Orgaaniline valgusdiood: erinevus redaktsioonide vahel

P
resümee puudub
(Fail OLED_EarlyProduct.JPG on eemaldatud, sest kasutaja Daphne Lantier kustutas selle Commonsist. Põhjus: per c:Commons:Deletion requests/File:OLED EarlyProduct.JPG.)
PResümee puudub
'''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 ekraanidesteleriekraanides, arvutite kuvaritesarvutikuvarites ja sellistes väikestes portatiivsetes seadmeteskandeseadmetes nagu 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 ja seetõttu saab seal kuvada palju sügavamaid musti värve; võib olla ka palju õhem ja kergem kui praegu turul olevad [[Vedelkristallkuvar|LCD]]-ekraanid. Sarnaselt võivad OLED-ekraanid hämaras ruumis saavutada suurema kontrastsuse kui tavalised LCD-ekraanid.
 
OLED-ekraane on kahte põhitüüpi: ühed, mis baseeruvadpõhinevad väikestel molekulidel, ja teised, mis kasutavad polümeere.
 
OLED-ekraanid võivad pikslite adresseerimise kasutada kas passiivmaatriks- ([[PMOLED]]) või aktiivmaatriksskeeme. Aktiivmaatriks-OLED-id ([[AMOLED]]) vajavad õhukest transistoride kihti tagaküljel, et lülitada iga konkreetne piksel sisse või välja. Tänu sellele tehnoloogiale on võimalik valmistada suurema resolutsiooni ja suurusega ekraane.<ref name="eng" />
 
==Tööpõhimõte==
[[Pilt:OLED schematic.svg|pisi|400px|Kahekihilise OLED-i skeem:. 1. Katood– katood (−), 2. Kiirgav– kiirgav kiht, 3. Kiirguse– kiirguse eraldumine, 4. Juhtiv– juhtiv kiht, 5. Anood– anood (+)]]
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.
 
AlgupäraseltAlgselt 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 ka eesmärgiga aidata edastada laengu elektronidele, pakkudes ühtlasemat elektrilist profiili või blokeerida laengu jõudmist vastaselektroodini ja raiskuminemist. 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.
 
[[Pilt:Oled ehitus.jpg|pisi|OLED-i ehitus]]
Tüüpiline kahekihiline OLED koosneb järgmistest osadest:
*substraat (plastik, klaas, foolium) – moodustab OLED-i aluspõhja;
*anood (läbipaistev) – anood eemaldab elektrone (lisab elektron-auke), kui vool läbib seadet;
==Materjalitehnoloogiad==
===Väikesed molekulid===
Energiasäästlikud OLED-id, mis kasutavad väikesi molekule, lõi esmalt [[Ching W. Tang]] [[Eastman Kodak]]<nowiki/>is. Tavaliselt termintähis "OLED" viitabki seda tüüpi seadmele, mis kasutab väikesi molekule, kuigi ka termin SM-OLED (ingl k ''small molecul OLED'') on kasutuses.
 
Väikesi molekule kasutava seadme tootmine tähendab tavaliselt kuumaurustumist vaakumis. See muudab tootmisprotsessi kallimaks ja piirab kasutamist suurtes seadmetes. Erinevalt polümeeripõhistest seadmetest võimaldab vaakum-sadestamisevaakumsadestamise protsess teha hästi kontrollitud homogeenseid kihte ja ehitada väga keerulisi mitmekihilisi struktuure. See suur paindlikkus kihtide tegemisel, mis võimaldab teha täpselt laengut juhtivaid ja blokeerivaid kihte, on peamine põhjus, miks väikeste molekulidega OLED-id on nii efektiivsed.<ref name="eng" />
 
===Valgust eraldavad polümeerdioodid===
Valgust eraldavad polümeerdioodid (PLED) koosnevad elektroluminestsentsest juhtivast polümeerist, mis eraldab valgust, kui panna ta voolu alla. Polümeer-OLED-id on üsna efektiivsed ja vajavad üpris vähe energiat toodetava valguse koguse kohta.
 
Vaakum-sadestamine ei sobi õhukeste polümeeri kihtide tegemiseks. Polümeere saab töödelda aga lahuses ning kasutatakse n-ö keerdkatmise (ingl k ''spin coating'') tehnoloogiat, et valmistada väga õhukesi polümeerikihte. See meetod sobib suurte kilede tegemiseks paremini kui kuum aurustumine. Vaakum ei ole vajalik ja kiirgava kihi saab kanda substraadile ka ''inkjet''-tehnoloogia abil, mida kasutatakse tänapäevastes printerites. Ent järgmiste kihtide pealekandmine kipub olemasolevaid kihte hävitama, seega mitmekihiliste keeruliste struktuuride moodustamine on väga keeruline selliste meetoditega. Metallist katood tuleb võib-olla ikkagi vaakum-aurustumisevaakumaurustumise meetodiga peale kanda.<ref name="eng" />
 
==Seadme arhitektuur==
*'''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 suurendada 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. Novaledi<ref name="2OrhP" /> OLED-paneel, mida esitleti Finetech Japan 2010 näitusel, on 60–70% ulatuses läbipaistev.
 
