Orgaaniline valgusdiood: erinevus redaktsioonide vahel

resümee puudub
Resümee puudub
Resümee puudub
'''Orgaanline valgusdiood''' ehk '''OLED''' ([[inglise keel]]es ''organic light emitting diode'') on valgusdiood, milles kiirgavaks elektroluminestsentseks kihiks on orgaaniline ühend, mis kiirgab valgust elektri toimel. See orgaanilise [[pooljuht|pooljuhi]] kiht asub kahe elektroodi vahel. Üldiselt vähemalt üks elektrood on läbipaistev.
 
OLED-e kasutatakse enamasti televiisoride ekraanides, arvuti monitorides, väikestes portatiivsetes seadmetes nagu näiteks mobiiltelefonid ja pihuarvutid. Samuti kasutatakse neid valgusallkatena, ent nad oma varajase arengufaasi tõttu kiirgavad nad tavaliselt vähem valgust pindühiku kohta kui mitteorgaanilised [[LED]] valgustid.
 
OLED ekraan töötab taustavalguseta ning seetõttu suudab kuvada palju sügavamaid musti värve ja võib olla ka palju õhem ja kergem kui hetkel turul olevad [[LCD]] ekraanid. Sarnaselt võivad OLED ekraaniekraanid hämarates ruumides saavutada kõrgema konrastsuse kui tavapärased LCD ekraanid.
 
OLED ekraane on kahte põhitüüpi: Ühed, mis baseeruvad väikestel molekulidel ja teised, mis kasutabadkasutavad polümeere.
 
OLED ekraanid võivad kasutada kas passiiv-maatriks ([[PMOLED]]) või aktiiv-maatriks pikslite adresseerimise skeeme. Aktiiv-maatriks OLED-id ([[AMOLED]]) vajavad õhukest transistorite kihti taga küljeltagaküljel, et lülitada iga induviduaalne piksel sisse või välja. Tänu sellele tehnoloogiale on võimalik teha suurema resolutsiooni ja suurusega ekraane.<ref name="eng">{{netiviide | URL = http://en.wikipedia.org/wiki/Organic_light-emitting_diode | Pealkiri = Organic light-emitting diode | Autor = | Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | online = | Keel = inglise }} </ref>
 
==Ajalugu==
Esimest korda toodi esile elektroluminesents orgaanilstes materjalides 1950. aastal. A. Bernanose ja ta töökaaslased [[Nancy-Université]]s, Prantsusmaal, avastasid, et kui lastapanna teatud orgaanilisest materjalist õhukesteleõhukesed kihitdelekiled vahelduvvooluga kõrge pinge alla, siis hakkavad need kihid valgust eraldama, ent nende materjalide vähene juhtivus piiras valguse eraldumise hulka nii kaua, kuni suurema juhtivusega materjalid saadavale tulid.
 
OLED tehnoloogia lõid esmalt [[1987]] aastal [[Ching W. Tang]] ja [[Steven Van Slyke]]<ref name=ApplPhy87>{{cite journal|doi=10.1063/1.98799|title=Organic electroluminescent diodes|year=1987|last1=Tang|first1=C. W.|last2=Vanslyke|first2=S. A.|journal=Applied Physics Letters|volume=51|pages=913}}</ref> Eastman Kodak Company-s, kasutades nii öelda väikesi molekule (''ing. k.'' sm-OLED).
==Tööpõhimõte==
[[Image:OLED schematic.svg|thumb|right|400px|Schematic of a bilayer OLED: 1. Katood (−), 2. Kiirgav kiht, 3. Kiirguse eraldumine, 4. Juhtiv kiht, 5. Anood (+)]]
Tüüpiline OLED koosneb elektrit juhtivast orgaanilise materjali kihist, mis paikneb kahe elektroodi (anood ja katood) vahel. NeedNeid materjale nimetatakse orgaanlisteks pooljuhtideks, sest omavad juhtivus tasemeid isolaatorist, juhini.
 
