معرفی تکنولوژی OLED
گردآوری :
محمد جامه شورانی
موسسه زاگرس
زمستان90
چکیده :
OLED مخفف کلمات(Organic Light Emitting Diode) است و به معنای دیودهای ارگانیکی پخش کننده نور میباشد. با تکنولوژی OLED به زودی شاهد خواهیم بود که صفحات نمایشی ساخته میشوند که با وجود ابعاد بسیار بزرگ، نازک و سبک هستند و مهمترین ویژگی آنها مصرف بسیار پایین انرژی است. یکی از دلایل کاهش 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 ارگانیک بسیار نازک 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 که در LCD صورت میگیرد در OLED وجود نداشته باشد و نور بدون واسطه به چشم بیننده برسد. در این مقاله در مورد چگونگی پیدایش این فناوری ، کاربردها OLED، و مزیت ها ،معایب آن ها بحث می کنیم.
مقدمه :
امروزه به دلیل افزایش جمعیت و مصرف بیش از پیش انرژی و استفاده بیرویه از منابع غیر قابل جبران، مردم کره زمین با کمبود جدی منابع انرژی مواجه شدهاند. از این رو شرکتهای تولید کننده کوشش میکنند تا مصرف انرژی در ابزار و وسایل ساخته شده را تا حد امکان کاهش دهند و همچنین تولیدات آنها از لحاظ زیست محیطی به نحوی با محیط طبیعی سازگاری داشته تا در هنگام بازیافت کمترین آسیب را به محیط زیست برساند نمایشگرهای OLED هم دارای مصرف پایین انرژی هستند و هم از لحاظ بازیافت با محیط زیست سازگار می باشد.
هدف کلی از مقاله:
آشنایی با تکنولوژی OLED نمایشگرهای انعطاف پذیر در دست تولید .
روش گردآوری اطلاعات :
اینترنت و مجلات کامپیوتری .
· پیدایش فناوری OLED :
طراحی و ساخت OLED اولین بار در سال ۱۹۸۵ توسط محققی به نام Ching Tang اعلام گردید که در شرکت کداک (سازنده فیلم های دوربین) مشغول به کار بود. او متوجه شد هنگامی که به مولکول های مواد ارگانیکی جریان الکتریسیته وارد شود از این مواد، نور سبز ساطع می گردد، این مسئله، ایده اولیه تولید OLED را فراهم کرد. با توجه به کمبود امکاناتی که داشتند دیگر این فناوری را به تولید نرساندند تا اینکه در سال 2005 شرکت سونی اولین نمایشگر با فناوری OLED را به تولید رساند و هم اکنون شرکت های تولید کننده ای مانند SamsungLG,و... خبر داده اند که روی این فناوری مشغول کار هستند .
· اجزای تشکیل دهندهOLED :
با تکنولوژی OLED به زودی شاهد خواهیم بود که صفحات نمایشی ساخته میشود که با وجود ابعاد بسیار بزرگ، نازک و سبک هستند و مهمترین ویژگی آنها مصرف بسیار پایین انرژی است. تصور اینکه تلویزیونی در اندازه 80 اینچ، ضخامتی در حد 4 اینچ داشته باشد و بتوان به راحتی آن را خم یا لوله کرد بسیار جالب است. موادی که در ساختن این صفحات به کار میرود تا حد زیادی با محیط زیست سازگاری دارد و همچنین نه تنها مصرف انرژی در این وسایل بسیار اندک است بلکه تولید گرما و پخش نورهای اضافی در جهات گوناگون در این صفحات به میزان فراوانی کاهش یافته است. پیکسلهای تشکیل دهنده صفحات OLED شامل ماتریکسی از سطر و ستون میباشد که هادی جریان الکتریسته هستند. بین سطرها و ستونها لایهای از مواد ارگانیکی وجود دارد که باعث انتقال جریان برق به طرف دیگر لایه میشود. این جریان الکتریسیته باعث روشن شدن صفحه نمایش میگردد. قابل ذکر است که مواد ارگانیکی به کار رفته در OLED، هادی خوبی برای جریان برق هستند. OLED در واقع یک صفحه LED یا دیود پخش کننده نور است که لایهای از مواد ارگانیکی به آن افزوده شده است و در اثر جریان برق، نور تولید میکند؛ به عبارتی OLED از دو لایه اصلی تشکیل شده که عبارتست از:
• (light emitting polymer (LEP به معنای پلیمر پخش کننده نور
• (organic electroluminescence (OEL به معنای ماده آلی نور دهنده در اثر جریان الکتریسیته
صفحات OLED از چند لایه تشکیل شده است: لایه محافظ، لایه مواد ارگانیک (آلی)، لایه آند و لایه کاتد. لایههای ارگانیکی به منظور بهبود عملکرد صفحات OLED قابل افزایش هستند. بعد از برقراری جریان الکتریسیته در لایه کاتد، الکترونها به لایه ارگانیک هدایت میشوند؛ این لایه شامل ماتریکسی از سطرها و ستونهایی است که در سطحی مسطح قرار گرفته، در این لایه نور و رنگ ایجاد میشود؛ در آخرین مرحله لایه آند، الکترونها را به بیرون هدایت میکند، این عمل باعث جریان یافتن برق و ایجاد شوک در مولکولهای ارکانیگی میشود و در نتیجه تابش نور را در پی خواهد داشت. لایه ارگانیکی از موادی مانندp-phenylene vinylene ، لایه کاتد از آلومینیم و کلسیم و لایه آند از اکسید ایندیوم قلع ساخته میشود که باعث تولید نور شفاف میگردد[2] .
