OLED

1

Šta je to OLED tehnologija?❑ OLED (Organic Light Emmiting Diode) predstavlja vrhunac tehnologije u području

izrade ekrana i izvora svetlosti.

❑ OLED su izvori svetlosti sačinjeni od super tankih organskih slojeva, nalik na

plastične folije. Za razliku od običnih plastičnih folija, ove se sastoje od organskog

materijala koji počinje da svetli čim se kroz njega pusti slaba struja.

❑ Ekrani bazirani na OLED tehnologiji se razlikuju u načinu izrade i korišćenim

materijalima, u stanju su da prikazuju pun spektar boja.

Istorija OLED-a

Otkriven je sredinom XX veka.

Patentiran sredinom 70-tih godina u Velikoj

Britaniji.

Prvi uređaj koji koristi ovu tehnologiju je

napravljen 1987 godine.

Prva boja postignuta ovom tehnologijom bila

je zelena.

Ova tehnologija i dalje razvija.

5

Prva organska dioda bila je napravljena u „Eastman Kodak“ od strane dr

Ching Tang i Steven Van Slyke 1980-te godine. Ova dioda, nazvana

OLED dioda imala je neobičnu dvoslojnu strukturu sa odvojenim slojem

za prenos šupljina i prenos elektrona takav da se rekombinacija čestica i

svetlosna emisija dešavala u sredini organskog sloja. Ovo je izazvalo

smanjenje operativnog napona i poboljšanje iskorišćenosti, i počela je

sadašnja era OLED istraživanja i proizvodnja takvih uređaja.

Kasnije je ovaj koncept, adaptiran za korišćenje sa polimerima,

kulminirao u Burroughs istraživanju iz 1990-te godine, objavljenom u

časopisu „Nature“ u kojima je reč o visoko-produktivnom polimeru koji

emituje zelenu svetlost.

Istorija OLED-a

Princip rada

Slikovit opis toka elektrona OLED

diode, rekonbinacija elektrona i

šupljina i formiranje svetlosti, kao i

raspored energetskih nivoa elektrona

Oksid indijum-kalaja se obično koristi kao anodni materijal. On je

prozračan za vidljivu svetlost i ima veliki izlazni rad koji pomaže u

ubacivanju šupljina u polimerni sloj. Metali kao Al i Ca se često koriste za

katode jer imaju nizak izlazni rad koji pomaže ubacivanju elektrona u

polimerni sloj.

Da bi elektron mogao napraviti skok s višeg energetskog nivoa u niži nivo,potrebno je prethodno osloboditi donji nivo. Brzinu dotoka elektrona u višeenergetske nivoe s katode treba usuglasiti s brzinom pražnjenja donjihnivoa. U suprotnom će elektron preći organski sloj i doći do drugeelektrode bez skoka. (Pitanje: a što se događa ako se donji nivoi bržeprazne nego gornji pune?). Ovaj uslov nije lako postići. Međutim, mogućeje postići da se elektrode same međusobno usuglašavaju ako se umestojednog stavi više različitih organskih slojeva. Zato je potrebno blokiranje uelektroluminescentnom sloju

Princip rada

Koji se materijali koriste za izradu

OLED-a ?

Mali molekuli (small molecules)

Polimer diode koje emituju svetlost

(Polymer light-emitting diodes, PLED)

Fosforescentni materijali

(Phosphorescent materials)

Mali molekuli(small molecules)Polimer diode koje emituju svetlost- (Polymer light-emitting diodes, PLED)Fosforescentni materijali

(Phosphorescent materials)

OLED tehnoligija koja koristi male molekule je prva razvijena na „EastmanKodak“ od strane dr Ching W. Tang.

Produkcija displeja na bazi malih molekula često uključuje stanje vakuuma,zbog toga je ovaj proces proizvodnje skuplji od ostalih proizvodnih tehnika.

Kako se ovo izvodi na staklenim supstratima, displeji nisu fleksibilni, madaovo ograničenje nije bitno za organske materijale sa malim molekulima.

Izraz „OLED“ se odnosi na ovaj tip uređaja, mada neki koriste izraz SM-OLED

Tehnologije materijala i proizvodnje

Molekuli najčešće korišćeni u OLED-ima uključuju organsko-metalna jedinjenja (na primer Alq3 koji je korišćen u prvom organskom uređaju koji je emitovao svetlost) i konjugovani dendrimer. U skorije vreme je razvijen

hibridni svetlosnoemitujući sloj, koji koristi neprovodne polimere dopirane sa

svetlosnoemitujućim, provodnim molekulima. Polimer je korišćen za

njegovu proizvodnju i ostvaren mehanički napredak bez brige o optičkim

svojstvima. Mali molekuli tada emituju svetlost i imaju istu dužinu života kao

i u SM-OLED-ima.

