Organiczna dioda elektroluminescencyjna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
(Przekierowano z OLED)
Skocz do: nawigacja, szukaj
Jeden z pierwszych komercyjnych ekranów (55") wykonanych w technologii OLED, 2012, targi CES

Organiczna dioda elektroluminescencyjna, OLED (ang. Organic Light-Emitting Diode) — dioda elektroluminescencyjna (LED) wytwarzana ze związków organicznych. OLED oznacza także klasę wyświetlaczy graficznych, opartych na tej technologii. Technologia ta, została upowszechniona dzięki przewadze technologicznej nad LED, LCD i PDP oraz jej masowemu stosowaniu w smartfonach (największy producent telefonów – do 2013 wyprodukował ponad 200 mln sztuk urządzeń wyposażonych w wyświetlacz OLED)[1], natomiast w TV technologia ta od 2012 powoli zwiększa swoje udziały.

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. Ekran OLED nie wymaga podświetlenia gdyż wydziela światło bezpośrednio, dzięki czemu zapewnia najlepszy współczynnik kontrastu oraz prawdziwą czerń[2] spośród wszystkich technologii wyświetlaczy (LED, LCD, PDP czy wyświetlacz laserowy). Technologia pozwala uzyskać przeźroczysty wyświetlacz jak również zakrzywienie powierzchni ekranu, w efekcie wyświetlany obraz wydaje się bardziej przestrzenny[3] w stosunku do płaskiego wykonania ekranu.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Ekran OLED 3,8 cm
Sony XEL-1

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.

Komercyjne zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

W październiku 2007 firma Sony zaprezentowała telewizor wykonany w technologii OLED. Telewizor XEL-1 miał przekątną 11 cali, rozdzielczości 960 × 540 pikseli kontrast 1 000 000:1 oraz grubość 3 mm. Odbiornik ważył około 2 kg i posiadał złącze HDMI[4].

W kwietniu 2008 firma Samsung zaprezentowała dwa pierwsze monitory komputerowe OLED o wymiarach 15 oraz 30 cali. Głównymi zaletami prototypów, był niski pobór energii, o 30% niższy w stosunku do LCD, jak również pokrycie palety barw Adobe RGB w 97 procentach[5].

W 2012 Samsung zaprezentował 55 calowy telewizor KN55ES9500 Samsung Super OLED TV — wykonany w technologii Super OLED, obsługiwany gestami[6].

Pierwszy telewizor OLED jaki został wprowadzony do masowej produkcji to LG 55EM9600[7]. Firma LG w 2012 zaprezentowała swój 55 calowy model OLED, wykonany w technologi WOLED (White OLED). Do głównych zalet można zaliczyć m.in. rzeczywisty współczynnik kontrastu wynoszący 100 000:1 oraz szeroką przestrzeń barw, która jest znacznie wyższa niż w LED LCD. Wartym uwagi jest grubość wynosząca 5mm[8]. Każdy piksel telewizora posiada 3 kolory RGB oraz dodatkowy czwarty — biały. Posiada 3D oraz jest on największym TV OLED na świecie oraz najcieńszym i najlżejszym. Dodatkowo TV charakteryzuje się 100-krotnie szybszym czasem reakcji niż LCD, wynoszącym 0,02 ms, natomiast grubość wynosi zaledwie 4 mm, a szerokość ramki wokół ekranu 1 mm[9].

W telefonach komórkowych wyświetlacze OLED stosuje: Samsung, LG, Sony i Nokia. Koszt wyprodukowania 4 calowego wyświetlacza jest o 20% wyższy od taniego wyświetlacza LCD i wynosi 50 dol.[10]

Typy wyświetlaczy OLED[edytuj | edytuj kod]

  • RGB OLED
  • Active-matrix OLED (AMOLED)
  • Passive-matrix OLED (PMOLED)
  • Polymer LED (PLED)
  • Transparent OLED (TOLED)
  • Top-emitting OLED (TEOLED)
  • Foldable OLED (FOLED)
  • White OLED (WOLED)

Zasada działania[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

Zalety[edytuj | edytuj kod]

Prototypowy elastyczny wyświetlacz OLED.
  • Największy kontrast oraz jasność spośród obecnych technologi wyświetlaczy, dzięki podświetleniu każdego piksela.
  • Odwzorowanie barw pozwalające uzyskać WIDE Gamut RGB (skalibrowane, profesjonalne monitory dla grafików typu LED LCD tylko zbliżają się do tego poziomu).
  • Możliwość zakrzywienia powierzchni ekranu. 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.
  • Bardzo mała grubość, niska waga.

Wady[edytuj | edytuj kod]

  • Większe zużycie energii od ekranów LCD w trakcie wyświetlania białych i jasnych elementów, np. podczas przeglądania stron internetowych lub dokumentów w edytorze tekstu[11][12][13][14] (podczas testów mieszanych wyświetlacz pobiera o 30% mniej energii).
  • 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

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Wikimedia Commons