· کاربردها:
بهتازگي فناوري OLED براي كاربردهاي روشنايي نيز مورد توجه قرار گرفته و پيشبيني ميشود كه در آينده جايگزين فناوري نورپردازي LED امروزي خواهد شد. اگر اين پيشبيني تحقق پيدا كند، توليدكنندگان لامپها ميتوانند طراحيهاي شگفتانگيز و غيرعادي از محصولات خود را ارايه كنند.[1]
در ديگر کاربردهاي OLED استفاده آن در HUD يا صفحات نمايشگري است که روي سر قرارمي گيرد که 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[2].عملا هر دستگاهی که در آن LCD و نمایشگر به کار رفته است می تواند کاندیدای استفاده از OLED باشد مانند تلفن های همراه، دوربین های دیجیتال، دستگاه های پخش DVD، ساعت، GPS، PADs، نوت بوک ها ، تلویزیون ها و...مورد استفاده قرار میگیرند و باعث میشود تا این وسایل سبکتر و کوچکتر شوند و حمل و نقل آنها آسانتر گردد.
روزنامه های آینده نیز می توانند OLED باشند که خبر ها را برای ما نشان می دهند و مانند روزنامه های معمولی بتوانید آن را تا کرده و در کیف خود بگذاریم بدون اینکه به محیط زیست آسیبی وارد شود همچنین این روزنامه ها می توانند به روز شوند و خبر های جدید را در اختیار ما قرار دهد[3] .
· آينده ی OLED ها:
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 . 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[5] .
· دلایل استفاده OLEDبه جای LCD؟
فاکتورهای متعددی موجب برتری OLED نسبت به LCD (نمایشگرهای کریستال مایع) شده است که بارزترین آن فوق باریک و سبک بودن نمایشگرهای OLED نسبت به نمایشگرهای LCD است. به دلیل استفاده از مواد Self-Luminant (موادی که از خود نور ساتع می کنند) در OLED ها، دیگر نیازی به تاباندن نور پس زمینه نمی باشد و به همین خاطر این قابلیت را دارند که ابعادشان در حد یک ورقه نازک پلاستیکی نیز کاهش یابد. این فناوری راه را به سوی ساخت نمایشگرهای قابل انعطاف هموار خواهد ساخت[4] .
یکی دیگر از مزیت های OLED سادگی فرایند ساخت و در نتیجه هزینه کمتر آن است. مراحل ساخت OLED ها کوتاه تر از LCD بوده و مهمتر اینکه از مواد کمتری هم در ساخت آنها استفاده می شود.
· مزیت های این تکنولوژی :
به دلیل استفاده از مواد پلاستیکی مخصوص در ساخت این نمایشگر ها به جای اینکه این صفحات محکم و شکننده باشند دارای قدرت انعطافپذیری بالایی هستند و می توانند در ابعاد بسیار بزرگتر نسبت به LCD ها تولید شوند.
در شرایطی که نور محیط کم است مانند اتاق های تاریک، نمایشگرهای OLED کنتربالاتری نسبت به نمایشگرهای LCD دارند چه LCD هایی که از لامپ های فلورسانس کاتدی سرد (cold cathode fluorescent lamps) استفاده می کنند و چه آنهایی که از تکنولوژی جدیدتر “LED backlight” بهره می برند.
