تکنولوژی OLED چیست؟

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…

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.

 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 ۲۰۰۵ 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 دهنده  :OLED

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 ۸۰ اینچ، ضخامتی در حد ۴ 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[۲] .

 کاربردها:

به‌تازگی فناوری OLED برای کاربردهای روشنایی نیز مورد توجه قرار گرفته و پیش‌بینی می‌شود که در آینده جایگزین فناوری نورپردازی LED امروزی خواهد شد. اگر این پیش‌بینی تحقق پیدا کند، تولید‌کنندگان لامپ‌ها می‌توانند طراحی‌های شگفت‌انگیز و غیرعادی از محصولات خود را ارایه کنند .[۱]

در دیگر کاربردهای OLED استفاده آن در HUD یا صفحات نمایشگری است که روی سر قرارمی گیرد که اطلاعات مختلفی را در اختیار کاربر قرارمی دهد و همچنین OLED را روی شیشه جلوی خودرو نصب می کنند و کاربر از آن به عنوان صفحه تلویزیون یا نمایشگر به منظور کسب اطلاعات گوناگون استفاده می کند. این صفحات به دلیل صخامت اندک و قابلیت انعطاف پذیری در صفحات نمایشی عینک های واقعیت افزوده نیز کاربرد فراوان خواهند داشت. واقعیت افزوده مجموعه اطلاعاتی است که به طور طبیعی با حواس پنجگانه قادر به دریافت آنها نیستیم و با استفاده از عینک های مخصوص می توانیم به راحتی به آنها دسترسی یابیم[۲].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 [۳] .

آینده ی OLED ها:

گام بعدی در حوزه ی تکنولوژی OLED چه خواهد بود؟ اتحادیه ی اروپا در بین سایر کشورها، در حال سرمایه گذاری بر روی استفاده از OLED ها به عنوان یک روش Solid-state برای جایگزینی با لامپ های حبابی است. آن ها هدف خود را ساخت یک چهارگوش ۱۰۰*۱۰۰ سانتیمتری از ماده ی OLED که ۱۰۰ لومن (lumen) در هر وات انرژی تولید می کند، عمر مفید آن حداقل ۱۰۰۰۰۰ ساعت است و هزینه ی تولید آن برای هر متر مربع کم تر از ۱۰۰ یورو تمام می شود اعلام کرده اند.
OLED ها راه ورود به حوزه هایی نظیر صنعت اتوموبیل، تجهیزات نورپردازی، PMP ها ولپ تاپ ها را پیدا کرده اند . با تعدیل هزینه های تولید، نمایشگرهای OLED می توانند جایگزین LCD ها شوند، نه تنها در پخش کننده ها و تلفن های هوشمند بلکه در کامپیوتر های نوت بوک، مانیتورها و تلویزیون ها[۵] .

 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[۴] .

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 ۲۰ 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:

شکل‌های ۱و۲، صفحه نمایش(LG) EL9500 را از زوایای مختلف نشان می‌دهند و حتی با وجود آن‌که تفاوت اندکی در تصاویر به چشم می‌خورد اما این تفاوت در عمل قابل مشاهده نخواهد بود زیرا صرفا تاثیر دوربین مورد استفاده برای تهیه عکس‌ها است.شکل ۲، EL9500 را در مقایسه با یک مانیتور IPS نشان می‌دهد که دارای گسترده‌ترین زوایای دید در میان فناوری‌های LCD امروزی است. همان‌طور که می‌بینید، سطوح سیاه حتی در زوایای دید نهایی نیز کاملا حفظ شده‌اند که یک برتری مهم به شمار می‌آید. تلویزیون‌های LCD امروزی به‌خصوص با مشکل تبدیل شدن رنگ سیاه به خاکستری در زوایای دید مختلف مواجه هستند.

برای دیدن تصاویر OLED نیاز نیست فرد در محدوده مشخصی قرار گیرد بلکه میدان دید در این صفحات ۱۷۰ درجه است.

