نمایشگرهای اُلِد (OLED)

همه ما، کم و بیش با دیود های نورزا (LED) آشنایی داریم و می دانیم که در اثر عبور جریان الکتریکی از مواد نیمه هادی خاصی که در این دیود ها مورد استفاده قرار می گیرند نور تولید می شود و بعضا نمایشگرهای بزرگ تبلیغاتی را که با استفاده از دیودهای نورزای پرنور (Ultra bright) ساخته شده اند مشاهده کرده ایم. اساس کار نمایشگرهای مورد بحث در این مقاله مبتنی بر استفاده از دیود های نورزا به عنوان عناصر تولید کننده نور و اجزاء تصویر است با این تفاوت و تاکید خاص که در اینجا از لایه نازکی از مواد آلی (Organic material) به عنوان محیط نورزای دیود استفاده می شود.

استفاده از دیود نورزای آلی به عنوان عنصر تصویری خواصی را برای این نمایشگر ها به ارمغان می آورد که از جمله مهمترین این خواص می توان به سرعت بالا، زاویه دید بزرگ و نهایتا قابلیت انعطاف آنها اشاره کرد. علاوه بر این، این نمایشگرها نوان کمتری از نمایشگرهای کریستال مایع مصرف می کنند و در عین حال نسبت به آنها تصاویر درخشان تر و شفاف تری نیز تولید می کنند.

تصور می شود که در آینده نزدیک بتوانیم با استفاده از این تکنولوژی نمایشگرهایی با ابعاد بزرگ (مثلا با قطر دو متر یا 80 اینچ برای صفحه نمایش) تولید نماییم که پس از استفاده تا شده و در گوشه ای قرار بگیرند. به عنوان مثالی دیگر نمایشگرهایی که عملا به لباس کاربر دوخته می شوند، یا استفاده از این تکنولوژی، قابل دسترسی خواهند بود.

تعمیرات تلویزیون سامسونگ شیراز

تاریخچه مختصر تکنولوژی اُلِد

بیش از 50 سال که نیمه هادی های آلی موضوع تحقیقات وسیع و گسترده قرار گرفته اند ولی کار بر روی این مواد که عمدتا از عناصر کربن، اکسیژن، هیدروژن تشکیل می شوند بیشتر جنبه پاسخ گویی به یک کنجکاوی عملی را داشته است.

علاقه به این مواد از وقتی بیشتر شد که خواص فتوکانداکتیویتی و یا هدایت الکتریکی، در اثر قرار گرفتن در معرض نور، در آنها مشاهده شد ولی با توجه به ناپایداری این مواد خاص و کاربرد های از آنها مانند نورزایی (Photo emission)، سلول خورشیدی و ترانزیستور های لایه نازک تا مدت ها مغفول و ناشناخته ماند.. علاوه بر این مواردی مانند مشکل ایجاد اتصالات قابل اطمینان الکتریکی به لایه های نازک مواد آلی و افت شدید کارایی این مواد با قرار گرفتن در معرض هوا، آب و اشعه ماوراء بنفش و از طرفی دیگر ضریب تحرک پایین حامل های بار در ترانزیستور های آلی که آنها را به فرکانس های کمتر از 10 مگاهرتز محدود می کرد و در کنار همه این مشکلات، مشکلات تزریق هادی ها، عواملی بودند که پیشرفت های قابل ملاحظه در این شاخه را به تاخیر انداختند.

پدیده نورزایی از این مواد برای اولین بار در سال های 1963-1962 توسط پُپ (Pope) و همکارانش مطرح شد ولی این ایده و نمایشگر های مبتنی بر آن توجه چندانی را به خود جلب نکرد زیرا ولتاژ لازم برای روشن کردن پیکسل ها بالا بود و از طرف دیگر ضخامت کریستال به کار رفته در آنها نیز بالا و در حدود 10un – 5mm بود.

