دليلك العملي ماذا تعرف عن تقنية OLED - مستقبل شاشات العرض
في هذا المقال سنتعرف على تقنية مختلفة و رائعة في تصنيع شاشات العرض عالية الوضوح HDTV وهي تقنية OLED، لكن قبل أن نبدأ أود أن نتعرف بشكل مختصر على تاريخ هذه التقنية وبداياتها ؟
مصطلح OLED هو اختصار إلي organic light emitting diode أو الدايود العضوي الباعث للضوء، وبعيداً عن المصطلح الغريب هي تقنية ثورية تستخدم خواص بعض المواد العضوية التي التي يمكنها إصدار الضوء في حال تعرضها لفرق جهد كهربي و قد تمت أول اكتشاف لتلك الخواص ببعض المواد العضوية في خمسينيات القرن الماضي بجامعة نانسي بفرنسا ، و في عام 1987م بمعامل شركة كوداك تشكلت ملامح تقنية OLED بشكلها المعروف و توالت الأبحاث و النظريات على المواد العضوية الباعثة للضوء و أشهرها التي قدمها الدكتور/ آلان هيجر و فريقه و التي منح على أساسها جائزة نوبل في الكيمياء عام 2000 م عن البوليمرات الموصلة للكهرباء ، ومن بعدها بدأت العديد من الشركات في تصنيع النماذج الأولية من شاشات عرض تستخدم هذه التقنية .
مع الاحتفاظ بالفارق تتشابه تقنية OLED مع تقنيات عمل شاشات الكريستال السائل و شاشات البلازما في بعض النقاط مما يجعلها تجمع بين العديد من مميزاتهما و تتلافى أكثر عيوبهما، ولاكتشاف هذا دعنا نتعرف على كيفية عمل تلك التقنية؟
كيف تعمل تقنية OLED ؟
الدايود العضوي الباعث للضوء هو مادة عضوية – بوليمر - لها القدرة على إصدار الضوء عند تعرض جزيئاتها لفرق جهد كهربي ( تشبه تقنية البلازما في ميزة إصدار الضوء و لكنه تستهلك مقدار قليل من الطاقة أقل من شاشات الكريستال السائل )، تتكون شاشة العرض المصنوعة من OLED الدايود العضوي الباعث للضوء من عدة طبقات و هي تمتاز بسمكها الرفيع جدا- قد يصل لبعض ملليمترات،
مما تتكون شاشة OLED ؟
طريقة عمل الشاشة OLED و كيف تتكون الصورة التي نراها ؟
طبقاً للمكونات التي في الأعلى عند تطبيق التيار الكهربي على الشاشة OLED – يكون اتجاه سريان التيار الكهربي من الكاثود الي الأنود – معلومة التيار الكهربي هو تحرك أو تدفق للإلكترونات سالبة الشحنة ،
أنواع الشاشات OLED
هناك عدة أنواع الشاشات OLED مصنفة بناء على طريقة التصنيع ، لا يختلف أي من هذه الأنواع عن تكوين طبقات لشاشة OLED السابقة ، الفرق كله يكون في كيفية تطبيق هذا التكوين تبعاً للاستخدام المراد للشاشة .
Passive Matrix OLED
يمتاز هذا النوع بسهولة تصنيعه و يستخدم في صناعة الشاشات ذات الأحجام الصغيرة مثل أجهزة PDAs و يعيبه استهلاكه العالي للطاقة مقارنة بالأنواع الأخرى، و فيه تكون طبقتي الانود والكاثود مكونة من شرائح رفيعة للغاية و متعامدة على بعضها ، وينتج من تقاطعهما نقاط بيكسل Pixel يصدر منها الضوء و تستخدم دائرة كهربية لتحدد أي النقاط Pixels يصدر منها الضوء من خلال التحكم في شدة الضوء.
