Orgaaniline valgusdiood: erinevus redaktsioonide vahel

mõned pisiparandused
PResümee puudub
(mõned pisiparandused)
[[File:OLED EarlyProduct.JPG|thumb|Painduva OLED seadme demonstratsioon]]
'''Orgaaniline 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. ÜldiseltÜldjuhul on vähemalt üks elektrood on läbipaistev.
 
OLED-e kasutatakse enamasti televiisorite ekraanides, arvutite monitorides, väikestes portatiivsetes seadmetes nagu näiteks mobiiltelefonid ja pihuarvutid. Samuti kasutatakse neid valgusallikatena, ent oma varajase arengufaasi tõttu kiirgavad nad tavaliselt vähem valgust pindühiku kohta kui mitteorgaanilised [[LED]] valgustid.
 
OLED ekraanekraanil töötabpuudub taustavalgusetataustvalgustus ning seetõttu suudab kuvada palju sügavamaid musti värve ning võib olla ka palju õhem ja kergem kui hetkel turul olevad [[LCD]] ekraanid. Sarnaselt võivad OLED ekraanid hämarates ruumides saavutada kõrgema kontrastsuse kui tavapärased LCD ekraanid.
 
OLED ekraane on kahte põhitüüpi: ühed, mis baseeruvad väikestel molekulidel ja teised, mis kasutavad polümeere.
 
==Ajalugu==
Esimest korda toodi esile elektroluminesentselektroluminestsents orgaanilistes materjalides 1950. aastal. A. Bernanose ja tema töökaaslased [[Nancy-Université]]s Prantsusmaal avastasid, et kui panna teatud orgaanilisest materjalist õhukesed kiled 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).
Tüüpiline OLED koosneb elektrit juhtivast orgaanilise materjali kihist, mis paikneb kahe elektroodi (anood ja katood) vahel. Neid materjale nimetatakse orgaanilisteks pooljuhtideks, sest omavad juhtivustasemeid isolaatorist juhini.
 
Algupäraselt koosnesid kõige lihtsamad polümeer OLED-id ühest orgaanilisest kihist, ent samas on võimalik toota ka mitmekihilisi OLED-e, et parandada seadme effektiivsustefektiivsust. Erinevaid materjale võidakse valida nende erinevate juhtivusomaduste pärast, ent samuti, et aidata edastada laengu 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, selleks lisatakse elektrone madalaimale vabale orbitaalile katoodi 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 [[eksiton]]i. See juhtub kiirgavale kihile lähemal, sellepärast et orgaanilistes pooljuhtides on elektron-augud üldiselt mobiilsemad kui elektronid. Sellise erutatudergastatud 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 Indiumanoodi materjalina indium-tina-oksiidi anoodi materjalina. See on läbipaistev nähtavale valgusele.<ref name="eng"></ref>
 
===Ehitus===
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 molekule, kuigi ka termin SM-OLED (''ing. k.'' small molecul OLED) on kasutuses.
 
Väikesi molekule kasutava seadme tootmine tähendab tavaliselt kuumaurustumist vaakumis. See muudab tootmisprotsessi kallimaks ning piirab kasutamist suurtes seadmetes. Erinevalt polümeeri põhistest seadmetest võimaldab vaakum-sadestamise protsess teha hästi kontrollitud homogeenseid kihte ning ehitada väga keerulisi mitmekihilisi struktuure. See kõrge paindlikkus kihtide tegemisel, mis võimaldab teha täpselt laengut juhtivaid ning blokeerivaid kihte, on peamine põhjus, miks väikeste molekulidega OLED-id on nii effektiivsedefektiivsed.<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 effektiivsedefektiivsed ning nõuavad üpris vähe energiat toodetava valguse koguse kohta.
 
Vaakum-sadestamine ei sobi õhukeste polümeeri kihtide tegemiseks. Polümeere 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 võttegameetodiga peale kanda.<ref name="eng"></ref>
 
==Seadme arhitektuur==
==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 siiskesiiski ei ole veel kommerts kasutuseskommertskasutuses), siis teoreetiliselt võivad nad tulevikus olla odavamad kui LCD või Plasma ekraanidplasmaekraanid. Ent siiski, on hetkel on substraadi valmistamine kõige kallim ja keerulisem protsess, seega kokkuhoid, mis tuleks kihtitdekihtide printimisest, ainult kompenseeriks 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 vaatenurka võrrelduna LCD-ga, sest OLED erkaanidekraanid kiirgavad otse valgust. OLED piksli värvid näivad õigetena isegi siis kui vaatenurk ületab 90 kraadi.
 
*'''Energiasäästlikumad:''' LCD ekraanid filtreerivad taustavalgustusest 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 aegReageerimisaeg:''' OLED-idel võib samuti olla kiirem reageerimisaeg võrrelduna standardsete LCD-dega. Kui LCD ekraanid võimaldavad kuni 1ms reageerimisaega või vähemat, siis OLED ekraan suudab teoreetiliselt reageerida vähema kui 0.01 ms-iga.
 
==Puudused==
*'''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. Mõned tootjad püüavad muuta OLED ekraanide eluiga pikemaks LCD omast. 2007 aastal loodi eksperimentaalne OLED, kus sinise OLED-i 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>
*'''Värvitasakaalu probleemid: '''Kuna sinise värvi saamiseks kasutatavad materjalid kuluvad kiiremini kui punase ja musta, siis sinise värvi eraldumine väheneb võrrelduna teiste värvidega. Erinev värvide kiirgamine muudab ekraani värvitasakaalu ja on palju märgatavam kui üleüldine ereduse vähenemine. Seda on osaliselt võimalik vältida ekraani ümberkalibreerimisega, aga see vajaks juba arenenumaid kontrollimehhanisme 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 effektiivsusefektiivsus:''' Siniste OLED-ide energiavajaduse ja eluea parandamine on elulise tähtsusega, et OLED tehnoloogia asendaks LCD-d. Ulatuslike uurimusi on tehtud effektiivsemateefektiivsemate ja sügavama sinise värviga OLED-ide tootmiseks.
 
*'''Vee kahju:''' Vesi võib kahjustada orgaanilisi materjale, seega on seadmeid vaja muuta veekindlamaks. Veekahjustus 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. Metallist katood OLED-is toimib peeglina, peegeldades kohati tagasi 80% valgusest, mis viib halva loetavuseni otsese päikese käes. Ent sellestki probleemist on võimalik mööda pääseda peegeldumise vastaste kihtidega. Siinkohal on märgatava edu saavutanud Samsung oma Super AMOLED tehnoloogiaga, mis vähendab peegeldumist kuni 80%.
 
*'''Voolu tarbimineVoolutarve: '''Kuigi OLED ekraan kulutab umbes 60% vähem energiat kui LCD musta pildi näitamiseks, siis enamike piltide jaoks tarbib see ainult 30-20% vähem, ent samas võib ta tarbida kuni kolm korda rohkem voolu 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 fooni muutmine mustaks taustaks.
 
==Tootjad ja kaubanduslik kasutus==
97

muudatust