OLED

OLED (z , doslovne organická elektroluminiscenčná dióda) je elektroluminiscenčná dióda v ktorej na vyžarovanie svetla z elektroluminiscenčnej vrstvy sú použité organické látky. Táto vrstva organického polovodiča sa nachádza medzi dvoma elektródami, pričom jedna z elektród býva priehľadná. OLED sa používa v celej škále výrobkov, od miniatúrnych displejov v MP3 prehrávačoch, mobilných telefónoch až po veľkorozmerové ploché zobrazovacie displeje a televízie. Intenzívny výskum prebieha v oblasti bielych OLED pre osvetľovaciu techniku a zariadenia.

Rozlišujú sa dva základné typy OLED: jeden používa malé molekuly a druhý polyméry. Pridaním pohyblivých iónov do OLED vrstvy sa vytvorí svetlo emitujúca elektrochemická bunka (LEC) s mierne odlišným prevádzkovým režimom. 

Podľa spôsobu zapojenia sa OLED displeje sa delia aj na pasívne (, PMOLED) alebo aktívne (active-matrix OLED, AMOLED). Pre OLED s aktívnou maticou je nutný tenký film tranzistorov na spodnej vrstve elektród pre zapínanie a vypínanie každého pixelu, toto riešenie ale poskytuje výhodu vyššieho rozlíšenia alebo tvorbu displejov veľkých rozmerov.

Displej z OLED nepotrebuje pre svoju prevádzku podsvietenie. Na základe tohto konštrukčného rozdielu, keďže klasický LCD ho pre svoju funkciu potrebuje, je obraz z OLED displeja podstatne kontrastnejší a živší, dokáže "zobraziť" hlbokú čiernu, a najmä je podstatne tenší a ľahší.

Veľkou výhodou pri konštrukcii OLED je možnosť aplikácie aktívnej elektroluminiscenčnej vrstvy na pružné podkladové médiá, čo umožňuje vytváranie pružných a ohybných displejov a zobrazovacích plôch. Klasické LCD pre funkciu potrebujú sklenený substrát, čím sa takmer vylučuje ohybnosť a pružnosť takéhoto displeja.

Princíp funkcie 

Typická OLED je tvorená vrstvou organického materiálu medzi dvoma elektródami, anódou a katódou, zapuzdrené v substráte.
Organické molekuly sú elektricky (podmienene) vodivé a výsledkom je presun pí elektrónov spôsobený chemickou konjugáciou cez časť alebo celú molekulu. Tieto materiály majú mieru vodivosti od izolantu po vodič, preto sú považované za organické polovodiče. Najvyššie obsadené a najnižšie neobsadené molekulové orbitály (HOMO/LUMO|HOMO a LUMO) organických polovodičov sú analógiou k valenčným a vodivým väzbám anorganických polovodičov. 

Pôvodne sa základný OLED polymér skladal iba z jednej organickej vrstvy. Môžu sa však vytvárať viacvrstvové OLED s dvoma či viacerými vrstvami za účelom zlepšenia účinnosti. Veľa moderných OLED má jednoduchú dvojvrstvovú štruktúru, ktorá sa skladá z vodivej a emisnej vrstvy. Posledný vývoj v architektúre OLED zvyšuje kvantovú účinnosť (až o 19%) pomocou odstupňovanej heterogenity.

Výhody 
 
Odlišné výrobné postupy OLED majú za následok niekoľko výhod oproti klasickej výrobe plochých displejov LCD.