Active Matrix OLED
هي تعرف اختصاراً AMOLED ، و في هذا النوع تكون طبقة الأنود والكاثود كاملتين و لكن تحت طبقة الأنود توكد طبقة رقيقة من الترانزستورات TFT على شكل مصفوفة ن هي التي تتحكم بالتيار الكهربي وبشدة الاضائة وتكوين الصورة لكل نقطة Pixel، يمتاز هذا النوع باستهلاك اقل للطاقة و يمتلك معدل إنعاش Refresh Rate أسرع لذا يصلح هذا النوع لتصنيع شاشات العرض عالية الوضوح و شاشات الكمبيوتر
تعمد الأنواع الأخرى على تقنية Active Matrix أو Passive Matrix في تصنيعها مع بعض الإضافات حسب الاستخدام أو التطبيق و منها،
النوع الشفاف Transparent OLED
هذا النوع تكون الشاشة شفافة بالكامل و تستطيع الرؤية خلالها ، ويتم هذا عن طريق جعل طبقة الكاثود والأنود و القاعدة من مادة بلاستيكية شفافة ، وتصنع باستخدام تقنية Active Matrix أو Passive Matrix، يستخدم هذه النوع في شاشات التوجيه بالطائرات الحربية و بدأ يستخدم في بعض شاشات التوجيه بالسيارات جزء مدمج في الزجاج الأمامي.
النوع القابل للطي ( المرن ) Foldable OLED
النوع القابل للطي ، و بنفس فكرة العمل السابقة لكن يتم استخدام طبقة الكاثود والأنود و القاعدة من مادة بلاستيكية مرنة و قد تكون شفافة أيضا، و تصنع أيضا باستخدام تقنية Active Matrix أو Passive Matrix، وتستخدم في تصنيع أجهزة المحمول و المساعدات الشخصية الرقمية و أجهزة تحديد المواقع و التي تكون مقاومة للكسر و الخدش ، كما يطور لها تطبيق للاستخدام في صناعة الملابس.
مزايا تقنية الشاشات OLED
في عام 2009 حدثت طفرة في عالم تصنيع شاشات التلفاز عالي الوضوح HDTV بقيام LG و Samsung بإدخال إضائة LED بدل من أضائة CCFL في تصنيع شاشات الكريستال السائل ، لكن تعتبر شاشات OLED هي المرحلة القادمة و مستقبل صناعة الشاشات عالية الوضوح ولأنها تمتاز بالجمع بين مميزات الشاشات الكريستال السائل LCD و شاشات البلازما Plasma و تتلافى الكثير من عيوبهما.
عيوب تقنية الشاشات OLED
بالطبع لابد من وجود عيوب او نقاط ضعف بتقنية OLED - الكمال لله وحده – تتركز نقطة الضعف الرئيسية لشاشات OLED في العمر الافتراضي ، لأن الطبقة المصدرة للون الأزرق ينتهي عمرها الافتراضي أسرع من الطبقات الأخرى مما يعرض الألوان و الصور للتشوه مع الوقت ، لكنه يجري العمل حالياً لتطوير المواد العضوية المستخدمة للحصول على عمر افتراضي أطول و يقود هذه الإبحاث كلا من سامسونج Samsung و سوني Sony.
نقطة الضعف الثانية لتقنية OLED هي ارتفاع استهلاك الطاقة في حال احتواء الصور على اللون الأبيض بشكل كبير ، كلما ذادت كثافة اللون الأبيض في الصور زاد استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ.
