Yeni nesil televizyon veya görüntüleme ekranları organik ışık yayan diyot ekranlar hayatımıza yeni giren teknolojiler arasında. Daha iyi bir kaliteyle görüntüleri sunması, esnek tasarımı, ekonomik üretimi gibi avantajlarıyla içinde bulunduğumuz on yılın ve sonraki yılların gözde ekran teknolojisi olacak gibi görünüyor.
Bu yazı NetBilim Dergisi'nin Eylül 2010 sayısı için hazırlanmıştır.
OLED Nedir?
OLED, organik ışık yayan diyotların İngilizce dilinde kısaltılmış hâlidir. OLED’in organikliği organik malzeme kullanımından kaynaklanıyor. Tüm organik maddenin kökeni karbondur. Karbon temelli maddelere örnek olarak şeker, odun ve plastiklerin çoğu verilebilir. LED, ışık yayan diyotların İngilizce dilindeki kısaltmasıdır ve elektrik enerjisini ışığa dönüştürme süreci olarak da tanımlanır. OLED’lerin iki türü vardır, küçük molekül OLED ve polimer OLED. Sony firması daha uzun bir ömüre sahip olan küçük molekül OLED’leri kullanıyor.
OLED’i Böylesine Yenilikçi ve Harika Yapan Ne?
Çok hızlı tepki süreleri, geniş görüş açıları, olağanüstü renk üretimi, olağanüstü kontrast seviyeleri ve yüksek parlaklık gibi belirgin özellikleri ile OLED ekranlar kendi sektörünün en yenilikçi uygulamalarıdır. Son derece ince ve hafif tasarımına sahip OLED teknolojisi bu doğası ile değişik farklı uygulamalarda kullanılabilir. OLED, televizyon ekran teknolojilerinin günümüze gelmiş en önemli noktadadır.
OLED Nasıl Çalışır?
Organik malzeme katmanı bir anot ve bir katot arasına sıkıştırılmıştır. Elektrik akımı verildiğinde anot ve katota potansiyel uygulanır, bir parıltı, elektro-lüminesans ışık doğrudan organik malzemeden üretilir.
Renk Nasıl Oluşturuluyor?
OLED daha fazla renk ifadesinin kontrolüne sahip. Çünkü elektrik akımı uygulandığında ilgili pikseller uyarılır ve sadece saf renkleri ifade eder. OLED renk matrisi kırmızı, yeşil ve mavi piksellerde yerleştirilmiştir, baskı devresi doğrudan monte edilebilir. Her biri birbirinden ayrı OLED elemanı, genel renk kontrast iyileştirme çalışmaları sonucu ortam ışığı girişimini indirgeyici bir şekilde tasarlanan özelleşmiş “mikro-kavite” yapısında bulunur.
Bir fotodiyot ile bir OLED pikselinin karşılaştırılması
Organik katmanın kalınlığı renk resminin verilmesinde kullanılan kırmızı, yeşil ve mavi renklerin her biri için güçlü ışığın üretilmesiyle ayarlanabilir. Bu üç renk, bir renk filtresi tarafından daha fazla arıtılır, bir kutuplayıcıya ihtiyaç duymaksızın her bir renk saflaştırılır,olağanüstü bir renk saflığı elde edilir.
Organik Işık Yayan Diyot (OLED) Ekranların Avantajları
Organik ışık yayan diyotlar, yeni ekran teknolojisi olarak dünya üzerinde oldukça ilgi çekici bir durumdadır. OLED’ler bildik ekran teknolojilerine göre birçok avantaja sahiptir. İlk olarak üretim süreci kolay ve aygıtlar katod ışını tüp (CRT- Cathode Ray Tube) teknolojisi ile üretilenlerden çok ince ve çok daha hafif olmaları bu avantajlar arasında gösterilebilir. İkinci olarak da likit kristal ekranlara (LCD- Liquid Crystal Displays) göre bazı avantajları vardır. OLED’ler ile arka ışığa ihtiyaç duymadan ve farklı açılardan ekrana bakılabilir. Son olarak da çalıştırma voltajı ve güç tüketimi düşüktür. İlk ticari OLED ekran, 1997 yılında bir araba teybinin ana paneli olarak Pioneer Mühendislik tarafından sunulmuştu.
Renk veya parlaklığın geliştirilmesi için üreticiler karbon temelli katmanlara moleküllerin kompleks zincirlerini (polimer) ekleyerek sağlayabildiler.
Arka ışığı gerektiren LCD’lerin aksine OLED ekranlar “yayıcı” aygıtlardır, anlamı ışığın yansıtılması veya ayarlanabilir aktarımından ziyade ışık yayılır.
İnce organik katmanların bir ışık kaynağı gibi davranarak görüntüleri OLED teknolojisinde sağlamasında diğer bildik ekran teknolojilerine karşı önemli avantajlar sunar:
- daha parlak ve daha mükemmel görüntü
- sınırsız görüş açısı
- düşük güç tüketimi
- ekonomik üretim
- hızlı tepki süresi
OLED ekran ile LCD ekran arasındaki görüntü kalitesinin kıyaslanması. Parlaklık ve görüntü kalitesiyle OLED ekranların LCD ekranlardan daha iyi olduğu görülmektedir.
Piyasada bu teknolojinin büyük bir atılım göstermesi için ön koşullar söz konusudur, bu anlamda ise OLED teknolojisinin ömür ve verimlilik gibi belirli kritik performans verileri için 2010 yılında tahmini 2 milyar doların üzerinde harcama yapılacağı bekleniyor. Malzeme bilimi ve kimyadaki bu yenilikler OLED teknolojisinin başarısı ve geleceği hakkında belirleyici olacaktır. Ne var ki beklenen, OLED teknolojisinin “geleceğin ışığı” olduğu şeklindedir.
