دیود نورافشان آلی (Organic Light Emitting Diode - OLED)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود نورافشان آلی (Organic Light Emitting Diode - OLED) :
دیود نورافشان آلی یا OLED (Organic Light Emitting Diode) نوعی دیود نورافشان است که در آن لایه الکترولومینسانس (Electroluminescent Layer) از مواد آلی (Organic Compounds) ساخته شده است. این مواد آلی معمولا پلیمرها یا مولکول های کوچک آلی هستند که در پاسخ به جریان الکتریکی، نور ساطع می کنند. فناوری OLED انقلابی در صنعت نمایشگرها ایجاد کرده است.
ساختار پایه یک OLED شامل چندین لایه نازک است که بین دو الکترود (آند و کاتد) قرار گرفته اند. لایه های اصلی عبارتند از: لایه تزریق حفره (Hole Injection Layer - HIL)، لایه انتقال حفره (Hole Transport Layer - HTL)، لایه ساطع کننده نور (Emissive Layer - EML)، لایه انتقال الکترون (Electron Transport Layer - ETL) و لایه تزریق الکترون (Electron Injection Layer - EIL). هنگامی که ولتاژ اعمال می شود، الکترون ها از کاتد و حفره ها از آند به لایه ساطع کننده تزریق می شوند و در آنجا بازترکیب شده و نور تولید می کنند.
OLEDها نسبت به LEDهای معمولی و نمایشگرهای LCD مزایای قابل توجهی دارند. مهم ترین مزیت آنها، خودنوری بودن (Self-Emissive) است؛ یعنی هر پیکسل خودش نور تولید می کند و نیازی به نور پس زمینه (Backlight) ندارد. این ویژگی باعث می شود OLEDها بتوانند سیاهی مطلق (Absolute Black) را با خاموش کردن کامل پیکسل ها نمایش دهند که کنتراست بی نهایت را به همراه دارد. همچنین زاویه دید بسیار وسیع (تا ۱۷۸ درجه) و زمان پاسخ دهی بسیار سریع (میکروثانیه) از دیگر مزایای OLED هستند.
OLEDها به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: OLEDهای مبتنی بر مولکول های کوچک (Small Molecule OLEDs - SM-OLEDs) و OLEDهای پلیمری (Polymer LEDs - PLEDs). SM-OLEDها معمولا با روش تبخیر در خلأ (Vacuum Thermal Evaporation) ساخته می شوند و بازده و عمر بالاتری دارند. PLEDها با روش های محلولی (Solution-Based) مانند اسپین کوتینگ (Spin Coating) یا جوهرافشانی (Inkjet Printing) ساخته می شوند و امکان تولید ارزان تر و در مقیاس بزرگ را فراهم می کنند.
یکی از چالش های اصلی OLEDها، طول عمر محدود مواد آلی به ویژه برای رنگ آبی است. پیکسل های آبی در OLEDها سریع تر از پیکسل های قرمز و سبز تخریب می شوند که می تواند منجر به تغییر رنگ (Color Shift) در طول زمان شود. تحقیقات زیادی برای بهبود پایداری مواد آلی و افزایش طول عمر OLEDها، به ویژه برای رنگ آبی، در حال انجام است.
حساسیت به رطوبت و اکسیژن یکی دیگر از چالش های OLEDها است. مواد آلی در برابر آب و هوا بسیار حساس هستند و در معرض آنها به سرعت تخریب می شوند. بنابراین، OLEDها نیاز به محفظه سازی (Encapsulation) بسیار دقیق و با کیفیت دارند تا از نفوذ رطوبت و اکسیژن جلوگیری شود. این محفظه سازی معمولا شامل لایه های محافظ و چسب های مخصوص است.
OLEDها در دو نوع ماتریس غیرفعال (Passive-Matrix OLED - PMOLED) و ماتریس فعال (Active-Matrix OLED - AMOLED) ساخته می شوند. در PMOLED، هر سطر و ستون به طور مستقیم کنترل می شود و برای نمایشگرهای کوچک و ساده مناسب است. در AMOLED، هر پیکسل توسط یک ترانزیستور لایه نازک (Thin-Film Transistor - TFT) به طور مجزا کنترل می شود و برای نمایشگرهای با رزولوشن بالا و اندازه بزرگ (مانند نمایشگر تلفن های همراه و تلویزیون ها) استفاده می شود.
کاربردهای OLED بسیار گسترده است و روز به روز در حال افزایش است. مهم ترین کاربرد OLED در نمایشگرهای تلفن های همراه هوشمند (مانند سری آیفون و سامسونگ گلکسی) است. همچنین در تلویزیون های با کیفیت بالا (OLED TV)، نمایشگرهای ساعت های هوشمند، تبلت ها، لپ تاپ ها، نمایشگرهای واقعیت مجازی (VR) و واقعیت افزوده (AR)، و نورپردازی تزئینی و معماری استفاده می شود. OLEDهای شفاف (Transparent OLEDs) و OLEDهای انعطاف پذیر (Flexible OLEDs) نیز در حال ورود به بازار هستند.
OLEDهای انعطاف پذیر (Flexible OLEDs) که بر روی زیرلایه های پلاستیکی یا فلزی نازک ساخته می شوند، امکان ساخت نمایشگرهای خمیده، تاشو (Foldable) و حتی رول شونده (Rollable) را فراهم کرده اند. این فناوری تحول بزرگی در طراحی دستگاه های الکترونیکی ایجاد کرده است و تلفن های همراه تاشو (Foldable Phones) اولین نمونه های تجاری این فناوری هستند.
بازده انرژی OLEDها نسبت به LCDها بالاتر است، زیرا نیازی به نور پس زمینه ندارند و پیکسل های سیاه کاملا خاموش هستند. با این حال، در نمایش تصاویر با پس زمینه سفید (مانند صفحات وب)، مصرف انرژی OLED ممکن است از LCD بیشتر باشد. بهینه سازی مصرف انرژی OLEDها یکی از زمینه های فعال تحقیقاتی است.
از نظر ساختار رنگی، OLEDها می توانند با فیلتر رنگی (Color Filter) بر روی یک منبع نور سفید (WOLED) یا با چیدمان پیکسل های مجزای قرمز، سبز و آبی (RGB OLED) ساخته شوند. روش RGB OLED بازده بالاتری دارد اما ساخت آن پیچیده تر است. روش WOLED با فیلتر رنگی ساخت ساده تری دارد اما بخشی از نور توسط فیلترها جذب می شود و بازده کلی کمتر است. فناوری QD-OLED که ترکیبی از OLED و نقاط کوانتومی (Quantum Dots) است، نویدبخش بهبود خلوص رنگ و بازده است.
در نهایت، OLEDها به دلیل کیفیت تصویر بی نظیر، ضخامت کم، انعطاف پذیری و بازده انرژی مناسب، به تدریج در حال جایگزینی سایر فناوری های نمایشگر هستند. با پیشرفت در مواد آلی، روش های محفظه سازی و فرآیندهای تولید، انتظار می رود OLEDها در آینده نزدیک به فناوری غالب در صنعت نمایشگر تبدیل شوند و کاربردهای جدیدی در نورپردازی و صنایع دیگر پیدا کنند.