مستقبل التقنية
هل يمكن ان نرى في القريب شاشات تلفزيون بحجم 60 بوصة و سمك لا يزيد عن سنتيمتر واحد ، هل يمكن ان نرى شخص يشاهد الأخبار ثم يقوم بطي الشاشة كالجرائد ويضعها في حقيبته ؟. نعم يمكنك هذا و أكثر ، تقنية OLED تقنية واعدة للغاية و هي تمر حالياً بمرحلة ما قبل النضوج الكامل ، الأبحاث مستمرة على قدم وساق ، النماذج الأولية من تطبيقاتها كشاشات تلفزيون أو كمبيوتر بدات في الظهور، بل بالفعل توجد العديد من المنتجات التي تحوي شاشات تعمل بتقنية OLED ، من المتوقع ان تتضاعف كمية المنتجات المعتمدة على هذه التقنية ثلاثة أضعاف خلال عام 2012 و ستضاعف مرة أخرى خلال عام 2013،
في هذا المقال سنتعرف على تقنية مختلفة و رائعة في تصنيع شاشات العرض عالية الوضوح HDTV وهي تقنية OLED، لكن قبل أن نبدأ أود أن نتعرف بشكل مختصر على تاريخ هذه التقنية وبداياتها ؟
مصطلح OLED هو اختصار إلي organic light emitting diode أو الدايود العضوي الباعث للضوء، وبعيداً عن المصطلح الغريب هي تقنية ثورية تستخدم خواص بعض المواد العضوية التي التي يمكنها إصدار الضوء في حال تعرضها لفرق جهد كهربي و قد تمت أول اكتشاف لتلك الخواص ببعض المواد العضوية في خمسينيات القرن الماضي بجامعة نانسي بفرنسا ، و في عام 1987م بمعامل شركة كوداك تشكلت ملامح تقنية OLED بشكلها المعروف و توالت الأبحاث و النظريات على المواد العضوية الباعثة للضوء و أشهرها التي قدمها الدكتور/ آلان هيجر و فريقه و التي منح على أساسها جائزة نوبل في الكيمياء عام 2000 م عن البوليمرات الموصلة للكهرباء ، ومن بعدها بدأت العديد من الشركات في تصنيع النماذج الأولية من شاشات عرض تستخدم هذه التقنية .
مع الاحتفاظ بالفارق تتشابه تقنية OLED مع تقنيات عمل شاشات الكريستال السائل و شاشات البلازما في بعض النقاط مما يجعلها تجمع بين العديد من مميزاتهما و تتلافى أكثر عيوبهما، ولاكتشاف هذا دعنا نتعرف على كيفية عمل تلك التقنية؟
كيف تعمل تقنية OLED ؟
الدايود العضوي الباعث للضوء هو مادة عضوية – بوليمر - لها القدرة على إصدار الضوء عند تعرض جزيئاتها لفرق جهد كهربي ( تشبه تقنية البلازما في ميزة إصدار الضوء و لكنه تستهلك مقدار قليل من الطاقة أقل من شاشات الكريستال السائل )، تتكون شاشة العرض المصنوعة من OLED الدايود العضوي الباعث للضوء من عدة طبقات و هي تمتاز بسمكها الرفيع جدا- قد يصل لبعض ملليمترات،
مما تتكون شاشة OLED ؟
- القاعدة Substrate و هي قد تكون مصنوعة من البلاستيك او الزجاج أو شريحة الألومونيوم Foil وظيفتها هي دعم باقي الطبقات – وقد تكون هذه الطبقة صلبة أو مرنه .
- الأنود – يكون شفاف - ويستخدم لنزع الإلكترونات – مما ينتج فجوات سالبة بالطبقة الموصلةConductive layer.
- الطبقات العضوية وهي تتكون من جزيئات او بوليمرات عضوية
- الطبقة الموصلة Conducting layer هذه الطبقة تصنع من جزيئات بلاستيك عضوية مثل مادة البولي أنيلين Polyaniline.
- الطبقة المشعة أو الباعثة للضوء Emissive layer تصنع أيضا من جزيئات بلاستيك عضوية ولكن من مادة مختلفة هي مادة البولي فلورين PolyFluorene و في هذه الطبقة يتم انتطلاق الفوتونات الضوئية و تتحكم في لون الضوء .
- الطبقة الموصلة Conducting layer هذه الطبقة تصنع من جزيئات بلاستيك عضوية مثل مادة البولي أنيلين Polyaniline.