OLED ekran teknolojisi LCD veya plazma teknolojisinden neden daha iyi? Düşük güç tüketimi nedeniyle OLED taşınabilir aygıtlar için daha iyi bir seçimdir. Aynı zamanda OLED’ler geleceğin çok iyi parlaklığa sahip beyaz ışık ampul olması da onu iyi bir aday yapar.
Organik elektroluminesans malzemeler temelli ışık kaynakları mekaniksel olarak esnek alttaşları üzerine düşük enerji tüketiminde yüksek ışık yoğunluğunun mümkün olmasını sağlayabilecek bir potansiyel sunar.
- Düz ekran daha parlak ve tüm görüş açısına sahiptir. Ayrıca dayanıklılığı da daha iyi.
- OLED ekranlar herhangi bir sıcaklık aralığında çalışabilirler.
- Bu ekranlar çok ince ve esnek yüzeyler üzerine yazdırılabilir şekilde yapılabilirler.
OLED Yapısı
Organik ışık yayan diyotlar kalınlıkları 100 nm civarında olan organik katman istiflerini içerir. Bu organik katmanlar bir anot ve bir katot arasına eklenirler. Genellikle, şeffaf iletken bir oksit olan anot ile kaplanmış camdır, organik istif takip edildiğinde, elektron ve deşik (elektron ve deşik hakkında bir önceki sayımızda yarıiletkenler ile ilgili yazımızda bahsetmiştik) taşımasını malzemelerini içeren inorganik katodu buluruz. Organik lüminesansın anahtar avantajları organik ışık yayan diyotların kimyasal çeşitliliği, beyaz dahil hemen hemen her renge izin verebiliyor ve bir ince film sistemi, düşük maliyet, ince ve hatta esnek alttaşlar kullanılmasının mümkün olması sayılabilir. Özellikle esneklik yani katlanabilir ekranlar diğer teknolojiler için gerçekte mümkün olmayan ekran çözümleridir.
Basit bir OLED yapı hücresi. En üstte metal katod (cathode) katmanı bulunurken arada sırasıyla elektron taşıma katmanı (ETL), organik yayıcılar (organic emitters) ve deşik enjeksiyon katmanı (HIL) bulunmaktadır. İşte katot ile anot arasında sıkıştırılan katmanlar böyle. Anotun altında bir cam alttaş bulunmakta ve organik yayıcıdan yayılan ışıkların çıkış yönü de şekilde gösterildiği gibidir.
OLED teknolojisinde, iki farklı malzeme grupları en ayırt edilebilenleridir: Küçük-molekül OLED olarak isimlendirilen düşük moleküler ağırlığı ile OLED malzemeleri ve polimer tabanlı OLED ise uzun polimer organik zincirleri üzerine temellendirilmiştir ve bu OLED’ler spin-cast veya mürekkep-jet ilkelerinden dolayı pek kullanışlı değildirler. Küçük molekül OLED’ler ilk olarak 1987 yılında Kodak Laboratuvarları’nda Dr. Ching Tang liderliğindeki bir araştırma grubu tarafından geliştirme çalışmalarına başlanıldı.
İnce organik katmanların istiflerini içeren basit OLED hücre yapısı bir şeffaf anot ve bir metalik katot arasında sıkıştırılmıştır. Organik katmanlar bir deşik-enjeksiyon katmanı, bir deşik-taşıma katmanı, bir yayıcı katman ve bir elektron taşıma katmanından oluşmaktadır. Birkaç voltaj hücreye uygulandığında, yayıcı katmanda enjekte pozitif ve negatif yükler yeniden birleşme olayı ile elektrolüminesans ışığı üretirler. Organik katmanların yapısı ve anot ile katot seçimi yayıcı katmandaki yeniden birleşme sürecinin en verimli olduğu şekilde olmasına göre tasarlanır. Böylece OLED ekrandan daha yüksek bir ışık çıktısı elde edilmiş olunur. Elektrolüminesans verimliliği ve renk çıkış kontrolünün her ikisini de çok sayıdaki floresan moleküllerin küçük bir miktarı ile yayıcı katmanın katkısının artışı önemli derecede etkileyebilir.
Sonuç olarak, organik ışık yayan diyot ekranlar açıkça kendini gösteren daha iyi kalite, daha ucuz maliyet ve düşük güç tüketimi ile yeni nesil televizyon teknolojilerinin “gelecek ışığı” potansiyeline sahip en önemli teknolojidir. Bu potansiyeli ve avantajları ile oluşturduğu uygulama alanları sayesinde yakın geleceğimizde ve hatta şimdilerde kendi ticari pazarını oluşturan ve hayatımızı kolaylaştıran OLED ekranlar hakkında kısa da olsa ana hatlarıyla NetBilim dergisinde yer vermeyi amaçlamıştık ve Haziran2010 sayımızdaki yarıiletkenler konusu ile ilintili bir yazı olarak sizlere sunmaya çabaladık. Gelişen teknolojinin insan sağlığına ve çevreye zararlı olmayacak şekilde sürmesi dileğiyle…
Gökhan Atmaca, MSc – facebook.com/anadoluca | twitter.com/kuarkatmaca
Nanoölçek Aygıtlar ve Taşıyıcı İletimi Grubu
Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma Grubu
Kaynaklar:
- http://www.teknoloji.kuark.org/2010/03/23/grafen-oledekran/
- http://www.oled-display.net/how-works-the-oled-technology
- http://www.bilgiustam.com/oled-ekranlar-nasil-calisir/
- http://en.wikipedia.org/wiki/Organic_LED
- http://www.teknolojide.com/oled-gozluk_2177.aspx