 Nižšia cena v budúcnosti OLED môže byť vytlačené na akýkoľvek vhodný podkladový substrát technológiou atramentovej tryskovej tlače alebo aj obrazovej tlače, a teoreticky dosiahnuť nižšie náklady na výrobu ako u LCD či plazmových displejov. Zatiaľ je však výroba a príprava vhodného substrátu drahšia, než u TFT LCD. Cena však výrazne klesne pri zahájení masovej produkcie. Metóda výroby dlhometrážných rolí naparovaním (chemickou plynnou depozíciou) pre organické zariadenia dovoľuje vyrábať tisíce displejov za minútu pri minimálnych nákladoch, aj keď táto technológia pri viacvrstvových zariadeniach znamená veľkú výzvu kvôli nutnosti dodržať extrémnu presnosť pri prekrývaní jednotlivých vrstiev.
 Ľahké a ohybné plastické substráty displeje OLED môžu byť vyrábané na tenkých podkladoch, čo umožňuje výrobu vysokoohybných a rolovateľných displejov, zobrazovacích panelov, vložených do textílií alebo šiat. Ako substrát je použiteľný napr. Polyetyléntereftalát (PET).
 Širší uhol zobrazovania, lepší jas OLED umožňuje väčší odstup v kontrastnom pomere (v dynamickom aj statickom rozsahu) a podstatne väčší uhol viditeľnosti obrazu oproti LCD, pretože jednotlivé pixely vyžarujú svetlo priamo. Taktiež farba jednotlivých pixelov nemení v závislosti od uhla pohľadu tak výrazne svoj odtieň.
 Lepšia energetická účinnosť a hrúbka Polarizačné filtre používané pri LCD prepúšťajú len časť svetla produkovaného podsvietením. Zároveň nedokážu plne zablokovať priechod svetla, preto táto technológia nedokáže zobraziť úplnú čiernu. OLED technológia umožňuje zobraziť čiernu práve tým, že daný pixel je jednoducho vypnutý. Odstránením nutnosti podsvietenia je OLED podstatne tenší, odľahčený o nepotrebné vrstvy. Zároveň to činí celú konštrukciu jednoduchšou a na výrobu lacnejšou.
 Čas odozvy Displeje OLED taktiež umožňujú podstatne rýchlejšie reakcie než štandardné LCD panely. Kým sú LCD schopné odozvy medzi 1-16 ms a snímkovaciu frekvenciu medzi 60–480 Hz, OLED displej teoreticky dokáže ísť až k hranici 0,01 ms, čo znamená zmenu obrazu takmer na úrovni 100 000 Hz.

Nevýhody 

 Súčasná cena Výroba OLED momentálne ešte vyžaduje kroky, ktoré ju robia veľmi drahou.
 Životnosť Ešte stále najväčším problémom OLED displejov je obmedzená životnosť jednotlivých organických materiálov. Konkrétne modrá farba má priemernú životnosť iba cca 14 000 hodín k degradácii na polovicu svetelnosti, pričom typické LCD, LED alebo plazmové displeje sa pohybujú na hodnote 25-40 000 hodín, v závislosti od výrobcu a modelu. Degradácia práve tejto farebnej zložky je spôsobená viacerými príčinami, ktoré je nutné odstrániť jednotlivo. Niektorí výrobcovia dosahujú vysokých životností OLED displejov obmedzením ich maximálnej svietivosti, čo ich ale posúva na úroveň k LCD displejom.
 Problémy s farebným vyvážením Spolu s nerovnomernou degradáciou jednotlivých farieb (modrá "odchádza" ako prvá) sa časom viac a viac zvýrazňuje farebná nerovnováha. Dá sa to odstrániť dodatočným dolaďovaním farebnej vyváženosti, to ale znamená montáž kontrolných obvodov navyše a nutnosť spolupráce s užívateľom, čo jednak zvyšuje cenu a jednak znižuje pohodlnosť používania. Jednou z ciest riešenia je aj rozdielna veľkosť subpixelov, kde napr. modrý subpixel má o 100% vačšiu veľkosť ako zelený. Červený je o 10% menší než zelený.
 Účinnosť modrej OLED Zlepšovanie účinnosti a životnosti modrej OLED je kľúčový pre úspech OLED technológie ako celku pri náhrade za LCD technológiu. Značný výskum sa investuje do rozvoja modrej OLED s vysokou kvantovou účinnosťou, rovnako aj pre dosiahnutie hlbšej modrej farby. Hodnota kvantovej účinnosti u červenej (625 nm) diódy je na úrovni 20% a zelenej (530 nm) diódy 19%. Avšak u modrej diódy (430 nm) bola dosiahnutá maximálna kvantová účinnosť iba v rozmedzí 4% až 6%.
 Poškodenie vodou Voda môže poškodiť organické materiály OLED displeja. Preto pre praktickú výrobu a použitie je nutné zlepšiť metódy zapuzdrenia a ochrany organických vrstiev. Toto je to dôležité najmä u extrémne ohybných displejov.
 Exteriérové výkony Keďže ide o emisívnu displejovú technológiu, výkony a efekt OLED prudko závisia od svetelných podmienok v okolí zariadenia. Obraz je vytváraný vlastným svitom diód a pri vysokom okolitom osvetlení s ním súperí. Navyše spodná metalická katóda v OLED pracuje ako zrkadlo s odrazivosťou cca 80%. Najhoršie výsledky sa teda dosahujú, celkom logicky, pri použití OLED na priamom slnečnom svetle alebo v prostredí s vysokým okolitým svitom (zasnežené okolie, púšť a pod.) Tu získavajú výhodu reflexné zobrazovacie metódy ako elektronický papier, či monochromatické LCD s vysoko reflexnou spodnou odraznou vrstvou. Pri použití špeciálneho polarizačného filtra je môžné odrazivoť katódy znížiť až na 0.1%. To dáva približný kontrast asi 5:1 pri typických testov exteriérového použitia (cca 10,000 lm/ft2)
 Spotreba Priemerná spotreba OLED je na úrovni asi 40% spotreby typických LCD displejov, pokiaľ je obraz väčšinou tmavý (biely text a farebná kresba na tmavom pozadí). Vysoko však stráca pri zobrazovaní obrazu s bielym pozadím (text na bielom pozadí, internetové stránky), kde je rozdiel v spotrebe až trojnásobný, v neprospech OLED. Práve to vedie k poklesu výdrže batérií pri mobilných zariadeniach, ak sa zobrazuje primárne biele pozadie.