- الكاثود – قد يكون شفاف أو مصمت – يقوم الكاثود بإضافة أو حقن الإلكترونات السالبة داخل الطبقة المشعة عند تطبيق التيار الكهربي.
طريقة عمل الشاشة OLED و كيف تتكون الصورة التي نراها ؟
طبقاً للمكونات التي في الأعلى عند تطبيق التيار الكهربي على الشاشة OLED – يكون اتجاه سريان التيار الكهربي من الكاثود الي الأنود – معلومة التيار الكهربي هو تحرك أو تدفق للإلكترونات سالبة الشحنة ،
- تتحرك الإلكترونات من الكاثود الي الطبقة المشعة و يملئ الطبقة المشعة بالإلكترونات .
- بنفس الوقت يقوم الأنود بسحب إلكترونات من الطبقة الموصلة مخلفاً فجوات أو فراغات اليكترونية ، التي طبيعياً تحتاج لملأها بالإلكترونات ،
- عند هذه النقطة تتحرك الإلكترونات من الطبقة المشعة لتلاقي الفجوات أو الفراغات من الطبقة الموصلة و ينتج عن هذا التلاقي تحرير للطاقة في صورة فوتونات ضوئية و هي التي تصدر الضوء.
- لون الضوء المنطلق يعتمد على نوع جزيئات المادة العضوية في طبقة الإشعاع و باستخدام أنواع معينة من المادة العضوية يتم التحكم في الألوان و بالتالي تظهر الصورة المكونة على الشاشة.
أنواع الشاشات OLED
هناك عدة أنواع الشاشات OLED مصنفة بناء على طريقة التصنيع ، لا يختلف أي من هذه الأنواع عن تكوين طبقات لشاشة OLED السابقة ، الفرق كله يكون في كيفية تطبيق هذا التكوين تبعاً للاستخدام المراد للشاشة .
Passive Matrix OLED
يمتاز هذا النوع بسهولة تصنيعه و يستخدم في صناعة الشاشات ذات الأحجام الصغيرة مثل أجهزة PDAs و يعيبه استهلاكه العالي للطاقة مقارنة بالأنواع الأخرى، و فيه تكون طبقتي الانود والكاثود مكونة من شرائح رفيعة للغاية و متعامدة على بعضها ، وينتج من تقاطعهما نقاط بيكسل Pixel يصدر منها الضوء و تستخدم دائرة كهربية لتحدد أي النقاط Pixels يصدر منها الضوء من خلال التحكم في شدة الضوء.
Active Matrix OLED
هي تعرف اختصاراً AMOLED ، و في هذا النوع تكون طبقة الأنود والكاثود كاملتين و لكن تحت طبقة الأنود توكد طبقة رقيقة من الترانزستورات TFT على شكل مصفوفة ن هي التي تتحكم بالتيار الكهربي وبشدة الاضائة وتكوين الصورة لكل نقطة Pixel، يمتاز هذا النوع باستهلاك اقل للطاقة و يمتلك معدل إنعاش Refresh Rate أسرع لذا يصلح هذا النوع لتصنيع شاشات العرض عالية الوضوح و شاشات الكمبيوتر
تعمد الأنواع الأخرى على تقنية Active Matrix أو Passive Matrix في تصنيعها مع بعض الإضافات حسب الاستخدام أو التطبيق و منها،
النوع الشفاف Transparent OLED
هذا النوع تكون الشاشة شفافة بالكامل و تستطيع الرؤية خلالها ، ويتم هذا عن طريق جعل طبقة الكاثود والأنود و القاعدة من مادة بلاستيكية شفافة ، وتصنع باستخدام تقنية Active Matrix أو Passive Matrix، يستخدم هذه النوع في شاشات التوجيه بالطائرات الحربية و بدأ يستخدم في بعض شاشات التوجيه بالسيارات جزء مدمج في الزجاج الأمامي.
