14.05.2017

1

POLİMER MALZEMELER

Doç. Dr. Atilla EVCİNAfyon © 2017

ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE

IŞIK YAYAN ORGANİK DİYOTLAR(OLED)

LED NEDİR ?

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

2

LED NEDİR ?• Açılımı “Light Emitting

Diode” yani “Işık Yayan Diyot” anlamına gelmektedir.

• Yarı iletken malzemelerdir.• Ana maddeleri silikondur. • Üzerinden akım geçtiğinde

foton açığa çıkararak ışık verirler.

• Değişik açıda ışık verecek şekilde üretilebiliyorlar.

DİYOT NEDİR ?

DİYOT NEDİR ?

• Diyotlar, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır.

• Diğer bir deyimle, bir yöndeki dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır.

DİYOT NEDİR ?

• Direncin küçük olduğu yöne "doğru yön" , büyük olduğu yöne "ters yön" denir. Diyot sembolü, aşağıda görüldüğü gibi, akım geçiş yönünü gösteren bir ok şeklindedir.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

3

ORGANİK

YARI İLETKENLER

Organik Yarı İletkenler• Mikroelektronik devre elemanlarının ve

devrelerin üretiminde geleneksel kristal yapıya sahip yarıiletkenler yerine bazı organik malzemeler (polimerlerin) kullanılabilir.

• Bununla birlikte gerek üretim teknolojileri gerekse kullanım alanları bakımından yepyeni olanaklar ortaya çıkmıştır.

Organik Yarı İletkenler• Bunlar; esnek, basılabilir,dokunabilir tüm

devre ve sistemlerin gerçekleştirilmesi ile, insan-elektronik sistem ara yüzleri konusunda sağlık, savunma, v.b. bir çok alanda yepyeni uygulamalar gelişmiştir.

• Organik yarıiletkenlerin somut bir uygulama alanı olarak son yıllarda ışık veren organik diyotlar (organik LED’ler) ortaya çıkmıştır.

İLK FENOMEN

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

4

İlk Fenomen• OLED’in dayandığı fikir; ilk kez 1965 yılında

araştırmacılar tarafından, Aromatik bir bileşen olan antrasenin iki elektrot arasına yerleştirildiğinde yaydığı mavi ışıkla başlamıştır.

• Kimyacıların henüz tam olarak açıklayamadıkları bu olay ise 1987 yılında Kodak laboratuarlarında geliştirilen ilk OLED’lerin temelini oluşturmuştur.

Ve...İlk AdımYirmi yıllık bir araştırmanın ardından organik

elektolüminesanlar sahnedeler! İlk önce bilimadamları mavi, kırmızı, yeşil ya da sarı renkiçinde ışık yayan başta plastik monomerlerve polimerler olmak üzere organikbileşenlerden oluşan bir palet oluşturdular.

Monomer : Büyük moleküllerin hidrolizi sonucu oluşan en küçük yapı birimi.

Polimer :Monomerlerin bir araya gelerek oluşturdukları büyük moleküllerdir

Lüminesans: Bazı maddelerin, ısısı değişmeksizin elektromanyetik ışınımyaymasıdır Işıldama olarak da bilinir.

OLED NEDİR

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

5

OLED NEDİR• Işık yayan diyot(LED)

familyasının son türü "Organic Light Emitting Device" ya da "Organic Light Emitting Diode" açılımına sahiptir.

• "Organic Electroluminescent Device" (OEL) olarak da anılır.

OLED NEDİR• OLED'ler çoğunlukla

düz ekran için kullanılmaktadır. LCDteknolojisine alternatif olarak sunulmaktadır.

• LCD ekranlarda olduğu gibi bunlar için arkadan aydınlatma gerekmez. OLED'ler genelde cam üzerinde üretilirler ancak plastik ve kıvrılabilir malzeme üzerinde olabiliyorlar.