Algupäraselt koosnesid kõige lihtsamad polümeer OLED-id ühest orgaanilisest kihist, ent samas on võimalik toota ka mitmekihilisi OLED-e, et parandada seadme effektiivsust. Erinevaid materjale võidakse valida nende erinevate juhtivus omaduste pärast, ent samuti, et aidata laengu edastamist elektronidele, pakkudes ühtlasemat elektrilist profiili või et blokeerida laengu jõudmist vastas elektroodini ning raisku minemist. Paljud tänapäevased OLED-id koosnevad lihtsast kahekihilisest struktuurist - juhtiv kiht ja kiirgav kiht.
Töö ajal, pannakse OLED voolu alla nii, et anood on katoodi suhtes positiivne. Elektronid liiguvad läbi seadme katoodist anoodi poole, kui elektrone lisatakse madalaimale vabale orbitaalile katioodi juures ja võetakse ära kõige kõrgemast hõivatud orbitaalilt anoodi juures, viimast protsessi võidakse nimetata ka kui elektron-aukude lisamist kõige kõrgemale hõivatud orbitaalile. Elektrostaatilised jõud tõmbavad elektron-auke ja elektrone üksteise poole ja nad moodustavad eksitoni. See juhtub kiirgavale kihile lähemal, sellepärast et orgaanilistes pooljuhtides on elektron-augud üldiselt mobiilsemad kui elektronid. Sellise erutatud seisundi lagunemisel vabaneb energiaga koos kiirgus, mille sagedus on inimsilmale nähtavas vahemikus. Selle kiirguse sagedus sõltub madalaima vaba orbitaali ja kõrgeima hõivatud orbitaali vahelisest energia taseme erinevusest.
 
Tavaliselt kasutatakse Indium-tina-oksiidi anoodi materjalina. See on läbipaistebläbipaistev nähtavale valgusele.<ref name="eng"></ref>
 
===Ehitus===
*Orgaanilised kihid – need kihid tehakse orgaanilistest molekulidest või polümeeridest.
 
::* Juhtiv kiht – see kiht tehakse orgaanilisest plast molekulidest, mis transpordivad elektron-augud anoodist katoodi poole.
 
::* Kiirgav kiht – see kiht tehakse samuti orgaanilistest molekulidest, ent need on erinevad nendest, mis moodustavad Juhtiva kihi. Siin toimub valguse eraldumine.
==Materjali tehnoloogiad==
===Väikesed molekulid===
Energiasäästlikud OLED-id, mis kasutavad väikesi molekule lõi esmalt Dr. [[Ching W. Tang]] [[Easman Kodak]]-is. Tavaliselt termin OLED viitabki sellist tüüpi seadmele, mis kasutab väikesi molekulimolekule, kuigi ka termin SM-OLED (''ing. k.'' small molecul OLED) on kasutuses.
 
Väikesi molekule kasutava seadme tootmine tavaliselt tähendab tavaliselt kuum aurustumist vaakumis. See muudab tootmisprotsessi kallimaks ning piirab kasutamist suurtes seadmetes. Erinevalt polümeer põhistest seadmetest, võimaldab vaakum-sadestamise protsess teha hästi kontrollitud, homogeenseid kihte ning ehitada väga keerulisi mitmekihilisi struktuure. See kõrge paindlikus kihtide tegemisel, mis võimaldab teha täpselt laengut juhtivaid ning blokeerivaid kihte, on peamine põhjust, miks väikeste molekulidega OLED-id on nii effektiivsed.<ref name="eng"></ref>
 
===Polümeer valgust eraldavad dioodid===
Polümeer valgust eraldavad dioodid (PLED) koosnevad elektroluminestsentsest juhtivast polümeerist mis eraldab valgust kui panna ta voolu alla. Polümeer OLED-id on üsna effektiivsed ning nõuavad üsna vähe energiat toodetava valguse koguse kohta.
 
Vaakum-sadestamine ei sobi õhukeste polümeeri kihtide tegemiseks. PolünoomePolümeere saab töödelda aga lahuses ning kasutatakse nii öelda keerd katmise (''ing. k.'' spin coating) tehnoloogiat, et valmistada väga õhukesi polümeeri kihte. See meetod sobib paremini suurte kilede tegemiseks kui kuum aurustumine. Vaakum ei ole vajalik ning kiirgava kihi saab kanda substraadile ka inkjet tehnoloogia abil, mida kasutatakse tänapäevastes printerites. Ent järgnevate kihtide pealekandmine kipub hävitama juba olemasolevaid kihte, seega mitmekihiliste keeruliste struktuuride moodustamine on väga keeruline selliste meetoditega. Metallist katood tuleb võib olla ikkagi vaakum-aurustumise võttega peale kanda.<ref name="eng"></ref>
 
==Seadme arhitektuur==
===Struktuur===
*'''Alt või pealt kiirgav:''' Alt kiirgavad seadmed kasutavad läbipaistvat või poolläbipaistvat alumist elektroodi, et valgus läbiks läbipaistva substraadi. Pealt kiirgavad seadmed kasutavad läbipaistvat või poolläbipaistvat pealmist elektroodi, et kiirata valgust. Pealt kirigavadkiirgavad seadmed sobivad paremini aktiiv-maatriksiga seadmetele, sest neid on kergem ehitada mitte läbipaistva tagataustaga.
 
