|
'''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. Üldjuhul on vähemalt üks elektrood läbipaistev.
OLED-e kasutatakse enamasti televiisorite ekraanides, arvutite monitorides,kuvarites ja sellistes 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 -ekraanil puudub taustvalgustus ningja seetõttu suudabsaab seal kuvada palju sügavamaid musti värve ning; võib olla ka palju õhem ja kergem kui hetkelpraegu turul olevad [[Vedelkristallkuvar|LCD]] -ekraanid. Sarnaselt võivad OLED -ekraanid hämarateshämaras ruumidesruumis saavutada kõrgemaksuurema kontrastsuse kui tavapärasedtavalised LCD -ekraanid.
OLED -ekraane on kahte põhitüüpi: ühed, mis baseeruvad väikestel molekulidel, ja teised, mis kasutavad polümeere.
OLED -ekraanid võivad pikslite adresseerimise kasutada kas passiivpassiivmaatriks-maatriks ([[PMOLED]]) või aktiiv-maatriks pikslite adresseerimise skeemeaktiivmaatriksskeeme. AktiivAktiivmaatriks-maatriks OLED-id ([[AMOLED]]) vajavad õhukest transistorite kihti tagaküljel, et lülitada iga individuaalnekonkreetne piksel sisse või välja. Tänu sellele tehnoloogiale on võimalik valmistada 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 elektroluminestsents 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-sCompanys, kasutades niin-öeldaö väikesi molekule (''ing. k.ingl'' sm-OLED).
==Tööpõhimõte==
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 efektiivsust. Erinevaid materjale võidakse valida nende erinevate juhtivusomaduste pärast, ent samuti,ka eteesmärgiga aidata edastada laengu elektronidele, pakkudes ühtlasemat elektrilist profiili või et blokeerida laengu jõudmist vastas elektroodini ningvastaselektroodini raiskuja minemistraiskuminemist. 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 ergastatud 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.
Tüüpiline kahekihiline OLED koosneb järgmistest osadest:
*Substraatsubstraat (plastik, klaas, foolium) – moodustab OLED-i aluspõhja.;
*Anoodanood (läbipaistev) – anood eemaldab elektrone (lisab elektron-auke), kui vool läbib seadet.;
*Orgaanilisedorgaanilised kihid – need kihid tehakse orgaanilistest molekulidest või polümeeridest.;
::* Juhtivjuhtiv kiht – see kiht tehakse orgaanilisest molekulidest, mis transpordivad elektron-augud anoodist katoodi poole.;
::* Kiirgavkiirgav kiht – see kiht tehakse samuti orgaanilistest molekulidest, ent need on erinevad nendest, mis moodustavad Juhtivajuhtiva kihi. Siin toimub valguse eraldumine.;
*Katoodkatood (võib olla läbipaistev) – lisab elektrone, kui seade on voolu all.<ref>{{netiviide | URL = http://electronics.howstuffworks.com/oled1.htm | Pealkiri = OLED Components | Autor = Craig Freudenrich| Failitüüp = | Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = | Koht = | Väljaandja = | online = | Keel = inglise }} </ref>
==Materjalitehnoloogiad==
==Materjali tehnoloogiad==
===Väikesed molekulid===
Energiasäästlikud OLED-id, mis kasutavad väikesi molekule, lõi esmalt Dr. [[Ching W. Tang]] [[Easman Kodak]]-<nowiki/>is. Tavaliselt termin "OLED" viitabki sellistseda tüüpi seadmele, mis kasutab väikesi molekule, kuigi ka termin SM-OLED (''ing. k.ingl'' small molecul OLED) on kasutuses.
Väikesi molekule kasutava seadme tootmine tähendab tavaliselt kuumaurustumist vaakumis. See muudab tootmisprotsessi kallimaks ningja piirab kasutamist suurtes seadmetes. Erinevalt polümeeri põhistestpolümeeripõhistest seadmetest võimaldab vaakum-sadestamise protsess teha hästi kontrollitud homogeenseid kihte ning ja ehitada väga keerulisi mitmekihilisi struktuure. See kõrgesuur paindlikkus kihtide tegemisel, mis võimaldab teha täpselt laengut juhtivaid ningja blokeerivaid kihte, on peamine põhjus, miks väikeste molekulidega OLED-id on nii efektiivsed.<ref name="eng"></ref>
===Polümeer valgustValgust eraldavad dioodidpolümeerdioodid===
Polümeer valgustValgust eraldavad dioodidpolümeerdioodid (PLED) koosnevad elektroluminestsentsest juhtivast polümeerist, mis eraldab valgust, kui panna ta voolu alla. Polümeer -OLED-id on üsna efektiivsed ningja nõuavadvajavad üpris vähe energiat toodetava valguse koguse kohta.
Vaakum-sadestamine ei sobi õhukeste polümeeri kihtide tegemiseks. Polümeere saab töödelda aga lahuses ning kasutatakse niin-ö öelda keerd katmisekeerdkatmise (''ing. k.'' spin coating) tehnoloogiat, et valmistada väga õhukesi polümeeri kihtepolümeerikihte. See meetod sobib paremini suurte kilede tegemiseks paremini kui kuum aurustumine. Vaakum ei ole vajalik ningja kiirgava kihi saab kanda substraadile ka inkjet -tehnoloogia abil, mida kasutatakse tänapäevastes printerites. Ent järgnevatejärgmiste kihtide pealekandmine kipub hävitama juba olemasolevaid kihte hävitama, seega mitmekihiliste keeruliste struktuuride moodustamine on väga keeruline selliste meetoditega. Metallist katood tuleb võib -olla ikkagi vaakum-aurustumise meetodiga peale kanda.<ref name="eng"></ref>
==Seadme arhitektuur==
===Struktuur===
*'''Alt või pealt kiirgav:''' Altalt 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 kiirgavad seadmed sobivad paremini aktiiv-maatriksiga seadmetele, sest neid on kergem ehitada mitte läbipaistva tagataustaga.
