OLED nedir, nasıl çalışır?

Yarım santim kalınlığında, 200 ekran büyüklüğünde ve şu an piyasadaki çoğu televizyondan daha az güç tüketen ve kullanmadığınız zaman kıvrılıp dürülebilen, yüksek tanımlı (HD) bir televizyon hayal ettiniz mi? Ya arabanızın öncamı görüntü paneline dönüşebilse, bir kısmında yakıt miktarı, motor ısısı, hız, tork gibi bilgiler, bir kısmında yol haritası görüntülenebilse? Veya elbisenizin monitör gibi olması nasıl olurdu? Bütün bunların hepsi, yakın gelecekte OLED (organic light-emitting diode) teknolojisi ile mümkün olabilir.

Işık yayan organik diyot (OLED) görüntüleyicisi, elektrik verildiğinde ışık yayan organik moleküllerden yapılmış ince filmdir. OLED'ler daha parlak, daha canlı görüntü sağlarken, LED ve LCD görüntü panellerinden daha az enerji tüketir.

Peki OLED nasıl çalışır, ne tür OLED'ler üretilebilir, diğer teknolojilerle karşılaştırılınca avantaj, dezavantajları nelerdir?

OLED bileşenleri
LED gibi, OLED de katı bir yarıiletken cihazdır. 100 ile 500 nanometre (Nanometre: Metrenin milyarda biri.) kalınlığında, ya da yaklaşık olarak insan saçından 200 kat daha incedir. OLED'lerin iki ya da üç organik katmanı vardır, üç katmanlı tasarımda, sonuncu katman, katottan ışık yayan tabakaya elektronların taşınmasına aracılık eder. Bu yazıda, iki katmanlı tasarımı baz alıyoruz.

OLED şu parçalardan oluşur:

Substrat: OLED'i destekleyen, yataklık eden tabakadır.

Anot: Cihazdan akım geçerken, pozitif yüklü oyuklar oluşturur negatif yüklü elektronların geçebilmesi için. Şeffaftır.

Organik katmanlar: Bu katmanlar organik moleküllerden veya polimerlerden yapılır.

İletim katmanı: Bu tabaka organik plastikten (Meselâ polyaniline) imal edilir ve anottan elektron oyukları taşır.
Yayıcı katman: İletim katmanından farklı organik plastikten (Örnek: Polyfluorene) yapılır, katottan elektronları taşır, işte ışık burada oluşur.
Katot: OLED'in tipine bağlı olarak şeffaf olabilir de, olmayabilir de. Katot cihaza gerilim uygulandığında elektronları veren tabakadır.
OLED'lerin üretilişi
------------------------------------------------------------------------------------
Üretimin en büyük kısmını, substrat denilen tabakaya organik katmanların uygulanması işlemi oluşturuyor. Bu da üç şekilde yapılabilir.
Philips tesisinden bir resim

Vakumlu yoğunlaştırma: VTE, yani vakumlu termal buharlaştırma olarak da bilinir. Aslında bu işlem hem yoğunlaşma, hem buharlaşmayı içeriyor. Bir vakum odasında, organik moleküller uygun sıcaklıkta ısıtılarak, buharlaştırılır ve yukarıda, soğutulmuş substrat üzerinde ince filmler olarak yoğunlaşması sağlanır. Bu yöntem pahalıdır ve verimli değildir.

Organik buhar değişimli yoğunlaştırma (OVPD): Düşük basınçlı ortamda, duvarları ısıtılmış tepkime odasında, taşıyıcı bir gaz, buharlaşmış organik molekülleri soğutulmuş substrat üzerine taşır ve yine burada bu moleküller yoğunlaşarak ince film hâlini alır. Taşıyıcı gaz kullanılması, verimi arttırır ve OLED üretiminin masrafını azaltır.
Mürekkep püskürtmeli çıktı: Bu teknoloji ile, OLED'ler substrat üzerine aynı çıktı alınırken olduğu gibi mürekkebe benzer şekilde püskürtülür. Bu da, OLED üretim masrafını çok azaltır ve çok büyük görüntü panelleri yapmayı mümkün kılar, 200 ekran televizyon veya elektronik reklam panoları gibi. Yukarıdaki resimde bunun bir örneğini görebilirsiniz.
Peki OLED'ler nasıl ışık yayar?
-----------------------------------------------------------------------------------
OLED'ler, LED'lere benzer şekilde ışık yayarlar, elektro-fosforışıma şeklinde.

Olay şu şekilde işliyor:

1. Bir güç kaynağından, OLED'e gerilim uygulanır.

2. Katottan anoda organik tabakaların içinden doğru elektron akışı olur.

Katot, ışık yayıcı organik tabakaya elektronları verir.
Anot iletim katmanından elektronları çeker, yani pozitif yüklü oyuklar verir. (Bu oyuk kavramı yükseköğretim seviyesinde elektronik dersi almış kişilerin müfredatında mutlaka vardır. Ortaöğretimde, meslekî veya meslekî olmayan okullarda anlatılıyor mu bilmiyorum.)
3. Yayıcı ve iletim katmanları arasındaki sınırda, elektronlar, oyukları bularak devresini tamamlar.

Bir elektron, elektron oyuğu bulduğu zaman oraya yerleşir. (Atom'un o orbitalindeki eksik yeri doldurur. Bunu da lise kimya müfredatından hatırlıyorsunuzdur. Hatırlamasanız da ÖSS hatırlatıyor :) 1s diye başlıyor hani)
Bu olay meydana geldiğinde, elektron, ışık (foton) şeklinde enerji salar.
4. OLED ışığı yayar.

5. Işığın rengi, yayıcı katmandaki organik molekülün tipine bağlıdır. Üreticiler, renkli OLED görüntüleyicileri yapabilmek için, birden fazla renkli organik film koyar.

6. Işığın parlaklığı veya yoğunluğu uygulanan elektrik akımına bağlıdır, akım arttıkça, parlaklık artar.

Küçük molekül OLED mi, Polimer OLED mi?

-----------------------------------------
1987 yılında, Kodak bilimadamları tarafından ilk OLED'lerde kullanılan moleküller, küçük organik tiplerdi. Küçük moleküller gayet parlak ışık yaymasına rağmen, bilimadamları bu molekülleri vakumlu odada yoğunlaştırma yöntemi ile substratın yüzeyine koymak zorundaydı.

1990'lardan beri, araştırmacılar ışık yaymak için büyük polimer moleküller kullanıyor. Polimerler daha ucuza maledilebiliyorlar ve büyük alanlar üzerine yayılabiliyorlar, bu yüzden büyük ekran görüntü panelleri için daha uygun.
Faydalanılan kaynak: Howstuffworks