*'''Läbipaistvad OLED-id '''kasutavad läbipaistvatläbipaistvaid või poolläbipaistvatpoolläbipaistvaid elektroode, et luua seade, mis on nii alt kui ka ülalt kiirgav (ehk läbipaistev). TOLED-idega (transparent OLED) on võimalik tõsta kontrastsust, mis võimaldab vaadata ekraani ka ereda päikse käes. Seda tehnoloogiat on võimalik kasutada, et luua autodele “Head“Heads-up” ekraanidekraane, tarku aknaid ja muid reaalsust täiendavaid tooteid. Novaled-i<ref>http://www.novaled.com</ref> OLED paneel, mida esitleti Finetech Japan 2010 näitusel on 60%-70% ulatuses läbipaistev.
 
*'''Kuhi OLED-id '''kasutavad piksli arhitektuuri, mis asetavasetab punase, rohelise ja sinise piksli üksteise otsa. Selline asetus suurendab värvi skaalat, parandab värvi sügavust ning vähendab pikslite vahesid. Hetkel teistel tehnoloogiatel on RGB pikslid asetatud üksteise kõrvale, mis vähendab potentsiaalset resolutsiooni.<ref name="eng"></ref>
===Pikslite adresseerimise tehnoloogiad ===
[[File:Oled pm.jpg|thumb|Passiiv-maatriksiga OLED-i tööpõhimõte]]
'''Passiiv-maatriksiga''' OLED-idel '''(PMOLED)''' on ühte pidi väikesed katoodi lõigud ning teist pidi anoodi lõigud, mille vahevahele jäävad orgaanilised kihid. Need lõigud moodustavad maatriksi ning anoodi ja katoodi ristumiskohad moodustavad pikslid, kust valgus eraldub. Väline vooluring rakendab voolu valitud katoodi ja anoodi lõikudele, millesti siis sõltub, mis pikslid lülitatakse sisse ning mis mitte. Piksli eredus sõltub rakendatud voolutugevusest.
 
PMOLED-e on kerge teha, aga nad tarbivad rohkem voolu kui teist tüüpi OLED-id, mis on põhiliselt põhjustatud välisest vooluringist, ent siiski tarbivad nad vähem voolu kui LCD ekraanid.
 
'''Aktiiv-maatriksiga''' OLED-idel '''(AMOLED)''' on anoodi ja katoodi kihid ühes tükis, ent anood on kaetud õhukese kihitransisorite transisoritegakihiga (ing. k thin film transistor (TFT) array), mis moodustab maatriksi. Siin on TFT kiht ise vooluringiks, mis otsustab mis piksel lülitatakse sisse, et moodustada soovitud pilt.
 
AMOLED-id tarbivad vähem voolu kui PMOLED-id, sest TFT kiht vajab vähem voolu kui väline vooluring. AMOLED-id uuendavad pilti kiiremini, mis muudab selle videole paremini sobivamaks.<ref>{{netiviide | URL = http://electronics.howstuffworks.com/oled3.htm | Pealkiri = Types of OLEDs: Passive and Active Matrix | Autor = Craig Freudenrich| Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | online = | Keel = inglise }} </ref>
==Eelised==
[[File:Ecran oled flexible.jpg|thumb|upright=1.5| 4.1" Sony rullitava prototüübi demonstratsioon ]]
*'''Tulevikus odavam: '''Kuna OLED-e on võimalik printida ükskõik millisele sobivale substraadile kasutades inkjet printerit (tehnoloogia, mis siiske ei ole veel kommerts kasutuses), siis teoreetiliselt võivad nad tulevikus olla odavamad kui LCD või Plasma ekraanid. Ent siiski, hetkel on substraadi valmistamine kõige kallim ja keerulisem protsess, seega kokkuhoid, mis tuleks kihtitde printimisest, ainult kopenseerikskompenseeriks kalli substraadi valmistamist.
 
*'''Kerge ja painduv:''' OLED ekraane on võimalik toota painduvatele plastist substraatidele, mis võimaldab toota keritavaid ekraane või sisse ehitada ekraane riietesse ja kangasse.
 
*'''Laiem vaatamisnurk ja paranenud heledus:''' OLED-id võimaldavad paremat kontrastust ja vaate nurkavaatenurka võrrelduna LCD-ga, sest OLED erkaanid kiirgavad otse valgust. OLED piksli värvid näivad õigetena isegi siis kui vaatenurk ületab 90 kraadi.
 
