روش جدید تولید پنل‌های OLED به کاهش هزینه و افزایش بازدهی منجر می‌شود

یکی از تکنولوژی‌های رو به پیشرفت در عرصه‌ی صفحه نمایش، OLED است. OLED یا دیودهای تابنده‌ی نور ارگانیک به پنل‌هایی گفته می‌شود که برخلاف LCD، بخش تابنده‌ی نور و پیکسل در آن یکپارچه شده است. به همین علت است که پنل‌های OLED بسیار باریک هستند و کنتراست فوق‌العاده‌ای دارند. اما مصرف باتری چنین پنل‌هایی همواره یکی از مشکلاتشان بوده است. در روش جدیدی که محققین به صورت آزمایشگاهی ابداع کرده‌اند، بازدهی و قیمت تمام شده‌ی این پنل‌ها کاهش می‌یابد که در ادامه‌ی مطلب به جزئیات روش جدید و جالبشان می‌پردازیم.

پنل‌های OLED منعطف، پنل‌های OLED با کیفیت رنگ بالا و مصرف کم، کنتراست فوق‌العاده در این نوع پنل‌ها را هر روز بیش از پیش در اخبار و بررسی‌ها می‌بینیم. اما هنوز مشکلاتی در مورد OLED وجود دارد که موجب شده به طور کامل جایگزین LCD نشود.

هزینه‌ی تولید پنل‌های OLED نسبتاً بالاست. از طرفی هنوز هم پنل‌های LCD بسیار خوبی در محصولات درجه یک بازار گوشی و تبلت به کار رفته که استفاده از OLED برای محصولات بعدی را مشکل می‌کند چرا که معمولاً تولیدکنندگان بزرگ، یک تکنولوژی موفق و مشتری‌پسند را به راحتی کنار نمی‌گذارند.

از مهم‌ترین مشکلات پنل‌های OLED این است که تنها یک چهارم توان الکتریکی که به پیکسل‌های استاندارد OLED منتقل شده به بخش تابنده‌ی نور می‌رسد. در LCD بخش تابنده‌ی نور جداست ولیکن در OLED بخش تابنده‌ی نور همان پیکسل OLED است. بازدهی مصرف انرژی پنل‌های OLED با اضافه شدنی موادی مثل پلاتینیوم و ایریدیوم به ماتریس OLED بهبود یافته ولیکن قیمت این مواد بالاست و هزینه‌ی تولید را به شدت افزایش می‌دهد.

در دانشگاه Bonn از نتیجه‌ی مطالعه‌ی دقیق اصول مکانیک کوانتوم که اساس کار تکنولوژی‌های صفحه نمایش را شکل می‌دهد استفاده شده است تا روشی برای بهینه‌سازی OLEDها معرفی شود. پنل‌های OLED از مولکول‌های ارگانیک (زیستی) به شکل لایه‌های هادی و تابنده‌ی نور تشکیل می‌شوند. این لایه‌ها بین لایه‌ی آندی و کاتدی قرار می‌گیرند و در حقیقت توان الکتریکی از طریق دو لایه‌ی آند و کاتد تأمین می‌شود. الکترون‌ها از لایه‌ی کاتدی جدا می‌شوند و از لایه‌ی زیستی میانی عبور کرده و در نهایت به لایه‌ی آندی می‌رسند. الکترون‌ها در مسیر خود از لایه‌ی تابنده‌ی نور عبور می‌کنند. در این لایه‌ی اصطلاحاً حفره‌های الکترونی وجود دارد که انرژی الکترون با عبور از آن به شکل نور تابیده می‌شود.

روش کار همین است ولیکن تنها موضوع بار مثبت و منفی و حرکت آن نیست، اسپین یا ممان مغناطیسی ذرات هم مهم است. اسپین به حرکت ذرات به دور خود گفته می‌شود که میدان مغناطیسی کوچکی ایجاد می‌کند. بیشتر جریان الکتریکی حاصل حرکت بارهایی است که اسپین یا ممان مغناطیسی یکسان دارند و به عبارتی همدیگر را خنثی می‌کنند. در این صورت انرژی به جای اینکه به نور تبدیل شود، به گرما تبدیل می‌شود و این یعنی اتلاف انرژی.

علت اینکه تنها یک چهارم انرژی الکتریکی به بخش تابنده‌ی نور می‌رسد همین است. در مطالعه‌ی جدیدی که محققین انجام داده‌اند، یک لایه‌ی ارگانیک جدید ساخته شده که می تواند بازدهی پنل‌های OLED را تنها با صبر کردن برای خروج الکترون‌ها، افزایش می‌دهد.

همانطور که قبلاً گفتیم در پنل‌های OLED برای افزایش بازدهی از لایه‌ی پلاتینیومی استفاده می‌شد چرا که این لایه ممان مغناطیسی ذرات را تا حدی تغییر می‌دهد به گونه‌ای که در نهایت انرژی بیشتری به نور تبدیل شود. مولکول‌های ارگانیک قدیمی نمی‌توانستند انرژی را تا زمانی که اسپین الکترون به صورت خود به خود تغییر کند، نگه دارند. مولکول‌های ارگانیک جدیدی که در این تحقیق به کار رفته، بار الکتریکی را تا زمان بیشتری نگه می‌دارند و در نهایت بخشی بیشتری از بار طبیعی که در اسپین نهفته است به نور تبدیل می‌شود.

استفاده نکردن از عناصر گران‌قیمتی مثل پلاتینیوم و ایریدیوم در پنل‌های OLED دو مزیت اساسی دارد، کاهش قیمت مواد و ساده‌تر شدن تولید. این برای بازار مصرف‌کننده یک موضوع مهم است چرا که در گوشی‌های امروزی، ممکن است هزینه‌ی صفحه نمایش به اندازه‌ی هزینه‌ی تمام قطعات دیگر باشد. در واقع سهم قیمت پنل OLED از قیمت تمام شده‌ی محصول بسیار زیاد است و با استفاده از چنین روش‌هایی، می‌توان بخش زیادی از هزینه‌ها را کاهش داد.