Tehnologije materijala i proizvodnje

Mali molekuli (small molecules)

Proizvodnja OLED-a počinje od

nosača (staklena površina ili

folija na bazi polimera) na koju

je nanesen indijum-kalaj-oksid

(indium-tin-oxyde, ITO) kao

prozirna elektroda. Organski

slojevi nanose se na više

načina. Male molekule mogu se

nanositi na podlogu

naparavanjem u tankom sloju.

Postupak se odvija u vakuumu

radi štetnog uticaja vode i

kiseonika na svojstva kontakta i

organskih slojeva.

Za polimere isti postupak nije moguć zbog velikih molekula koje ne možemo prevestiu paru grejanjem. No ipak, ovi materijali se mogu naneti u tankom sloju tako da serazrede u rastvaraču, a zatim nanesu u maloj količini na površinu koja rotira. . Radi

rotacije dolazi do razmazivanja rastvarača u tankom sloju. Rastvarač kasnije ispari.

Ova metoda dobra je i jednostavna za pripremu velikih slojeva uniformnog sastava

(iste boje svetla), ali nije (uvek) pogodna za višebojne ekrane s malim tačkicama.

Zbog toga je usavršena tehnika polaganja rastvarača u malim količinama na željene

pozicije pomoću preciznog inkjet štampača.

Tehnologije materijala i proizvodnje

Polimer diode koje emituju svetlost

(Polymer light-emitting diodes, PLED)

Polimer svetleće

diode uključuju

elektroluminiscentne

polimere i emituju

svetlost kada su

povezani na izvor

napajanja, koriste

tehnologiju tankih

filmova za

proizvodnju ekrana

koji mogu da prikažu

pun spekar boja.

Inače tehnologije proizvodnje su: organska parna fazna depozicija

’’(Organic Vapor Phase Deposition )’’ , organsko parno štampanje ’’(Organic

Vapor o Printing (OVJP) )’’ i nanooblikovanje ’’(Nanopatterning )’’. Ove

tehnologije su slične kao kod kao kod klasičnog vakumskog naparavanja sa

dodatnim unapredjnim koracima.

Mali molekuli slika levo, polimeri slika desno:

Organsko metalna jedinjenja

Alq2OPh Alq3 TPP

Polimerna jedinjenja

poliacetilen

polipirol

polianilin

poli-p-fenilin

vinelen

polifluoren

Fosforescentni materijali

(Phosphorescent materials)

Fosforescentne organske

diode koje emituju svetlost

koriste princip

elektrofosforescencije da

pretvore električnu

energiju u svetlost veće

efikasnosti i boljih

osobina. Ovakvi uređaji

imaju stepen iskorišćenja

koji iznosi približno 100%.

Kako OLED radi?

Kako smo došli do ideje OLED-a?

Najraniji proizvod za tržište koji je samostalno proizvodioosvetljenje za prikaz podataka, bio je Light Emitting Diode(LED)

Na nesreću, LCD nije isijavajuća tehnologija, ne proizvodi nikakvo svetlo u sebi, a ona ogromna količinaosvetljenja koje trenutno prima naše oko dolazi iz izvorasmeštenog iza ekrana

Ono što je bilo potrebno, je jedna emitujuća tehnologijakoja ne zahteva puno energije, a može se realizovatitehnikama sličnim proizvodnji LCD ekrana.

Fenomen OLED-a

Organski proces korišćen kod OLED-a, naziva se

elektrofosforescencija i biološki je fenomen, koji je

zapažen i začuđujući već vekovima.

Čak i kad su ovi OLED paneli premazani s nekoliko

slojeva Fluoro-karbonskih polimera (polimeri na bazi

ugljenika), rezultat je sistem, koji je vrlo tanak, često i

manje od 0.5 hiljaditih milimetra.

Princip rada OLED-a

OLED je monolitni sklop

koji se sastoji od više

slojeva tankog organskog

filma koji su spljošteni sa

dva tanka sloja elektroda.

Kada takav sklop stavimo

pod napon, nosioci

elektriciteta (elektroni i

šupljine) su izbačeni iz

elektroda u tanke

organske filmove. Oni

zatim prelaze kroz sklop

pod uticajem električnog

polja. Nosioci elektriciteta

se zatim rekombinuju i

formiraju ekscitone.