*'''Energia säästlikumad:''' LCD ekraanid filtreerivad tausta valgustusest tulevat valgust, lubades ainult osal valgusest läbi, et nad suudaksid näidata musta värvi, samas kui mitte aktiivne OLED element ei kiirga valgust ega tarbi voolu.<ref>{{cite web|url=http://www.oled-research.com/oleds/oleds-lcd.html|title=Comparison of OLED and LCD|publisher=Fraunhofer IAP: OLED Research|date=2008-11-18|accessdate=2010-01-25}}</ref>
*'''Reageerimis aeg:''' OLED-idel võib samuti olla kiirem reageerimis aegreageerimisaeg võrrelduna standardsete LCD-dega. Kui LCD ekraanid võimaldavad kuni 1ms reageerimis aegareageerimisaega või vähemat, siis OLED ekraan suudab teoreetiliselt reageerida vähema kui 0.01 ms-iga.
 
==Puudused==
[[Image:Oled display alterung.jpg|thumb|Kulunud OLED ekraan]]
*'''Eluiga: '''Suurim tehniline probleem OLED-idel on orgaaniliste materjalide piiratud eluiga. Eriti sinistel OLED-idel on ajalooliselt olnud 14000 tunni lähedane eluiga (umbes 5 aastat, 8 tundi päevas), kui neid kasutataks monitorides. See on lühem kui tüüpilise LCD või LED eluiga. EndtEnt mõned tootjad püüavad muuta OLED ekraanide eluea suuremaks LCD omast. 2007 aastal loodi eksperimentaalne OLED loodi, kus sinise OLED-Ii eluiga oli 62000 tundi.<ref>Cambridge Display Technology, [http://www.cdtltd.co.uk/press/archive_press_release_index/2007/602.asp Cambridge Display Technology and Sumation Announce Strong Lifetime Improvements to P-OLED (Polymer OLED) Material; Blue P-OLED Materials Hit 10,000 Hour Lifetime Milestone at 1,000 cd/sq.m], March 26, 2007. Retrieved on January 3, 2008.</ref>
*'''Värvi tasakaalu probleemid: '''Kuna sinise värvi saamiseks kasutatavad materjalid kuluvad kiiremini kui punase ja musta, siis sinise värvi eraldumine väheneb võrrelduna teiste värvidega. Erinev värvide kiirgaminkiirgamine muudab ekraani värvi tasakaalu ja on palju märgatavam kui üleüldine ereduse vähenemine. Seda on osaliselt võimalik vältida ekraani ümber kalibreerimisega, aga see vajaks juba arenenumaid kontrolli mehhanisme ning kasutaja sekkumist. Selle probleemi vältimiseks kallutavad mõned tootjad algul värvi tasakaalu sinise poole, nii et ekraanil on alguses tehislik sinine varjund.<ref>{{cite web|url=http://digidelve.com/tech/ageless-oled/|title=Ageless OLED|accessdate=2009-11-16}}</ref>
*'''Siniste OLED-ide effektiivsus:''' Siniste OLED-ide energia tarviduse ja eluea parandamine on elulise tähtsusega, et OLED tehnoloogia asendaks LCD-d. Ulatuslike uurimusi on tehtud effektiivsemate ja sügavama sinise värviga siniste OLED-ide tootmiseks.
 
*'''Vee kahju:''' Vesi võib kahjustada orgaanilisi materjale, seega on seadmeid vaja muuta veekindlamaks. Vee kahjustus võib eriti mõjutada painduvaid ekraane.
 
*'''Vaatamine päikese käes: '''Kiirgava tehnoloogiana, toetuvad OLED-id elektri muutmisele valguseks, erinevalt enamikest LCD-dest, mis on mingis ulatuses peegelduvad. MetallisMetallist katood OLED-is toimib peeglina, peegeldades kohati tagasi 80% valgusest, mis viib halva loetavuseni otsese päikese käes. Ent sellestki probleemisprobleemist on võimalik mööda pääseda peegeldus vastaste kihtidega. Siinkohal on märgatava edu saavutanud Samsung oma Super AMOLED tehnoloogiaga, mis vähendab peegeldumist kuni 80%.
 
*'''Voolu tarve: '''Kuigi OLED ekraan kulutab umbes 60% vähem energiat kui LCD musta pilgipildi näitamiseks, siis enamike piltide jaoks tarbib see ainult 30-20% vähem, ent samas võib ta tarbida kuni kolm korda rohkem voolu tarbida valge pildi kuvamiseks, mis võib viia pettumuseni reaalses kasutuses.<ref>[http://arstechnica.com/gadgets/news/2009/08/this-september-oled-no-longer-three-to-five-years-away.ars Ars Technica - OLED no longer 3-5 years away]</ref> Seda probleemi aitab lahendada valget tausta kasutavate veebilehtede muutmine mustaks taustaks.
 
== Viited ==
Anonüümne kasutaja