OLED YAPISI

OLED YAPISIMetal Katot

Elektron taşıyıcı tabaka

Organik yayıcı

Taşıyıcı tabaka

ITO Anot

Cam Altlık

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

6

Oled Yapısı

• OLED’in sırrı adından da anlaşılacağı gibi "organik" denilen moleküllerden üretilmesinden kaynaklanıyor; bu esnek moleküllerin kimyası karbon ve hidrojen iskeletine dayanıyor.

Oled Yapısı

• Yani Mineral, tuz ve metal kristallerine dayanan LED’lerden farklı bir yapıya sahiptir. Sonuç olarak OLED 1 mm. kalınlığındaki katmanlar şeklinde üretiliyor. Bu da aydınlatmada şimdiye kadar benzeri görülmemiş yeniliklerin yolunu açıyor.

Bir Oled Şu Parçalardan Oluşur• 1.Alt tabaka – taşıyıcı/kasa (Plastik, cam veya

ince metal levhalardan yapılabilir) OLED ünitesini taşır.

• 2.Anot (saydam): Cihaza elektrik akımı verildiğinde elektronları uzaklaştırarak “elektron boşlukları” oluşturur. Çevirenin notu: Bir atom bir elektronunu kaybettiğinde, elektronun terk ettiği alan diğer elektronlar için bir çekim alanı haline gelir. Bu çekim alanlarına “elektron hole / elektron boşluğu” denir.

• 3.Organik tabaka: Organik moleküllerden veya polimerlerden yapılmıştır.

Bir Oled Şu Parçalardan Oluşur• 4.İletken tabaka: Organik plastik moleküllerden

yapılmıştır. Anottan elektron boşlukları nakleder. (Bu tabakanın yapımında polyaniline kullanılır.)

• 5.Işık yayan tabaka: İletken tabakada kullanılandan farklı organik plastik moleküllerden yapılmıştır. Katottan elektron nakleder. Işık bu tabakada üretilir. (Bu tabakada kullanılan polimer, ‘polyfluorene’dir.)

• 6.Katot: OLED’in cinsine göre saydam ya da opak olabilir. Katot, cihaza elektrik akımı verildiğinde anota doğru elektron enjekte eder.OLED ışığı nasıl yayar? OLED’ler, LED’lerdekine benzeyen bir yol ile ışık üretirler.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

7

ÇALIŞMA PRENSİPLERİ

Çalışma Prensipleri• Bir organik LED alt tabakaya

(substrate) ek olarak anot ve katot uçlardan oluşmaktadır.

• Bu iki tabaka yayıcı (emissive) ve iletken tabakalar olarak adlandırılır.

• Bu tabakaların her biri organik molekül ya da polimerlerden oluşmuştur.

• Bu bileşenleri diğer genel organik bileşenlerden ayıran özellikse bunların elektriksel iletkenliğe sahip oluşudur.

• Bu bileşenler sahip oldukları iletkenlik seviyelerine göre yalıtkandan iletkene doğru sınıflandırılmaktadır. Bu nedenle organik yarı iletkenler olarak adlandırılırlar.

Çalışma Prensipleri

• OLED boyunca gerilim uygulandığında anot katoda göre pozitif yüklenir ve aygıt boyunca akım oluşur.

• (Konvansiyonel, yayılan) Akımın yönü anottan katoda doğrudur, bu yüzden elektronlar katottan anoda doğru akarlar.

• Böylece katot yayıcı tabakaya elektrot verir ve anot iletken tabakadan elektrot çeker. (Aslında bu anodun iletken tabakaya boşluk (hole)vermesiyle aynı şeydir.)

Çalışma Prensipleri

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

8

Çalışma Prensipleri

• Kısa bir zaman sonra yayıcı tabaka negatif yüklü elektronlar açısından zenginleşecek ve iletken tabakada da pozitif yüklü boşluklar (hole) artacaktır.

• Zıt yüklerin doğal eğilimi nedeniyle bu ikisi birbirlerini çekecektir.