Výroba a komerčné využitie 
Komerčná aplikácia technológie OLED je v súčasnosti zameraná na menšie a mobilné zariadenia - digitálne prehrávače, mobilné telefóny, fotoaparáty, kamery, autorádiá a pod. Pri týchto typoch zariadení nie je obmedzená životnosť technológie OLED prioritou, pretože zariadenia samotné vďaka vývoju v tejto oblasti zastarávajú podstatne rýchlejšie morálne aj technologicky.
Začínajú sa vyrábať prototypy a zariadenia s pružnými, ohybnými, ohnutými a rolovateľnými displejmi. Boli vyvinuté aj aplikácie ohybných osvetlení a nápisov (reklamné panely, billboardy). Philips vyrába radu osvetlenia na báze OLED pod názvom "Lumiblade".

DuPont sa v máji 2010 v tlačovom vyhlásení vyjadril, že dokáže vyrobiť 50 palcovú OLED televíziu (uhlopriečka 120 cm) za dve minúty pomocou novej tlačovej technológie. Pokiaľ by to dokázal vo veľkom meradle a s prijateľnými charakteristikami výsledného displeja (svetelnosť, vyváženie farieb, životnosť atď.), znamenalo by to obrovský skok v cenový prepad OLED televízií. DuPont síce uviedol, že životnosť tejto OLED televízie je približne 15 rokov pri priemernom použití 8 hodín denne, ale dodnes (začiatok roku 2014) výrobu nespustil.

Skladateľné OLED smartfóny môžu byť realitou najbližšej dekády. Je tu však stále pomerne vysoká chybovosť pri výrobe, pretože aj najmenšie čiastočky prachu či vád materiálu výrazne vplývajú na výslednú kvalitu. Výroba skladateľnej batérie je ďalšou výzvou

Pozri aj 
 Monitor LCD
 LED

Referencie

Bibliografia 
 P. Chamorro-Posada, J. Martín-Gil, P. Martín-Ramos, L.M. Navas-Gracia, Fundamentos de la Tecnología OLED (Fundamentals of OLED Technology). University of Valladolid, Spain (2008). ISBN 978-84-936644-0-4. Available online, with permission from the authors, at the webpage: http://www.scribd.com/doc/13325893/Fundamentos-de-la-Tecnologia-OLED
 Shinar, Joseph (Ed.), Organic Light-Emitting Devices: A Survey. NY: Springer-Verlag (2004). ISBN 0-387-95343-4.
 Hari Singh Nalwa (Ed.), Handbook of Luminescence, Display Materials and Devices, Volume 1–3. American Scientific Publishers, Los Angeles (2003). ISBN 1-58883-010-1. Volume 1: Organic Light-Emitting Diodes
 Hari Singh Nalwa (Ed.), Handbook of Organic Electronics and Photonics, Volume 1–3. American Scientific Publishers, Los Angeles (2008). ISBN 1-58883-095-0.
 Müllen, Klaus (Ed.), Organic Light Emitting Devices: Synthesis, Properties and Applications. Wiley-VCH (2006). ISBN 3-527-31218-8
 Yersin, Hartmut (Ed.), Highly Efficient OLEDs with Phosphorescent Materials. Wiley-VCH (2007). ISBN 3-527-40594-1

Iné projekty

Externé odkazy 
 Structure and working principle of OLEDs and electroluminescent displays
 Tutorial on the working principle of OLEDs at Ghent University
 MIT introduction to OLED technology (video)
 Historical list of OLED products from 1996 to present
 Podrobný popis OLED technológie, LG, angličtina

Zdroj 

Elektrotechnika
Elektronika
Televízna technika
 
Elektrické súčiastky