نمایشگرOLED که شرکت LG تولید کرده است هیچ نشانه‌ای از کاهش رنگ در زوایای دید مختلف در آن مشاهده نشده است. در واقع با این نتایج بدست آمده در مقایسه با یک نمایشگر LCD مقایسه شده است همیشه برای حفظ کنترل تصویر خود لازم نیست که در یک زوایه دید محدود باشد و با مشکل مواجه شویم. در مجموع می‌توان گفت که OLED یک قدم مهم دیگر را در مسیر بهبود کیفیت تصویر برداشته است.

 وضوح این نمایشگر ها:

یک پنل LCD معمولی دارای یک سطح هموار و پاکیزه از تصویر است، هر چند که بعضی از فیلترهای ضدانعکاسی می‌توانند مقداری نویز را به تصویر اضافه کنند. از سوی دیگر، تلویزیون‌های پلاسما از تاثیر Screen-door رنج می‌برند که در آن اگر به صفحه نمایش نزدیک شوید می‌توانید فضاهای مابین پیکسل‌ها را مشاهده کنید.

فناوری OLED دارای فضاهای بسیار بسیار کوچکی مابین پیکسل‌ها است و این موضوع یک پنل بسیار یک‌دست و «پاکیزه» با نویز تقریبا صفر را تضمین می‌کند. این نکته در عین حال یکی از عواملی است که جزییات تصویری فوق‌‌العاده این پنل‌ها را ایجاد می‌کند.حالا اجازه بدهید به بررسی یکی از جنبه‌های کلیدی عملکرد یک نمایشگر یعنی زمان پاسخ‌دهی بپردازیم. امروزه هر دو گروه نمایشگرهای LCD و پلاسما با مشکلات مختلفی در رابطه با زمان پاسخ‌دهی مواجه هستند و حتی با وجود آن‌که پدیده Trailing (کشیده شدن عناصر متحرک روی صفحه) این روزها کمتر به چشم می‌خورد اما تصاویر متحرک روی هر دو نوع تلویزیون‌های LCD و پلاسما از جزییات کمتری برخوردارند.

فناوری پلاسما دارای دو مشکل اصلی است. البته این مشکلات واقعا حیاتی نیستند و پلاسما امروزه بهترین فناوری در زمینه زمان پاسخ‌دهی به شمار می‌آید، اما می‌توان آن‌ها را به‌صورت Phosphor trailing و Dithering خلاصه کرد. یک هاله زرد /سبز / بنفش/ آبی است که در اطراف اشیای متحرک ظاهر می‌شود و بیشتر در صحنه‌هایی با کنتراست بالا قابل مشاهده خواهد بود.

Dithering بیشتر در نواحی تاریک‌تر یک صفحه نمایش پلاسما به چشم می‌خورد و به‌خاطر عدم توانایی فناوری پلاسما در بازسازی سطوح بسیار پایین روشنایی ایجاد می‌شود. در واقع نمایشگرهای پلاسما به‌جای این‌کار ازDithering استفاده می‌کنند تا به‌سرعت مابین سطوح قابل بازسازی خاکستری سوییچ کنند. این وضعیت (هنگام مشاهده توسط چشم انسان) یک سطح خاکستری (رنگ) دیگر را ایجاد می‌کند. تصاویر متحرک به‌وضوح تحت تاثیر این قاعده قرار می‌گیرند زیرا فرآیند Dithering به‌خاطر حرکت‌های مداوم دچار آشفتگی می‌شود. به همین دلیل است که شما امروزه نوارهایی را روی پنل‌های پلاسما مشاهده می‌کنید. در واقع این تاثیر ترکیب شدنDithering و زمان پاسخ‌دهی است.

