OLED

1,5″ (3,8 cm) OLED-näyttö

Organic light-emitting diode (OLED), myös light-emitting polymer (LEP) ja organic electroluminescence (OEL), on hohtodiodi (LED), jonka elektroluminesenssikerros on korvattu kalvolla, jossa on orgaanisia yhdisteitä. OLEDilla tarkoitetaan yleensä LEDiä, jonka aktiivinen materiaali on pienimolekyylistä orgaanista yhdistettä. PLEDissä aktiivinen kerros on suurimolekyylistä orgaanista yhdistettä.

Valmistus

OLEDin valmistuksessa käytetään höyrystystekniikkaa, mikä vaatii tyhjiön käyttöä. Ensin lasisubstraatille tehdään indiumtinaoksidista anodi, minkä jälkeen höyrystetään yleensä ainakin kaksi kerrosta pienimolekyylisiä orgaanisia yhdisteitä (organometalleja). Orgaanisten kerrosten kokonaispaksuus on 100–150 nm. Niiden päälle tehdään katodi jostain metallista. Kuviointi hoidetaan käyttämällä "varjomaskia" höyrystyksessä. Lisäämällä rakenteeseen erilaisia kerroksia saadaan OLEDin hyötysuhdetta paranettua. OLEDeissä käytetään usein nimellä Alq3 tunnettua yhdistettä. Aukkojen kuljettajat ovat yleensä amiineja tai syaniineja, emissiokerroksessa käytetään metalliselaatteja, bentseeniyhdisteitä sekä mahdollisesti fluoresentteja väriaineita. OLEDin ongelmia ovat sinisten emittoijien lyhyt elinaika, valmistustekniikkaa rajoittaa OLEDin skaalautumista suuremmiksi sekä suurempiin valmistusmääriin. Vihreiden OLEDien hyötysuhde on samalla tasolla kaupallisten LEDien kanssa.

PLEDeissä aktiiviset kerrokset on tehty polymeereistä eli isomolekyylisistä yhdisteistä. Anodi ja katodi on tehtävä tyhjiötekniikalla, mutta polymeerikerrosten tekoon on useita eri menetelmiä, jotka eivät tarvitse tyhjiötä. Polymeerikerrosten tekoon käytettävä tekniikka riippuu siitä onko kerrokset kuvioitava vai ei. Kuvioituun prosessiin sopii ainakin tavallisesta mustesuihkutulostuksesta kehitetty tekniikka. Muita mahdollisia tekniikoita ovat pyöritysmenetelmä sekä pari muuta. PLEDiin riittää yksi polymeerikerros, mutta nykyisin käytetään yleensä kahta kerrosta, joista toisessa tapahtuu emissio ja toinen on johde, jonka tehtävänä on kuljettaa ja syöttää aukkoja. Johtavaan kerrokseen käytetään polyamiinia (PANI:PSS) tai nimellä PDOT:PSS tunnettua polymeeriä. Emissoivaan kerrokseen käytetään polyfluoreeneja sekä PPV:tä. PLEDit toimivat OLEDejä pienemmällä jännitteellä (muutava V vs. OLED n. 10 V). Vaikka täysvärilaitteita on demonstroitu ainoastaan keltaista emittoivat PPV-pohjaiset PLEDit ovat kaupallisia tuotteita.

PLEDien etuja OLEDeihin verrattuna ovat alemmat tuotantokustannukset, parempi soveltuvuus massatuotantoon sekä skaalautuvuus isoihin pinta-aloihin. Lisäksi PLEDejä voidaan valmistaa painotekniikalla taipuisille substraateille. PLEDeistä ja OLEDeistä on olemassa lukuisia variaatioita, jotka parantavat joitain ominaisuuksia. näyttösovelluksissa PLEDien elinaika on jopa 10 000 h, muttei monivärijärjestelmissä, joissa erityisesti sininen väri on ongelmallinen.

Käyttö

Samsung kehitti 256-värisen PMOLED:in syksyllä 2002 ja tekniikka on lyönyt kaupallisesti läpi jo erilaisissa kannettavissa multimedialaitteissa, kuten kännyköissä ja mp3-soittimissa. Monitori- ja televisiokoossa OLED tulee laajamittaiseen käyttöön 2010-luvulla.^lähde?

OLED-tyypit

OLED:in rakenne: 1. Katodi (-), 2. Säteilevä kerros, 3. Säteily, 4 . Sähköä johtava kerros, 5. Anodi (+)

• Valoa säteilevän orgaanisen ainesosan mukaan:
  • Mono-molecule (SM-OLED): Monomeerinen materiaali. Yksinkertainen, halpa valmistaa, kehitys pitkällä
  • High Polymer (PLED, LEP): Suurimolekyylipainoinen polymeeri. Hyvä lämpötasapaino ja mekaaninen kestävyys, hyvä väritoisto, vähäinen energiankulutus.

• Ohjausmenetelmän mukaan:
  • Aktiivimatriisi (AMOLED): Erilliset R, G ja B -värien ohjausyksiköt (TFT), monimutkainen valmistaa, kallis, alhainen energiankulutus, erinomainen tarkkuus, nopea vasteaika. Korvannee monitori- ja televisio-käytössä olevat LCD:t. Super AMOLED on kosketusnäyttöisissä älypuhelimissa vuonna 2010 käyttöön otettu aiemman tekniikan edelleen kehitetty versio. Siinä näytön kerrosten määrää on vähennetty rakentamalla kosketuksen tunnistavat sensorit itse näytön sisälle, eikä erikseen sen päälle kuten aiemmin.
  • Passiivimatriisi (PMOLED): Yksinkertainen valmistusprosessi, edullinen, korkea energiankulutus, hidas toiminta, epätarkka jännitteen, ja siten myös kirkkauden ja värisävyn kontrollointi. Ei sovellu isoihin paneeleihin (yli viisituumaiset).

• Muut:
  • Flexible OLED (FOLED): Joustava tai taitettava paneeli, jossa hyödynnetään lasin sijasta jotain taipuisaa materiaalia
  • Printable OLED (POLED): Pohjakalvolle tulostamalla valmistettu paneeli (CDT:n proto 14" 1280 x 768)
  • Stacked OLED (SOLED): R, G ja B on pinottu päällekkäin eikä vierekkäin mikä kolminkertaistaa tarkkuuden
  • Transparent OLED (TOLED): Läpinäkyvä paneeli, käyttö esimerkiksi tuulilasissa, näyteikkunassa
  • OLED-valaistus: Ohuita OLED-paneeleja voidaan käyttää myös valaisimina

Katso myös

• OLED-näyttö

Lähteet

• Howard, Webster E.: Better displays with organic films. Scientific American, Helmikuu 2004, 290. vsk, nro 2, s. 76–81.

Aiheesta muualla

• Overview of OLED Display Technology (pdf) (Arkistoitu – Internet Archive)
• OLED resources, news and info on line
• How Stuff Works: OLED
• OLED (DolceraWiki)
• Vuoden 2000 Kemian Nobel-palkinto (sähköä johtava muovi)