Çalışma Prensipleri

• Organik yarıiletkenlerde inorganik yarıiletkenlere göre tam ters bir durumla boşlukların hareketi elektronların hareketinden fazladır.

• Bu yüzden, iki yük birbirlerine doğru hareket ederken rekombinasyonları yayıcı tabakada görülür.

• Bu rekombinasyona bağlı olarak elektronların enerji seviyelerinde bir azalma oluşur ve bu azalma radyasyon yayılımı ile görünür bölgedeki frekans dağılımı tarafından karakterize edilir.

Çalışma Prensipleri

ÇALIŞMA PRENSİPLERİ

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

9

• Anot katoda göre negatif potansiyele koyulursa aygıt çalışmaz.

• Çünkü bu durumda anot boşlukları katotsa elektronları kendine çekecektir.

• Bu yüzden de elektron ve boşluklar birbirinden uzaklaşacak ve rekombinasyon gerçekleşmeyecektir.

Çalışma Prensipleri

• Çok ince ekranlar yapılabilmesine olanak vermesi• Güç tüketiminin çok düşük olması• İzlenme açısının çok geniş olması• Gösterebildiği renk skalasının (colour gamut)

LCD'den çok daha geniş ve CRT'ye yakın olması• Ağırlıkça hafif olması• Tepki süresinin LCD'ye göre 1000 kat mertebesinde

daha kısa olması (milisaniyeler yerine mikrosaniyeler)• Kontrast oranının yüksek olması ve backlight

kullanılmaması sayesinde gerçek siyahayaklaşılabilmesi.

• Üretim prosesinin LCD'ye göre önemli ölçüde dahabasit olup, daha az adım içermesi

• Kendinden ışık yayma özelliği sayesinde backlight(CCFL ya da LED) gerektirmemesi

•

OLED ÇEŞİTLERİ

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

10

1- Pasif Matrix Oled (PMOLED)• Katot şeritlere organik

tabakalara ve anot şeritlerine sahiptir.

• Anot şeritler katot şeritlere dikey ayarlanır. Katot ve anodun kesişme noktası, ışığın yayıldığı yer olan pikselleri meydana getirir.

• Dışardan gelen devre hangi piksellerin açık kalacağını ve hangi piksellerin kapalı kalacağını belirleyerek seçilmiş olan anot ve katot şeritlerini akıma katar.

• PMOLED lerin yapılması kolaydır. Ancak OLEDlerin diğer çeşitlerinden daha fazla enerji tüketirler.

• bunun temel sebebi dış devre için gerekli olan güçtür. PMOLED ler en çok yazı ve şekillerde verimlidir.

• Daha çok mp3 oynatıcı, PDA lar ve cep telefonları gibi küçük ekranlı aletlerde kullanılır.

1- Pasif Matrix Oled (PMOLED)

PMOLED EKRAN ÖRNEĞİ

2- Aktif Matrix Oled (AMOLED)• İnce film transistor

düzenlemesine sahiptir.• Bu düzenleme hangi

piksellerin görüntü vermek için açık kalacağını belirleyen devredir.

• AMOLED ler PMOLED lerden daha az güç tüketirler. Çünkü ince film transistor sergisi dışarıdan gelen devreden daha az güç gerektirir. Bu yüzden onlar büyük görüntüler için verimlidir.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

11

• Büyük görüntüler için verimlidir.• AMOLED ler aynı zamanda video için

uyumlu daha hızlı canlandırma oranına sahiptir. AMOLED lerin en iyi kullanımı bilgisayar ekranlarında, dev ekran televizyonlarda, elektronik işaret ve reklam panolarındadır.