از سوی دیگر، پنل‌های LCD از کریستال‌های مایع استفاده می‌کنند. کریستال‌های مایع سریع هستند اما بی‌نقص نیستند. سطوح مختلف خاکستری با چرخش کریستال‌های مایع به وضعیت‌های متفاوت (با کمک پولاریزه کننده‌ها (ایجاد می‌شوند و تعیین می‌کنند که شما در مقابل صفحه نمایش قادر به دیدن چه مقدار نور خواهید بود. اما کریستال‌های مایع در عین حال به‌صورت متفاوتی نسبت به میزان ولتاژ اعمال شده روی خود واکنش نشان می‌دهند. از آنجایی که سطوح مختلف خاکستری نیاز دارند کریستال‌های مایع در وضعیت‌های متفاوتی چرخش کنند، تفاوت قابل ملاحظه‌ای هنگام مقایسه زمان پاسخ‌دهی در سطوح تغییرات مختلف سطوح خاکستری به چشم می‌خورد.

بنابراین وقتی شما یک تلویزیون LCD دو میلی‌ثانیه‌ای در اختیار دارید، مشخصات ۲ میلی ثانیه‌ای آن در عمل بیانگر سریع‌ترین تبدیل سطح خاکستری خواهد بود. به‌عبارت دیگر، کندترین تبدیل روی همین تلویزیون می‌تواند ۵۰برابر بیشتر طول بکشد.تولیدکنندگان تلاش کرده‌اند تا زمان پاسخ‌دهی را با استفاده از فناوری Overdrive بهبود بخشند که ولتاژ بالاتری به کریستال‌های مایع تزریق می‌کند تا این واکنش سریع‌تر انجام شود. مشکل اینجا است که سیستم‌های مجهز به این فناوری می‌توانند در تزریق ولتاژ خطا کنند که به این ترتیب یک پیکسل وضعیت نادرستی از یک کریستال مایع را بازسازی می‌کند و به همین دلیل رنگ نهایی کمی روشن‌تر یا تاریک‌تر خواهد بود. نتیجه نهایی تا حدود زیادی به تاثیر هاله‌ای Phosphor Trailing در تلویزیون‌های پلاسما شباهت دارد.

تولیدکنندگان LCD در عین حال از درج فریم سیاه یا فریم اسکن سیاه برای ریست کردن چشم انسان استفاده می‌کنند. با خنثی کردن قاعده Sample-and-Hold که پنل‌های LCD از آن استفاده می‌کنند، یک تولیدکننده می‌تواند از شیوه ریست کردن پیوسته چشم بیننده با بهره‌گیری از شیوه درج فریم سیاه استفاده کرده و احساس بصری زمان پاسخ‌دهی سریع‌تری را روی یک پنل LCD ایجاد کند.

از سوی دیگر، OLED از یک قاعده متفاوت استفاده می‌کند. این نمایشگر دارای خصوصیت خود درخشندگی(self-Illumination ) است، به این معنی که پیکسل‌های آن درست همانند فناوری پلاسما نور تولید می‌کنند. بنابراین پنل‌های OLED با وابستگی LCD به یک واحد نور پشتی یا وابستگی پلاسما به فسفر مواجه نیستند.

منظور ما این نیست که OLED از نظر زمان پاسخ‌دهی یک فناوری بی‌نقص به‌شمار می‌آید، اما واقعا به این شرایط نزدیک شده است. با مقایسه OLED و هر دو فناوری پلاسما و LCD، محققان متوجه شده اند که حرکات سریع روی OLED تقریبا به هیچ‌وجه تار نمی‌شوند. دلیل اشاره به عبارت تقریبا این است که در حرکات سریع مقداری تاری به چشم می‌خورد، اما در عمل این مشکل به نرخ فریم سیگنال ورودی مربوط می‌شود نه خود فناوری [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 نمایشها باعث می شود نه تنها تصویر شفاف‌تر و واضح‌تر باشد؛ بلکه کمتر باعث خستگی چشم می‌شود.