مزیت های کلی این فناوری :
زاویه دید وسیع که امکان دیدن تصاویر از هر زاویه ای را فراهم می کند.
کاهش 20 درصدی مصرف برق نسبت به LCD .
وضوح تصویر بسیار بالا.
ایجاد رنگ های استثنایی با درخشندگی و ترکیب بی نظیر رنگ ها.
· زاویه دید در این نمایشگر ها:
شكلهاي 1و2، صفحه نمايش(LG) EL9500 را از زواياي مختلف نشان ميدهند و حتي با وجود آنكه تفاوت اندكي در تصاوير به چشم ميخورد اما اين تفاوت در عمل قابل مشاهده نخواهد بود زيرا صرفا تاثير دوربين مورد استفاده براي تهيه عكسها است.شكل 2، EL9500 را در مقايسه با يك مانيتور IPS نشان ميدهد كه داراي گستردهترين زواياي ديد در ميان فناوريهاي LCD امروزي است. همانطور كه ميبينيد، سطوح سياه حتي در زواياي ديد نهايي نيز كاملا حفظ شدهاند كه يك برتري مهم به شمار ميآيد. تلويزيونهاي LCD امروزي بهخصوص با مشكل تبديل شدن رنگ سياه به خاكستري در زواياي ديد مختلف مواجه هستند.
شکل 1: صفحه نمايش EL9500
شکل 2
برای دیدن تصاویر OLED نیاز نیست فرد در محدوده مشخصی قرار گیرد بلکه میدان دید در این صفحات ۱۷۰ درجه است.
نمایشگرOLED که شركت LG تولید کرده است هيچ نشانهاي از كاهش رنگ در زواياي ديد مختلف در آن مشاهده نشده است. در واقع با اين نتايج بدست آمده در مقایسه با يك نمایشگر LCD مقايسه شده است هميشه براي حفظ كنترل تصویر خود لازم نیست که در يك زوايه ديد محدود باشد و با مشكل مواجه شویم. در مجموع ميتوان گفت كه OLED يك قدم مهم ديگر را در مسير بهبود كيفيت تصوير برداشته است.
· وضوح این نمایشگر ها:
يك پنل LCD معمولي داراي يك سطح هموار و پاكيزه از تصوير است، هر چند كه بعضي از فيلترهاي ضدانعكاسي ميتوانند مقداري نويز را به تصوير اضافه كنند. از سوي ديگر، تلويزيونهاي پلاسما از تاثير Screen-door رنج ميبرند كه در آن اگر به صفحه نمايش نزديك شويد ميتوانيد فضاهاي مابين پيكسلها را مشاهده كنيد.
فناوري OLED داراي فضاهاي بسيار بسيار كوچكي مابين پيكسلها است و اين موضوع يك پنل بسيار يكدست و «پاكيزه» با نويز تقريبا صفر را تضمين ميكند. اين نكته در عين حال يكي از عواملي است كه جزييات تصويري فوقالعاده اين پنلها را ايجاد ميكند.حالا اجازه بدهيد به بررسي يكي از جنبههاي كليدي عملكرد يك نمايشگر يعني زمان پاسخدهي بپردازيم. امروزه هر دو گروه نمايشگرهاي LCD و پلاسما با مشكلات مختلفي در رابطه با زمان پاسخدهي مواجه هستند و حتي با وجود آنكه پديده Trailing (كشيده شدن عناصر متحرك روي صفحه) اين روزها كمتر به چشم ميخورد اما تصاوير متحرك روي هر دو نوع تلويزيونهاي LCD و پلاسما از جزييات كمتري برخوردارند.
فناوري پلاسما داراي دو مشكل اصلي است. البته اين مشكلات واقعا حياتي نيستند و پلاسما امروزه بهترين فناوري در زمينه زمان پاسخدهي به شمار ميآيد، اما ميتوان آنها را بهصورت Phosphor trailing و Dithering خلاصه كرد. يك هاله زرد /سبز / بنفش/ آبي است كه در اطراف اشياي متحرك ظاهر ميشود و بيشتر در صحنههايي با كنتراست بالا قابل مشاهده خواهد بود.