*'''Läbipaistvad OLED-id '''kasutavad läbipaistvaid või poolläbipaistvaid elektroode, et luua seade, mis on nii alt kui ka ülalt kiirgav (ehk läbipaistev). TOLED-idega (transparent OLED) on võimalik tõstasuurendada kontrastsust, mis võimaldab vaadata ekraani ka ereda päikse käes. Seda tehnoloogiat on võimalik kasutada, et luua autodele “Heads-up” ekraane, tarku aknaid ja muid reaalsust täiendavaid tooteid. Novaled-iNovaledi<ref>http://www.novaled.com</ref> OLED -paneel, mida esitleti Finetech Japan 2010 näitusel, on 60%-7060–70% ulatuses läbipaistev.
*'''Kuhi OLED-id '''kasutavad piksli arhitektuuri, mis asetab punase, rohelise ja sinise piksli üksteise otsa. Selline asetus suurendab värvi skaalatvärviskaalat, parandab värvi sügavust ningja vähendab pikslite vahesid. HetkelPraegustel 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-maatriksigaPassiivmaatriksiga''' OLED-idel '''([[PMOLED]])''' on ühte pidiühtpidi väikesed katoodikatoodilõigud lõigud ning teistja piditeistpidi anoodi lõigud, mille vahele 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 siismillest sõltub, mismillised pikslid lülitatakse sisse ningja mismillised 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-maatriksigaAktiivmaatriksiga''' OLED-idel '''(AMOLED)''' on anoodi ja katoodi kihid ühes tükis, ent anood on kaetud õhukese transisorite kihiga (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 siiski ei ole veel kommertskasutuses), siis teoreetiliselt võivad nad tulevikus olla odavamad kui LCD- või plasmaekraanid. Ent siiski on hetkelpraegu substraadi valmistamine kõige kallim ja keerulisem protsess, seega kokkuhoid, mis tuleks kihtide 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 -ekraanid kiirgavad otse valgust. OLED -piksli värvid näivad õigetenaõiged 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 aktiivnemitteaktiivne 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>
*'''Reageerimisaeg:''' OLED-idel võib samuti olla kiirem reageerimisaeg võrrelduna standardsete LCD-dega. Kui LCD -ekraanid võimaldavad kuni 1ms1 ms reageerimisaega 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: s'''Suurimuurim 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 pikemaks. 2007. aastal loodi eksperimentaalne OLED, kus sinise OLED-i eluiga oli 6200062 000 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: k'''Kunauna 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 arenenumaidtäiuslikumaid kontrollimehhanisme ningja 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 efektiivsus:''' Sinistesiniste OLED-ide energiavajaduse ja eluea parandamine on elulise tähtsusega, et OLED -tehnoloogia asendaks LCD-d. Ulatuslike uurimusi on tehtud efektiivsemate ja sügavama sinise värviga OLED-ide tootmiseks.
*'''Vee kahju:''' Vesivesi võib kahjustada orgaanilisi materjale, seega on seadmeid vaja muuta veekindlamaks. Veekahjustus võib eriti mõjutada painduvaid ekraane.
*'''Vaatamine päikese käes: k'''Kiirgavaiirgava 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-i tehnoloogiaga, mis vähendab peegeldumist kuni 80%.
*'''Voolutarve: k'''Kuigiuigi OLED -ekraan kulutab umbes 60% vähem energiat kui LCD musta pildi näitamiseks, siis enamike piltide jaoks tarbib see ainult 30-2030–20% 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==
[[File:OLEDScreen.jpg|thumb|3,8 cm (1,5 in) OLED ekraan Creative ZEN V meediamängijast]]
OLED -tehnoloogiat kasutatakse näiteks mobiiltelefonide, kaasaskantavate meediamängijate, autoraadiote, digitaalkaamerate ekraanides. OLEDiOLED-i eelisteks sellistes seadmetes kasutamiseks on heledus ja väike energiakulu. Need seadmed ei ole koguaeg kasutuses, seega pole OLEDi lühem eluiga probleemiks.
OLED -ekraane on kõige rohkem kasutatud Motorola ja Samsungi mobiiltelefonides, aga ka HTC, LG ja Sony Ericssoni mudelites.
Google'i ja HTC Nexus One'i nutitelefonnutitelefonil omabon AMOLED -ekraani, nagu ka HTC Desire ja LegendLegendi telefonidtelefonidel. Samsungi toodevate ekraanide puuduse tõttu hakkavad mõned HTC mudelid kasutama Sony SLCD -ekraane.<ref>[http://www.ibtimes.com/articles/38429/20100726/htc-ditches-samsung-amoled-display-for-sony-s-super-lcds.htm]</ref>
Google'i ja Samsungi Nexus S nutitelefonis kasutatakse Super AMOLED-i ekraani nagu ka Samsungi Galaxy S telefonis. Samsungi toodetavate ekraanide puuduse tõttu mõndadesmõnes riikidesriigis, nagu näiteks VenemaaVenemaal, kasutavad Nexus S mudelid seal ’’SuperSuper Clear LCD’’LCD ekraani.<ref>[http://www.unwiredview.com/2010/12/07/google-nexus-s-to-feature-super-clear-lcd-in-russia-and-likely-in-other-countries-too/]</ref>
| 