معایب این نمایشگرها:

گفته شده است، قطرات آب موردی است که به این صفحات آسیب میرساند.همچنین در حال حاضر به دلیل طی کردن مراحل گوناگون ساخت به صورت آزمایشی هزینه خرید هرگونه از صفحات OLED زیاد است ولی با گذشت زمان و کاربردی شدن آن در موارد گوناگون و نیز تولید آن در سطحی گسترده شاهد خواهیم بود که ازلحاظ قیمت به تعادل رسیده و جایگزین مناسبی برای صفحات نمایشگر فعلی خواهد بود[۳h]. البته با پیشرفت سریع تکنولوژی طراحان شرکت های تولید کننده از جمله LG و SONY SAMSUNG گفته اند که در نیمه دوم سال ۲۰۱۲ 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 می‌توان گفت نمایشگرهای OLED از دیودهای کوچک تولیدکننده نور تشکیل شده‌اند که یک عملکرد جادویی را به نمایش می‌گذارند. در سال ۲۰۱۰OLED در تعدادی از ابزارهای دستی مورد استفاده قرار گرفته اما هنوز برای نمایشگرهای بزرگ‌تر و تلویزیون‌ها آماده نیست. تلویزیون ۱۵ اینچی EL9500 شرکت LG در حال حاضر بزرگ‌ترین تلویزیون OLED به شمار می‌آید.

پس از بررسی‌های مختلف، ما متقاعد شدیم که OLED می‌تواند به آینده درخشان فناوری‌های نمایشگر تبدیل شود. این فناوری امکان دستیابی به سطوح بی‌نقص رنگ سیاه را حتی در زوایای دید مختلف فراهم می‌کند. زمان پاسخ‌دهی آن بسیار سریع بوده و دارای زوایای دید فوق‌العاده گسترده‌ای است. بازسازی رنگ نیز روی این نمایشگر فوق‌العاده است و جزییات رنگی شما را شگفت‌زده خواهد کرد. اما این وضعیت تا حدود زیادی به کالیبراسیون مناسب توسط تولیدکنندگان تلویزیون بستگی دارد.

پنل‌های OLED فوق‌العاده باریک هستند (در حد چند میلیمتر) و ما هیچ مشکلی در زمینه Buzzing )نویز صوتی صفحه نمایشگر) یا عدم یکنواختی در نور پشتی نمایشگری که توسط شرکت LG تولید شده است مواجه نشده. (EL9500) در عین حال توانسته روشنایی کافی را برای تضمین یک تصویر عالی حتی در محیط‌های بسیار روشن فراهم کرده و در عین حال سطوح عمیق رنگ سیاه خود را نیز حفظ کند . جزییات سایه‌ها نیز عالی بود و فناوری OLED برای بازسازی سطوح خاکستری تیره‌تر هیچ مشکلی نداشت.

بدون تردید فناوری OLED نسبت به هر دو فناوری LCD و پلاسما برتری دارد. این فناوری بهترین جنبه‌های هر دو فناوری مذکور را ترکیب کرده و در عین حال هیچیک از مشکلات اصلی آن‌ها را ندارد. در واقع این فناوری نه تنها سطح بالایی کیفیت تصویری، بلکه سطح پایینی آن را نیز ارتقا می‌دهد و حتی به تولیدکنندگان محصولات ارزان‌قیمت نیز امکان می‌دهد تا کیفیت تصویری عالی را ارایه کنند.

در حال حاضر تنها مشکل فناوری OLED به قیمت آن مربوط می‌شود. با این‌حال، این موضوع تنها تا زمان ورود آن به مرحله تولید انبوه ادامه خواهد داشت. تولیدکنندگان در حال حاضر مشغول آماده شدن برای تولید پنل‌های OLED هستند و ما امیدواریم که در طول چند سال آینده شاهد قیمت‌های واقع‌گرایانه‌تری برای این محصولات شگفت‌انگیز باشیم. به‌طور جدی باید بگوییم که اگر(EL9500) تنها ۷ تا ۱۰ اینچ بزرگ‌تر بود می‌توانست بلافاصله جایگزین مانیتور دسکتاپ فعلی ما شود.

منبع: pazhoheshkade.ir