*'''Kuhi -OLED-id '''kasutavad pikslisellist arhitektuuripiksliarhitektuuri, miskus asetab punasepunane, roheliseroheline ja sinisesinine pikslipiksel asetatakse üksteise otsa. Selline asetus suurendab värviskaalat, parandab värvi sügavustvärvisügavust ja vähendab pikslite vahesid. Praegustel teistel tehnoloogiatel on RGB-pikslid asetatud üksteise kõrvale, mis vähendab potentsiaalset resolutsiooni.<ref name="eng" />
===Pikslite adresseerimise tehnoloogiad ===
[[File:Oled pm.jpg|thumb|Passiiv-maatriksigaPassiivmaatriksiga OLED-i tööpõhimõte]]
'''Passiivmaatriksiga''' OLED-idel '''([[PMOLED]])''' on ühtpidi väikesed katoodilõigud ja teistpidi 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, millest sõltub, millised pikslid lülitatakse sisse ja millised 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.
 
'''Aktiivmaatriksiga''' OLED-idel '''(AMOLED)''' on anoodi ja katoodi kihid ühes tükis, ent anood on kaetud õhukese transisorite kihiga (ingl 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 name="bGQ58" />
 
==Eelised==
[[File:Ecran oled flexible.jpg|thumb|upright=1.5| 4.,1"-tollise 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 praegu 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 õiged 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 mitteaktiivne OLED-element ei kiirga valgust ega tarbi voolu.<ref name="fL4fY" />
*'''Reageerimisaeg:.''' OLED-idel võib samuti olla kiirem reageerimisaeg võrrelduna standardsete LCD-dega. Kui LCD-ekraanid võimaldavad kuni 1 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.''': suurimSuurim 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 LCD omast pikemaks. 2007. aastal loodi eksperimentaalne OLED, kus sinise OLED-i eluiga oli 62 000 tundi.<ref name="FLAQO" />
*'''Värvitasakaalu probleemid.''': kunaKuna 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 täiuslikumaid kontrollimehhanisme ja kasutaja sekkumist. Selle probleemi vältimiseks kallutavad mõned tootjad algul värvi tasakaalu sinise poole, nii et ekraanil on alguses tehislik sinine varjund.<ref name="q3ZNR" />
*'''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.
 
*'''VeeVeekahjustuste kahjuoht.''': vesiVesi võib kahjustada orgaanilisi materjale, seega on seadmeid vaja muuta veekindlamaks. VeekahjustusVesi võib eriti mõjutadakahjustada painduvaid ekraane.
 
*'''Vaatamine päikese käes.''': kiirgavaKiirgava tehnoloogiana toetuvad OLED-id elektri muutmisele valguseks, erinevalt enamikestenamikust 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.''': kuigiKuigi OLED-ekraan kulutab umbes 60% vähem energiat kui LCD musta pildi näitamiseks, siis enamikeenamiku 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 name="SoRTs" /> 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-tollise) diagonaaliga OLED -ekraan Creative ZEN V meediamängijast]]
OLED-tehnoloogiat kasutatakse näiteks mobiiltelefonide, kaasaskantavate meediamängijate, autoraadiote, digitaalkaamerate ekraanides. OLED-i eelisteks sellistes seadmetes kasutamiseks on heledus ja väike energiakulu. Need seadmed ei ole koguaegkogu aeg 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 nutitelefonil on AMOLED-ekraan, nagu ka HTC Desire ja Legendi telefonidel. Samsungi toodevate ekraanide puuduse tõttu hakkavad mõned HTC mudelid kasutama Sony SLCD-ekraane.<ref name="0g80g" />
Google'i ja HTC Nexus One'i nutitelefonil on AMOLED-ekraani, nagu ka HTC Desire ja Legendi telefonidel. Samsungi toodevate ekraanide puuduse tõttu hakkavad mõned HTC mudelid kasutama Sony SLCD-ekraane.<ref name="0g80g" />
 
Google'i ja Samsungi Nexus S nutitelefonis kasutatakse Super AMOLED-i ekraani nagu ka Samsungi Galaxy S telefonis. Samsungi toodetavate ekraanide puuduse tõttu mõnes riigis, näiteks Venemaal, kasutavad Nexus S mudelid seal Super Clear LCD ekraani.<ref name="bXT2K" />
 
== Viited ==
136 803

muudatust