Struktura OLED-a

OLED (Organic Light Emitting

Diode) su izvori svetlosti

sačinjeni od super tankih

organskih slojeva, nalik na

plastične folije. Za razliku od

običnih plastičnih folija, ove se

sastoje od organskoga

materijala koji počinje svetliti

čim se kroz njega pusti slaba

struja.

Ovakvi ekrani zahtevaju puno

manje energije nego do sada

korištene svetleće diode.

Pobuđivanje OLED-a

Pasivna matrica

Pasivna matrica bi bila ona kod koje su redovi i kolone piksela selektovani. Na primer, pobuđujući red br. 6 i kolona br 5 znači kako će samo ti pikseli u naznačenom redu i koloni svetleti. Ovakav delomični radni mod je idealan za male, jeftine displeje, kao npr. na smart-card i na satovima.

Passive Matrix OLED (PMOLED) –Ovo je najstarija izrada OLED ekranaa. Tanki organski filmovi se nalaze između redova katode i kolona anode koji skupa formiraju matricu. Svaki element te matrice je određen sa redom i kolonom koji zavisno od jačine protoka strujerazličitim intenzitetom osvetle pixel.

Aktivna matrica

Aktivna matrica je ona kod koje

svaki LED element je preveden

odvojeno do ivice ekrana i

pokrenut sopstvenim

tranzistorom, koristeći TFT

(Thin-Film-Transistor)

tehnologiju. U ovom slučaju,

svaki LED može se upaliti ili

ugasiti, bez obzira što se

događa na ostalom delu ekrana.

Ovakav način rada daje brži

vremenski odgovor matrice i

omogućuje bolju kontrolu

osvetljenja i kontrasta.

AMOLED

Amoled (active-matrix organic light-emitting diode) je tehnologija koja se

koristi kod displejeva mobilnih uređaja i televizora. Od 2012. godine Amoled

tehnologija se koristi u mobilinim telefonima, digitalnim kamerama i u

ostalim drugim medijumima i dosta napreduje ka razvijanju aplikacija koje bi

trošile manje energije, manje bi koštale i bile bi dosta većih dimenzija (npr.

40 inča).

Transparent OLED

o Transparent and Top-emitting

OLED (TOLED) – Sličan AMOLED-

u. Bazira se na ideji da svi elementi

budu providni.

o Cilj je postići 70-85% providnostii

dok je sklop isključen, tako da se

mogu skoro uporediti s providnim

materijalom s kojim su sastavljeni.

Ideja je da budu providni

(transparent = top & bottom emiting

OLED) ili poluprovidnii ( top-

emitting OLED). Moguća je

upotreba kao AR (augmented

reality) u igrama, medicini, vojsci i

sl. Npr. HUD (Heads Up Display)

za vojne potrebe.

Nagomilani OLED (SOLED) koristi arhitekturu piksela koja nagomilava crvene,

zelene i plave podpiksele jedne na druge, a ne jedne pored drugih, stvarajući

veliko povećanje game i dubinu boje, i veliko smanjenje razmaka između

piksela. Trenutno sve displej tehnologije imaju RGB (ili RGBV) piksele mapirane

jedne pored drugih.

SOLED takođe nudi bolje potencijalne mogućnosti koje su dobijene skorašnjim istraživanjima za visokoemitujuće osvetljavajuće panele bele boje. Sa SOLED-om emisija bele boje može lako biti okrenuta od tople do hladne bele boje. Ovde takođe imamo povećanje emisije po jedinici površine i bolju energetsku efikasnost, kao i duži radni vek.

Nagomilani OLED -SOLED

FOLED

Flexible OLED (FOLED) –Najotporniji od svih OLED-a. Bitnoje da organski sloj bude dobrozaštićen radi osetljivosti na vlagu iostale vremenske uslove. Namenjen za lako nanošenje nadruge predmete. Vrlo je savitljiv tese može koristiti kao odeća. Primer upotrebe su oznake napredmetima, novine, odeća saprikazima, dinamičkenarukvice/satovi/tetovaže, vrlointeresantno za vojne svrhe u vidukamuflažne odjeće i za markiranjeteritorija.

White OLED

White OLED - Ideja za upotrebu u

budućnosti je korištenje OLED-a kao

izvora svetlosti umesto klasičnih

sijalica.

