دیود نورافشان پلیمری (Polymer Light Emitting Diode - PLED)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود نورافشان پلیمری (Polymer Light Emitting Diode - PLED) :
دیود نورافشان پلیمری یا PLED (Polymer Light Emitting Diode) زیرمجموعه ای از OLEDها است که در آن لایه ساطع کننده نور از پلیمرهای نیمه رسانای آلی (Conductive Polymers) ساخته می شود. برخلاف OLEDهای مبتنی بر مولکول های کوچک که با تبخیر در خلأ ساخته می شوند، PLEDها معمولا با روش های محلولی و فرآیندهای چاپی تولید می شوند که پتانسیل کاهش هزینه و تولید در مقیاس بزرگ را دارند.
پلیمرهای نیمه رسانا موادی هستند که دارای پیوندهای دوگانه مزدوج (Conjugated Double Bonds) در ساختار خود هستند. این ساختار به الکترون ها اجازه می دهد در طول زنجیره پلیمر حرکت کنند. معروف ترین پلیمرهای مورد استفاده در PLEDها شامل پلی فنیل وینیلن (PPV)، پلی فلوئورن (PF) و مشتقات آنها هستند. با تغییر ساختار شیمیایی پلیمر، می توان رنگ نور ساطع شده را تنظیم کرد.
مزیت اصلی PLED نسبت به SM-OLED، قابلیت تولید با روش های چاپی مانند جوهرافشانی (Inkjet Printing)، چاپ افست (Offset Printing) و چاپ گراور (Gravure Printing) است. این روش ها امکان تولید نمایشگرهای بزرگ و انعطاف پذیر را با هزینه کمتر فراهم می کنند. همچنین PLEDها معمولا انعطاف پذیری مکانیکی بیشتری نسبت به SM-OLEDها دارند.
با این حال، PLEDها معمولا بازده نوری (Luminous Efficiency) و طول عمر کمتری نسبت به SM-OLEDها دارند. همچنین خلوص رنگ (Color Purity) در PLEDها اغلب کمتر است. تحقیقات زیادی برای بهبود این پارامترها از طریق سنتز پلیمرهای جدید و بهینه سازی ساختار لایه ها در حال انجام است. برخی از PLEDهای پیشرفته امروزی به بازده و عمر قابل رقابت با SM-OLEDها دست یافته اند.
ساختار PLED مشابه OLED است اما با این تفاوت که لایه های ساطع کننده و انتقال دهنده بار معمولا از پلیمرها ساخته می شوند و با روش های محلولی لایه نشانی می شوند. یکی از چالش های اصلی در ساخت PLEDهای چندلایه، حل شدن لایه قبلی در هنگام لایه نشانی لایه بعدی است. برای حل این مشکل، از پلیمرهای قابل اتصال عرضی (Cross-linkable Polymers) یا استفاده از حلال های متعامد (Orthogonal Solvents) استفاده می شود.
کاربردهای PLED مشابه OLED است اما به دلیل قابلیت تولید ارزان، پتانسیل بیشتری برای کاربردهای کم هزینه و یکبارمصرف دارند. از جمله کاربردهای PLED می توان به برچسب های هوشمند (Smart Labels)، بسته بندی های هوشمند، نمایشگرهای کوچک در کارت های تبریک، اسباب بازی ها، و نورپردازی تزئینی اشاره کرد. همچنین PLEDهای انعطاف پذیر برای استفاده در منسوجات هوشمند (Smart Textiles) و نمایشگرهای پوشیدنی مورد تحقیق هستند.
یکی از زمینه های جالب تحقیق، PLEDهای سفید (White PLEDs) برای کاربردهای نورپردازی است. با ترکیب پلیمرهای ساطع کننده رنگ های مختلف در یک لایه یا با ساختار چندلایه، می توان نور سفید با کیفیت مناسب تولید کرد. این PLEDها پتانسیل تولید نورپردازی یکنواخت و کم هزینه را بر روی سطوح بزرگ و انعطاف پذیر دارند.
مکانیزم تخریب در PLEDها مشابه SM-OLEDها است و شامل واکنش با اکسیژن و رطوبت، گرمای تولید شده در حین کار، و ناپایداری ذاتی مواد پلیمری است. بنابراین محفظه سازی (Encapsulation) برای PLEDها نیز حیاتی است. برای کاربردهای انعطاف پذیر، از لایه های محافظ نازک و انعطاف پذیر (Flexible Barrier Layers) استفاده می شود.
از نظر الکتریکی، PLEDها مانند یک دیود با مشخصه غیرخطی عمل می کنند. ولتاژ آستانه (Threshold Voltage) آنها معمولا بین ۲ تا ۴ ولت است و با افزایش ولتاژ، جریان و شدت نور افزایش می یابد. در طراحی مدار راه انداز PLED، باید جریان را محدود کرد تا از تخریب سریع جلوگیری شود. PLEDها را می توان با ولتاژ ثابت (با مقاومت محدودکننده) یا با جریان ثابت (با درایور جریان) راه اندازی کرد.
پیشرفت در سنتز پلیمرهای جدید با بازده کوانتومی بالا (High Quantum Yield) و پایداری بهتر، افق های جدیدی را برای PLEDها گشوده است. همچنین توسعه نانومواد مانند نقاط کوانتومی (Quantum Dots) برای ترکیب با پلیمرها و بهبود خلوص رنگ و بازده، زمینه ای فعال از تحقیقات است. PLEDهای هیبریدی (Hybrid PLEDs) که ترکیبی از پلیمرها و مواد معدنی هستند نیز مورد مطالعه قرار گرفته اند.
در نهایت، PLEDها به دلیل پتانسیل تولید کم هزینه، انعطاف پذیری و قابلیت تولید در مقیاس بزرگ، چشم انداز روشنی در کاربردهای آینده دارند. هرچند هنوز با چالش هایی مانند بازده و عمر مواجه هستند، اما پیشرفت های سریع در مواد و فرآیندها نویدبخش تجاری سازی گسترده تر آنها در سال های آینده است.