النوع القابل للطي ( المرن ) Foldable OLED
النوع القابل للطي ، و بنفس فكرة العمل السابقة لكن يتم استخدام طبقة الكاثود والأنود و القاعدة من مادة بلاستيكية مرنة و قد تكون شفافة أيضا، و تصنع أيضا باستخدام تقنية Active Matrix أو Passive Matrix، وتستخدم في تصنيع أجهزة المحمول و المساعدات الشخصية الرقمية و أجهزة تحديد المواقع و التي تكون مقاومة للكسر و الخدش ، كما يطور لها تطبيق للاستخدام في صناعة الملابس.
مزايا تقنية الشاشات OLED
في عام 2009 حدثت طفرة في عالم تصنيع شاشات التلفاز عالي الوضوح HDTV بقيام LG و Samsung بإدخال إضائة LED بدل من أضائة CCFL في تصنيع شاشات الكريستال السائل ، لكن تعتبر شاشات OLED هي المرحلة القادمة و مستقبل صناعة الشاشات عالية الوضوح ولأنها تمتاز بالجمع بين مميزات الشاشات الكريستال السائل LCD و شاشات البلازما Plasma و تتلافى الكثير من عيوبهما.
- أقل سمكاً و وزناً من الشاشات الأخرى سواء Plasma أو LCD كما تمتاز بخاصية المرونة والشفافية ،
- تحتوي على مصدر للضوء ، أفضل إضاءة من LED و تستهلك طاقة أقل بكثير من كافة انواع الشاشات الأخرى.
- إمكانية تصنيعها بإحجام كبيرة أسهل بكثير و اقل تكلفة من أنواع الشاشات الحالية .
- تمتلك زوايا رؤيا كبيرة و درجات ألوان عميقة و تباين و معدل إنعاش و زمن استجابة أفضل بكثير من LCD و تقترب من البلازما بل وتتخطاها في بعض الأحيان.
- تستهلك طاقة اقل من البلازما و الكريستال السائل.
عيوب تقنية الشاشات OLED
بالطبع لابد من وجود عيوب او نقاط ضعف بتقنية OLED - الكمال لله وحده – تتركز نقطة الضعف الرئيسية لشاشات OLED في العمر الافتراضي ، لأن الطبقة المصدرة للون الأزرق ينتهي عمرها الافتراضي أسرع من الطبقات الأخرى مما يعرض الألوان و الصور للتشوه مع الوقت ، لكنه يجري العمل حالياً لتطوير المواد العضوية المستخدمة للحصول على عمر افتراضي أطول و يقود هذه الإبحاث كلا من سامسونج Samsung و سوني Sony.
نقطة الضعف الثانية لتقنية OLED هي ارتفاع استهلاك الطاقة في حال احتواء الصور على اللون الأبيض بشكل كبير ، كلما ذادت كثافة اللون الأبيض في الصور زاد استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ.
مستقبل التقنية
هل يمكن ان نرى في القريب شاشات تلفزيون بحجم 60 بوصة و سمك لا يزيد عن سنتيمتر واحد ، هل يمكن ان نرى شخص يشاهد الأخبار ثم يقوم بطي الشاشة كالجرائد ويضعها في حقيبته ؟. نعم يمكنك هذا و أكثر ، تقنية OLED تقنية واعدة للغاية و هي تمر حالياً بمرحلة ما قبل النضوج الكامل ، الأبحاث مستمرة على قدم وساق ، النماذج الأولية من تطبيقاتها كشاشات تلفزيون أو كمبيوتر بدات في الظهور، بل بالفعل توجد العديد من المنتجات التي تحوي شاشات تعمل بتقنية OLED ، من المتوقع ان تتضاعف كمية المنتجات المعتمدة على هذه التقنية ثلاثة أضعاف خلال عام 2012 و ستضاعف مرة أخرى خلال عام 2013،