Takvi izvori svetlosti bi bili vrlo malih

dimenzija, trošili bi jako malo struje i

ne bi se zagrevali, tako da bi bili vrlo

korisni u svim domenama.

Belo OLED osvetljenje je sposobno da

daje intizitet svetlosti do 150 lm/W i

napravljen je veliki korak ka razvoju

ovog tipa osvetljenja

Fosforescentni OLED (PHOLED) koristi principe elektrofosforescenta da pretvori električnu energiju iz oleda u svetlost na veoma uspešan način.

PHOLED –je fosforcentni oled koji ima cetri puta vecu efikasnost od konvencionalnog fluroscentnog OLED-a. Ova vrsta OLED-a je monolitna,čvrstog stanja ( nesavitljiva ) i sastoji se od serije tankih filmova u sendvičnoj strukturi izmedju dve electrode. Za razliku od konvencionalne emisije kod koje samo 25% emisije generiše svetlo, kod ove vrste imamo efikasnost emsije svetla do 75% zahvaljujući korišćenju izvesnih fosforcentnih materijala, i povećavajući efikasnost koja sa novim materijalima ide i do100%. Na taj način OLED je postao kompetentan sa današnjim LCD displejima.prednosti su:

• zive i jarke boje

• dug zivotni radni vek

• toplotna stabilnost prilikom proizvodnje

• proizvodna prilagodljivost

• ekološki čist ,bez zagadjenje okoline

PHOLED

Modelirarani OLED (POLED) koristi svetlosnu ili toplotnu aktivaciju za elektroaktivni sloj. Latentni materijal (PEDOT-TMA) je uključen u ovaj sloj tako da nakon aktivacije postaje veoma efikasan kao sloj za injekciju šupljina. Koristeći ovaj proces LED sa proizvoljnim modelom može biti napravljen

POLED

Polimerne svetlosnoemitujuće diode (PLED), kao i svetlosno-emitujući polimeri (LEP) uključuje elektrolumiscentni provodni polimer koji emituje svetlost kada se priključi na spoljašnji izvor napona. Oni se koriste kao tanki filmovi za kolor displeje sa svim spektrima, i zahteva relativno malu količinu snage za proizvodnju svetla. Ne zahteva vakuum i emisioni materijali mogu biti dodati na supstrat tehnikom koja se koristi u komercijalnom inkjet štampanju. Supstrat koji se koristi može biti fleksibilan kao što je PET(Polyethylene terephthalate). Stoga fleksibilni PET displej, poznat i kao fleksibilni OLED (FOLED) može biti proizveden jeftino.

PLED

Prednosti i mane OLED-a

Obično kad se govori o prednostima, prvenstveno

se misli na upoređivanje sa drugim tehnologijama

i tehnikama koje su slične, u ovom pogledu OLED

je ispunio očekivanja.

U odnosu na dosadašnje tehnologije pomerio je

granice po pitanju kvaliteta.

Mada, ova tehnika je i dalje u usponu tako da

možemo očekivati još dosta inovacija na ovom

polju, kako po pitanju kvaliteta tako i po pitanju

trajnosti.

Prednosti

Idealna tehnologija za HDTV

Lakši i trajniji od LCD ekrana

Otporni na udarce i torzione sile

Nisu osetljivi na temperaturne promene

Mali potrošači energije

Mogućnost proizvodnje ekrana većih dimenzija

Mogu biti stampani na bilo koji pogodni supstrat

Široki opseg boja, gama, osvetljenje, kontrast (DR i statički) i ugao gledanja u odnosu na LCD jer OLED pikseli direktno emituju svetlost

Nema pozadinskog osvetljenja ,pa je daleko manja potrošnja

Boje OLED-ovih piksela izgledaju čisto i nisu zamućeni čak i ako se ugao gledanja pomeri 90°

Imaju brže vreme odziva od standardnih LCD displeja. LCD- prosečno vreme odziva 4-8ms, OLED -0.01ms.

Mane Mali vek trajanja diode koja emituje plavu svetlost

Proces prizvodnje je veoma skup

OLED matrica se lako moze oštetiti vodom

Najveći tehnički problem OLED-a je ograničeno vreme rada organskih materijala. Detaljnije, plavi OLED je imao vreme rada od oko 14000 sati (5 godina od 8 sata rada dnevno) kad je korišćen za flat displeje, što je manje nego tiptčno vreme rada LCD-a, LED-a ili PDP (plasma display) tehnologija – kod kojih je životni vek procenjen na oko 60000 sati, i zavisi od proizvođača i modela. Toshiga i Panasonic su smislili način kako da reše ovaj problem koristeći nove tehnologije, koje mogu da dupliraju vreme rada displeja. Metalna membrana pomaže predaji svetla sa polimera u supstratu kroz staklenu površinu efikasnije nego tradicionalni OLED. Rezultat je isti kvalitet slike sa duplo manje utrošene energije i duplirano vreme rada.