2- Aktif Matrix Oled (AMOLED)

Amoledler 4 Katmandan Oluşur

• Anot katmanı• Organik katman• Katod katmanı• Devre katmanı

AMOLED Ekranların Avantajları• Mükemmel parlaklık• Mükemmel renkler ve kontrast• Üretimi ucuz• İnce, hafif ve dayanıklı• Hızlı tepki süreleri

Esnek formlarda üretilebiliyorlar• Yüksek görüntülenme açıları• Katlanabilme özellikleri sayesinde

nakliye giderleri düşüyor

Amoled Evrakların Dezavantajları• AMOLED ekranlar Organik LED’ler

kullanılarak üretildiğinden, onların sorunlarından da muzdaripler.

• AMOLED ekranların ömürleri düşük çünkü Organik LED’ler zamanla parlaklıklarını kaybediyor. Özellikle de mavi tonları.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

12

Amoledlerin Kulanımı• Şu anda AMOLED kullanımı özellikle cep

telefonlarında yaygınlaşıyor, bu akımdada Samsung başı çekiyor: Omnia 2,OmniaPro, SCH-W760, Jet S8000, M8910Pixon, S5050, SGH I7500 son zamanlardaçıkan AMOLED ekranlı ceptelefonlarından bazıları.

• Microsoft’un yeni PMP’si Zune HD deAMOLED ekranla gelecek. Piyasayaçıkmak üzere olan iRiver E200deöyle. Nokia N86‘da, AMOLED ekranlı birtelefon.

İLGİLİ TEKNOLOJİLER

• PLED Teknolojisi: Polymer Light Emitting Diode (Polimer Işık Yayıcı Diyot)

• TOLED Teknolojisi: Transparent Organic Light-Emitting Device (Şeffaf Organik Işık Yayıcı Aygıt)

• SOLED Teknolojisi: Stacked Organic Light-Emitting Device (Yığın Işık Yayan Diyot)

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

13

PLED Teknolojisi• Polimer Işık-yayıcı diyotlar (PLED)

yapılarında üzerinden elektrik akımı aktığında çevresine ışık yayan electroluminescent iletken polimerini barındırırlar.

• Bu yapı Cambridge Display Technologytarafından geliştirilmiş olup, aynı zamanda Işık-yayıcı-polimerler olarak da bilinir (LEP).

PLED Teknolojisi• Bu yapı, ince bir film

olarak kullanılmaktadır. Bu sayede çok düşük güçlerle de tam spektrumda ışık yayabilirler.

• Yapı kullanılırken herhangi bir şekilde bir vakum oluşturulmasına gerek yoktur, zira ışık yayıcı materyal substrata inkjet yazıcıların kullandığı tekniğe benzer bir şekilde eklenir.

PLED Teknolojisi• Substrat PET gibi esnek ve ucuz

malzemelerden seçilebilir. Bu sayede, esnek PLED yapıları ucuza mal edilebilir.

• PLED‘ in yapısında kullanılan tipik yapılara örnek olarak, poly(p-phenylene vinylene) ve poly (fluorene) türevleri gösterilebilir.

• Substrata yapıların eklenmesi sırasında bu polimerlerin dış bağlarının yerleşimi yayılan ışığın dağılımını etkiler. Ayrıca söz konusu PLED‘ in yaydığı ışığın kararlılığı ve çözünürlüğü üzerinde de etkileri mevcuttur.

TOLED Teknolojisi• Bu yapılar sadece-üst-

uçtan, sadece-alt-uçtan ve hem-alt-hem-üst-uçtan olmak üzere üç şekilde ışıyabilecek şekilde tasarlanmışlardır.

• Bu sayede kontrastı artırarak, yoğun günışığında ışığın görünürlüğünü sağlar.

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

14

SOLED Teknolojisi• Bu yapılar LCD ve CRT‘

de görülen değişik ışık tayflarının yan yana dizilmesinden ziyade, temel renkler olan kırmızı, yeşil ve mavi ışığı bir arada verebilecek alt-piksel yapıların bir araya getirilmesi ile oluşturulmuştur.

• Bu çözünürlüğü arttırırken, görüntü kalitesini oldukça iyileştirir...

OLED’ de Kullanılan Malzemeler

• Genelde anot malzemesi olarak indiyum kalay oksit (ITO) kullanılmaktadır.

