به منظور بهبود عملكرد صفحات OLED قابل افزایش هستند. بعد از برقراری جریان الكتریسیته در لایه كاتد، الكترون­ها به لایه ارگانیك هدایت می­شوند؛ این لایه شامل ماتریكسی از سطرها و ستون­هایی است كه در سطحی مسطح قرار گرفته، در این لایه نور و رنگ ایجاد می­شود؛ در آخرین مرحله لایه آند، الكترون­ها را به بیرون هدایت می­كند، این عمل باعث جریان یافتن برق و ایجاد شوك در مولكول­های اركانیگی می­شود و در نتیجه تابش نور را در پی خواهد داشت. لایه ارگانیكی از موادی مانندp-phenylene vinylene، لایه كاتد از آلومینیم و كلسیم و لایه آند از اكسید ایندیوم قلع ساخته می­شود كه باعث تولید نور شفاف می­گردد.  

مواد ارگانیك رنگ­های سبز، قرمز و آبی را تولید كرده و همچنین از تركیب آنها طیف رنگ­های گوناگون در صفحه نمایشگر ایجاد می­شود. قابل ذكر است كه مواد ارگانیك در طول مدت زمانی كه جریان الكتریسیته در آنها جریان دارد كم­كم درخشندگی و شفافیت رنگ­های ساطع شده از خود را از دست می­دهند. این مسئله خود مشكلی اساسی در ساخت OLED می­باشد. محققان مدت زمان كاهش یافتن درخشندگی این مواد به نصف را اندازه­گیری كرده­اند. نتایج به دست آمده حاكی از آن است كه درخشندگی و شفافیت نور ساطع شده از رنگ­های قرمز و سبز بعد از 46000 ساعت، به نصف كاهش می­یابد و رنگ آبی بعد از مدت زمان 14000 ساعت به این ناپایداری می­رسد. این بدان معناست كه رنگ صفحات نمایشی بعد از گذشت زمانی مشخص به زرد تغییر می­یابد. گفته شده كه این مسئله بزرگ­ترین مشكل در راه تولید OLED می­باشد. پژوهشگران روی مواد آلی گوناگونی تحقیق می­كنند تا طول عمر درخشندگی را تا حد امكان بالا ببرند، مهم­ترین مسئله یافتن مواد آلی است كه بعد از برقراری جریان الكتریسته، رنگ آبی از آن ساطع شود و دارای عمری طولانی از لحاظ درخشندگی و شفافیت باشد.

در نمایشگرهای LCD 90 درصد نور زمینه به رنگی خاص جذب می­شود ولی با به كار بردن OLED از نوع PHOLED كه به نام نمایشگر فسفری مشهور است، نزدیك به 100 درصد الكتریسته به نور تبدیل می­شود و از طرفی عمر درخشندگی رنگ­های آن افزایش یافته است. این نوع جدید نمایشگرها كه فسفری هستند روشنایی و درخشندگی نورهای آنها نسبت به OLED بیشتر است و طول عمر بیشتری نیز دارند. تحقیق و پژوهش در رابطه با OLED ادامه دارد و سازندگان آن درصدد به كارگیری این صفحات در داشبرد خودروها، بیلبردهای تبلیغاتی و انواع صفحات نمایشی كاربردی در منازل، دفاتر كار و فروشگاه­ها هستند همچنین روزنامه­های آینده با این صفحات تولید خواهند شد، حسن این صفحات در این است كه بعد از اتمام مطالعه، مانند كاغذ تا می­شوند و در كیف یا جیب فرد جای می­گیرند. سفید نوع دیگری از OLED است كه نور سفید و شفاف پخش می­كند. این نور شفاف­تر و درخشنده­تر از نوری است كه از لامپ­های فلورسنس ساطع می­شود و چون در ابعاد متفاوت قابل ساخت و تولید هستند، می­توانند جایگزین لامپ­های فلورسنس در منازل و فروشگاه­ها شوند. استفاده از آنها می­تواند هم در كاهش مصرف انرژی و هم در كاهش آلودگی محیط زیست مؤثر باشد علاوه بر این دوام و طول مدت عمر آنها نیز بسیار بالاست. 

در حال حاضر به دلیل طی كردن مراحل گوناگون ساخت به صورت آزمایشی هزینه خرید هر گونه از صفحات OLED زیاد است ولی با گذشت زمان و كاربردی شدن آن در موارد گوناگون و نیز تولید آن در سطحی گسترده شاهد خواهیم بود كه از لحاظ قیمت به تعادل رسیده و جایگزین مناسبی برای صفحات نمایشگر فعلی خواهد بود.