در سال 1987، تنگ (Tang) و ون اسلایک (Van Slyke) از شرکت ایستمن کوداک سرآغاز تحولی عظیم در شیوه ساخت نمایشگر های اُلد به سبک امروزی شدند. آنها توانستند با تبخیر مولکول های کوچک و کم وزن آلی ساختاری دو لایه ای به ضخامت تقریبی 100 نانومتر بسازند که نوری سبز رنگ را با روشنایی افزون بر 1000 cd/m2 تولید می کرد. از آن زمان به بعد تلاش های بسیاری صورت گرفت تا به کمک تکنولوژی به دست آمده نمایشگر مناسبی ساخته شود تا اینکه سر انجام اولین نمایشگر تجاری اُلد که نمایشگر دستگاه پخش موسیقی یک اتوموبیل بود در سال 1997 توسط کمپانی پایونیر (Pioneer) وارد بازار شد. به دنبال این موفقیت دیگر شرکت های سازنده اُلد نیز در رقابت با یکدیگر سعی در ساخت نمایشگر های گوناگون با این فناوری شدند و امروزه قریب به 100 شرکت و مرکز تحقیقاتی دانشگاهی در سرار دنیا در این زمینه مشغول به فعالیت هستند که از جمله آنها می توان به سانیو-کداک (Kodak-sanyo)، اُسرام (Osrum)، یونیورسال دیسپلی (Universal display)، پایونیر، شارپ (Sharp)، سونی (Sony)، سامسونگ (Samsung)، سی تی دی (CTD) و فیلیپس (Philips) اشاره کرد.

دومین تحول مهم تکنولوژیک در این زمینه ظهور اُلد های پلیمری در دانشگاه کمبریج انگلستان در سال 1990 و سومین تحول مهم ظهور پدیده نورزایی به صورت فسفرسانس (به جای فلوروسانس که پدیده غالب نورزایی در روش های قبلی نورزایی آلی) بود که به بالا رفتن راندان مصرف انرژی الکتریکی در این نمایشگر ها منجر شده است.

ساختار فیزیکی نمایشگر اُلِد

با ساختار اساسی نمایشگر اُلِد در بخش قبل آشنا شدیم و از این رو در اینجا به ساختار فیزیکی ساده شده از این نمایشگر می پردازیم. این ساختار ناگریز علاوه بر اجزاء اساسی، شامل اجزاء اضافی برای عملکرد مناسب با اجزاء اساسی نامبرده خواهد بود. این ساختار هرچند نوعی است اما بیشتر از دید نوع پلیمری از دیود های نورزای آلی نوشته شده است.

·         زیرلایه (substrate): لایه ای از پلاستیک شفاف، شیشه، فویل و غیره است که سلول های تصویری بر روی آن قرار می گیرند. با توجه به اینکه نور تولیدی در لایه های داخلی از این لایه خارج می شود لازم است که این لایه شفاف باشد.

·         آند: لایه شفافی که الکترون ها را جذب کرده و در نتیجه تولید حفره می کند. آند درواقع، منبع تولید حفره در این ساختار است.

·         لایه های هادی ساخته شده از مواد آلی: این لایه ها برای انتقال حفره ها از آند به ناحیه ترکیب الکترون – حفره (ناحیه نورزایی) مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال یکی از مواد مورد استفاده در این لایه پلیمر پلی انیلین (polyaniline) است. این لایه ها علاوه بر این، نقش لایه های واسطه را در افزایش راندمان دیود نورزا بازی می کنند.

·         لایه نور زا: این لایه ساخته شده از مولکول های پلاستیکی آلی است (ولی متفاوت از لایه هادی) که الکترون ها را از کاتد منتقل کرده و نور در آن تولید می شود. یکی از موارد مورد استفاده در این لایه پلیمر پلی فلورین است (polyfluorene).

·         لایه کاتد: این لایه که می تواند بنا به نوع و کاربرد نمایشگر شفاف باشد یا نباشد وظیفه تزریق الکترون را در این ساختار بر عهده دارد.

·         لایه اپوکسی: برای عایق بندی نمایشگر و جلوگیری از نفوذ آب و هوا به داخل نمایشگر مورد استفاده قرار می گیرد. این نمایشگرها نسبت به تماس آب و اکسیژن هوا به شدت آسیب پذیرند.

·         لایه پوشش شیشه ای و یا هر نوع لایه حفاظ بالایی: یکی از ویژگی های سلول اُلِد ضخامت بسیار کم لایه هاست که ولتاژ عملکردی پایین و قابلیت انعطاف از طرفی و حساسیت فرایند تولید را از طرف دیگر برای این نوع نمایشگرها ایجاد می کند. ضخامت موی انسانی 200 برابر ضخامت یک سلول نمایشگر اُلِد است.

مطالب مرتبط:

-فیزیک نمایشگر های اُلِد (OLED)

-منابع نوری اُلِد (OLED)

-ساختار عملکردی نمایشگر های اُلِد (OLED)

-مزایا و معایب تکنولوژی اُلِد (OLED)