• Bu malzeme görünür ışıkta şeffaf olup boşlukların polimer tabakasına geçişini arttıran yüksek çalışma fonksiyonuna (high work function) sahiptir.

• Metaller, örneğin alüminyum ve kalsiyum elektrotların polimer tabakaya geçişini artıran düşük çalışma fonksiyonuna (low work function) sahip olmalarından dolayı yaygın olarak katot olarak kullanılırlar.

Kullanım Alanları• OLED’ler bize katlanabilen bir gelecek vaat

ediyor. LCD’lerden daha yüksek bir dikey tazeleme oranıyla işleyen OLED’ler, gözü yormayan yepyeni “incecik ekranlar” anlamına geliyor. Örneğin, uçakta dokunmatik ekranı dizinize serer ve film izlersiniz! Bu yeni bilgisayarların sadece kalın ekranlara değil, kablolara da ihtiyacı kalmayacak!

• Bu yeni aydınlatma yöntemi sayesinde esnek televizyon ekranları, ışıklı duvarlar ya da camlar, gerçek anlamda elektronik gazeteler üretilebilecek...

KULLANIM ALANLARI

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

15

AVANTAJLARI

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

16

AVANTAJLARI• Sıvı kristal

ekranlardan daha parlak bir görüntü sunan OLED’ler, daha ince ve çok daha az enerji harcıyor.

• İki narin cam plaka arasına sıvı kristali sandviç yapmak gerekmediğinden çok daha sağlam.

AVANTAJLARI

• Tahminlerin aksine, seri üretime geçilmesi halinde, çok ucuza mal edilebilecek olan OLED’lerin en büyük avantajı, şehir elektriğine ihtiyaç duymayacak kadar düşük enerji kaynakları ile çalışabilmesi.

• Elektrik kesildiğinde, OLED’leri yakmak için küçük bir jeneratör yeterli oluyor

AVANTAJLARI• OLED’ler hem daha ucuz oldukları hem de

günlük yaşamımızda kullandığımız düşük tüketimli lambalardan daha üstün bir performans sergiledikleri için evlerde önemli bir elektrik tasarrufu sağlayabilecekler.

• Ancak OLED’lerin özelliği yalnızca enerji tasarrufu da değil. Bunlar herhangi bir yüzeyi tam anlamıyla ışıklandırabiliyorlar! Bu da ampul ve neona dayanan kent aydınlatmalarında devrim yaratabilir.

GELECEK !!!• Amerikan ordusu, Arizona Devlet

Üniversitesi’ne 50 milyon dolarlık bir Ar-Gebütçesi yarattı ve karşılığında bukalemun gibirenk değiştiren askeri kamuflajlar bekliyor!

• OLED’ler bize katlanabilen bir gelecek vaatediyor. LCD’lerden daha yüksek bir dikeytazeleme oranıyla işleyen OLED’ler, gözüyormayan yepyeni “incecik ekranlar” anlamınageliyor. Örneğin, uçakta dokunmatik ekranıdizinize serer ve film izlersiniz! Bu yenibilgisayarların sadece kalın ekranlara değil,kablolara da ihtiyacı kalmayacak!

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

14.05.2017

17

GELECEK !!!• Bilgisayar ekranlarının yanı sıra, işlemcileri de

esnetebilir miyiz? Dünyanın önde gelen elektronik devre şirketleri artık buna yönelik çalışmalar yapıyor.

• Tümüyle esnek bir bilgisayarın sırrı, elektronik devreleri plastik filme basmakta yatıyor. İşlemcileri kâğıt gibi basabilmek, bilgisayarların daha da yaygınlaşması anlamına geliyor. Bunlara, son kullanma tarihini geçen besinler için renk değiştiren ambalajlar, ölçüsüzce kullanıldığını doktora haber veren ilaç kutuları ve elbise niyetine giyilen bilgisayarlar da dahil…

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)