Dithering بيشتر در نواحي تاريكتر يك صفحه نمايش پلاسما به چشم ميخورد و بهخاطر عدم توانايي فناوري پلاسما در بازسازي سطوح بسيار پايين روشنايي ايجاد ميشود. در واقع نمايشگرهاي پلاسما بهجاي اينكار ازDithering استفاده ميكنند تا بهسرعت مابين سطوح قابل بازسازي خاكستري سوييچ كنند. اين وضعيت (هنگام مشاهده توسط چشم انسان) يك سطح خاكستري (رنگ) ديگر را ايجاد ميكند. تصاوير متحرك بهوضوح تحت تاثير اين قاعده قرار ميگيرند زيرا فرآيند Dithering بهخاطر حركتهاي مداوم دچار آشفتگي ميشود. به همين دليل است كه شما امروزه نوارهايي را روي پنلهاي پلاسما مشاهده ميكنيد. در واقع اين تاثير تركيب شدنDithering و زمان پاسخدهي است.
از سوي ديگر، پنلهاي LCD از كريستالهاي مايع استفاده ميكنند. كريستالهاي مايع سريع هستند اما بينقص نيستند. سطوح مختلف خاكستري با چرخش كريستالهاي مايع به وضعيتهاي متفاوت (با كمك پولاريزه كنندهها) ايجاد ميشوند و تعيين ميكنند كه شما در مقابل صفحه نمايش قادر به ديدن چه مقدار نور خواهيد بود. اما كريستالهاي مايع در عين حال بهصورت متفاوتي نسبت به ميزان ولتاژ اعمال شده روي خود واكنش نشان ميدهند. از آنجايي كه سطوح مختلف خاكستري نياز دارند كريستالهاي مايع در وضعيتهاي متفاوتي چرخش كنند، تفاوت قابل ملاحظهاي هنگام مقايسه زمان پاسخدهي در سطوح تغييرات مختلف سطوح خاكستري به چشم ميخورد.
بنابراين وقتي شما يك تلويزيون LCD دو ميليثانيهاي در اختيار داريد، مشخصات 2 ميلي ثانيهاي آن در عمل بيانگر سريعترين تبديل سطح خاكستري خواهد بود. بهعبارت ديگر، كندترين تبديل روي همين تلويزيون ميتواند 50 برابر بيشتر طول بكشد.توليدكنندگان تلاش كردهاند تا زمان پاسخدهي را با استفاده از فناوري Overdrive بهبود بخشند كه ولتاژ بالاتري به كريستالهاي مايع تزريق ميكند تا اين واكنش سريعتر انجام شود. مشكل اينجا است كه سيستمهاي مجهز به اين فناوري ميتوانند در تزريق ولتاژ خطا كنند كه به اين ترتيب يك پيكسل وضعيت نادرستي از يك كريستال مايع را بازسازي ميكند و به همين دليل رنگ نهايي كمي روشنتر يا تاريكتر خواهد بود. نتيجه نهايي تا حدود زيادي به تاثير هالهاي Phosphor Trailing در تلويزيونهاي پلاسما شباهت دارد.
توليدكنندگان LCD در عين حال از درج فريم سياه يا فريم اسكن سياه براي ريست كردن چشم انسان استفاده ميكنند. با خنثي كردن قاعده Sample-and-Hold كه پنلهاي LCD از آن استفاده ميكنند، يك توليدكننده ميتواند از شيوه ريست كردن پيوسته چشم بيننده با بهرهگيري از شيوه درج فريم سياه استفاده كرده و احساس بصري زمان پاسخدهي سريعتري را روي يك پنل LCD ايجاد كند.
از سوي ديگر، OLED از يك قاعده متفاوت استفاده ميكند. اين نمايشگر داراي خصوصيت خود درخشندگي(self-Illumination ) است، به اين معني كه پيكسلهاي آن درست همانند فناوري پلاسما نور توليد ميكنند. بنابراين پنلهاي OLED با وابستگي LCD به يك واحد نور پشتي يا وابستگي پلاسما به فسفر مواجه نيستند.
منظور ما اين نيست كه OLED از نظر زمان پاسخدهي يك فناوري بينقص بهشمار ميآيد، اما واقعا به اين شرايط نزديك شده است. با مقايسه OLED و هر دو فناوري پلاسما و LCD، محققان متوجه شده اند كه حركات سريع روي OLED تقريبا به هيچوجه تار نميشوند. دليل اشاره به عبارت تقريبا اين است كه در حركات سريع مقداري تاري به چشم ميخورد، اما در عمل اين مشكل به نرخ فريم سيگنال ورودي مربوط ميشود نه خود فناوري [3]OLED.