OLED kao izvor svetlosti

Šta su zapravo OLED izvori svetlosti

Svitac je bio inspiracija za OLED izvore svetlosti.

Naučnici su analizirali prirodni fenomen

luminescencije i došli su do zaključka da pojedini

organski materijali imaju osobine poluprovodnika.

OLED izvori svetlosti se sastoje od podloge

(najčešće staklo), elektroda i organskih slojeva

koji se nanose na podlogu.

Sa aspekta osvetljenja, veoma je bitno ostvaritimehanizam dobijanja bele svetlosti. Najčešće primenjivan proces podrazumeva kombinovanuprimenu organskih emisionih materijala, kojiemituju crvenu, zelenu i plavu svetlost.

Princip dobijanja bele svetlosti

Po prvi put je bilo moguće istovremeno

poboljšati dve bitne karakteristike, svetlosnu

iskoristivost i životni vek. Postignuti rezultati

su omogućili da OLED izvori svetlosti

postanu konkurencija konvencionalnim

izvorima, imajući u vidu činjenice da je

njihova potrošnja električne energije izuzetno

mala i da u svom sastavu ne sadrže živu.

OLED svetiljke

Sa pojavom OLED izvora svetlosti, usledila je i

pojava prvih svetiljki, koje su rezultat saradnje

najpoznatijih evropskih dizajnera i istraživačkih

laboratorija renomiranih proizvođača izvora

svetlosti.

Zamislite prozore, svetlarnike ili

pregrade koji tokom noći postaju

svetleće površine....

Zaključak

OLED predstavlja tehnološki vrhunac u izradi ekrana. Širok spektar mogućih rešenja i samim time i mogućihupotreba predstavlja uverljiv argument da se OLED shvati kao ozbiljna tehnologija, i da nastavi razvoj kako bi se postigli još bolji rezultati.Niska cena proizvodnje kao i vrlo mala potrošnja energijebiti će uzrok prelaska sa starih CRT ekrana, jer OLED nudi sve povoljnosti CRT-a koje LCD nije bio u stanjuostvariti.

Širok raspon prikazivih boja i kvalitetno osvetljenje sa vrlobrzim osvežavanjem slike zasigurno će privući skeptičneigrače i one koji vole gledati filmove na računarima. Isti je slučaj sa TV ekranima, gde plazma ekrani previše trošeuz nedovoljan kvalitet slike, a klasični ekrani s katodnimcevima su preveliki.

Samsung aplikacija: Oktobra 2008. Samsung je predstavio najveći

OLED televizor na svetu od 40 inča sa full HD rezolucijom od

1920x1080 piksela. U FPD Internationalu Samsug je izjavio da je 40

inčni OLED panel trenutno najveći mogući. Panel ima odnos

kontrasta 1,000,000:1, skalu boja od 107% NTSC u osvetljenje od

200 cd/m2(maksimum osvetljenja od 600 cd/m2).

Demonstracija tehnologije

Oktobra 2008 Samsung je predstavio najtanji OLED displej na svetu,takođe prvi koji je savitljiv i sklopiv. Debeo je samo 0.05 mm (tanji odpapira), ipak osoblje Samsunga je reklo da je tehnicki izvodljivo da senapravi tanji panel. Da bi postigao ovakvu debljinu, Samsung jenapravio LED panel koji koristi supstrat običnog stakla. Električno kolodrajvera je napravljeno od niskotemperaturnog polisilicijuma TFTa. Isto,organski EL materijali sa malim molelkula su upotrebljeni. Broj pikselaje 480x272. Odnos kontrasta je 100,000:1, osvetljenje je 200cd/m2.Opseg reprodukcije boja je 100% od NTSC standarda.

Maja 2008 Samsung je predstavio ultra tanki 12 inčni OLED displej zalaptop sa 1280x768 rezolucijom, i sa beskonačnim kontrastom. Po WooJong Lee-u, potpredsedniku Mobile Display Marketing tima u SamsungSDI, kompanija ocekuje da se OLED displeji koriste u notebook PC-u do

2010 godine.

Demonstracija tehnologije

Demonstracija tehnologije