پارامترهایی مانند درخشندگی، وضوح افقی و عمودی و مدیریت رنگها همگی توسط کاربر قابل تنظیم بوده .
همچنین تکنولوژی به کار رفته در این صفحه نمايشها باعث می شود نه تنها تصوير شفافتر و واضحتر باشد؛ بلكه كمتر باعث خستگي چشم ميشود.
· معایب این نمایشگرها؟
گفته شده است، قطرات آب موردی است که به این صفحات آسیب میرساند.
همچنین 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[3h]. البته با پیشرفت سریع تکنولوژی طراحان شرکت های تولید کننده از جمله LG و SONY SAMSUNG گفته اند که در نیمه دوم سال 2012 این مشکلات را بر طرف خواهند ساخت و تولیدات خود را با قیمت مناسب انبوه سازی می کنند.
· نتیجه گیری کلی از این فناوری :
بهطور خلاصه ميتوان گفت نمايشگرهاي OLED از ديودهاي كوچك توليدكننده نور تشكيل شدهاند كه يك عملكرد جادويي را به نمايش ميگذارند. در سال 2010 OLED در تعدادي از ابزارهاي دستي مورد استفاده قرار گرفته اما هنوز براي نمايشگرهاي بزرگتر و تلويزيونها آماده نيست. تلويزيون 15 اينچي EL9500 شركت LG در حال حاضر بزرگترين تلويزيون OLED به شمار ميآيد.
پس از بررسيهاي مختلف، ما متقاعد شديم كه OLED ميتواند به آينده درخشان فناوريهاي نمايشگر تبديل شود. اين فناوري امكان دستيابي به سطوح بينقص رنگ سياه را حتي در زواياي ديد مختلف فراهم ميكند. زمان پاسخدهي آن بسيار سريع بوده و داراي زواياي ديد فوقالعاده گستردهاي است. بازسازي رنگ نيز روي اين نمايشگر فوقالعاده است و جزييات رنگي شما را شگفتزده خواهد كرد. اما اين وضعيت تا حدود زيادي به كاليبراسيون مناسب توسط توليدكنندگان تلويزيون بستگي دارد.
پنلهاي OLED فوقالعاده باريك هستند (در حد چند ميليمتر) و ما هيچ مشكلي در زمينه Buzzing )نويز صوتي صفحه نمايشگر) يا عدم يكنواختي در نور پشتي نمایشگری که توسط شرکت LG تولید شده است مواجه نشده. (EL9500) در عين حال توانسته روشنايي كافي را براي تضمين يك تصوير عالي حتي در محيطهاي بسيار روشن فراهم كرده و در عين حال سطوح عميق رنگ سياه خود را نيز حفظ كند . جزييات سايهها نيز عالي بود و فناوري OLED براي بازسازي سطوح خاكستري تيرهتر هيچ مشكلي نداشت.
بدون ترديد فناوري OLED نسبت به هر دو فناوري LCD و پلاسما برتري دارد. اين فناوري بهترين جنبههاي هر دو فناوري مذكور را تركيب كرده و در عين حال هيچيك از مشكلات اصلي آنها را ندارد. در واقع اين فناوري نه تنها سطح بالايي كيفيت تصويري، بلكه سطح پاييني آن را نيز ارتقا ميدهد و حتي به توليدكنندگان محصولات ارزانقيمت نيز امكان ميدهد تا كيفيت تصويري عالي را ارايه كنند.
در حال حاضر تنها مشكل فناوري OLED به قيمت آن مربوط ميشود. با اينحال، اين موضوع تنها تا زمان ورود آن به مرحله توليد انبوه ادامه خواهد داشت. توليدكنندگان در حال حاضر مشغول آماده شدن براي توليد پنلهاي OLED هستند و ما اميدواريم كه در طول چند سال آينده شاهد قيمتهاي واقعگرايانهتري براي اين محصولات شگفتانگيز باشيم. بهطور جدي بايد بگوييم كه اگر(EL9500) تنها 7 تا 10 اينچ بزرگتر بود ميتوانست بلافاصله جايگزين مانيتور دسكتاپ فعلي ما شود.
شکل3: تلويزيون LG EL9500
<div di
:: موضوعات مرتبط:
معرفی تکنولوژی OLED ,
,
:: بازدید از این مطلب : 176
|
امتیاز مطلب : 5
|
تعداد امتیازدهندگان : 1
|
مجموع امتیاز : 1