Prečo OLED?
Elektroluminiscenčné diódy (LED) sú elektronické prvky ktoré sa využívajú ako zdroj svetla. LED prvky majú nesporne veľa výhod oproti iným zdrojom svetla ako sú halogénové alebo xenónové výbojky. Môžu byť výrazne menšie a taktiež spotrebujú menej energie. Avšak ich využitiu napríklad pre displeje telefónov, tabletov alebo televízorov bráni ich vysoká cena polovodičov v ktorých sa generuje svetlo po pripojení elektrického napätia na LED. Pri hľadaní nových polovodičových materiálov ktoré by sa dali použiť pre LED prvky a boli by lacnejšie ako používané polovodiče vedci skúšali všetky dostupné materiály, ale bez veľkého úspechu. Prevratný zlom vo výskume nastal až keď dvaja vedci Tang a Van Slyke pracujúci vo forme Kodak skúsili použiť polymér, organickú molekulu ktorá niektorými vlastnosťami pripomínala štandardné polovodiče, namiesto štandardného polovodiča a takto pripravený organický LED prvok svietil. Vtedy sa začala písať moderná história „organických LED“, teda OLED prvkov. Organické materiály ktoré mali polovodičové vlastnosti sa stali centrom záujmu rôznych laboratórií a sú známe ako „organické polovodiče“. Ďalší výskum v oblasti OLED prvkov nám priniesol OLED displeje ktoré dnes zvyčajne nájdete pod označením AMOLED (to AM je skratka pre aktívnu maticu OLED prvkov). Takéto displeje oproti štandardným LCD displejom dosahovali až neuveriteľné vlastnosti. Priemerná spotreba energie bola iba zlomok oproti LCD displejom a schopnosť vypnúť ľubovoľný bod na obrazovke nám dala možnosť dosiahnuť nekonečný kontrast (rozdiel vo svietivosti medzi „bielym“ a „čiernym“ bodom na displeji). Okrem toho sa otvorili úplne nové možnosti vytváranie OLED prvkov. Už nebolo nutné používať drahé a náročné plazmatické a vákuové technológie, ale výrobný postup sa natoľko zjednodušil že sa OLED prvok dá vyrobiť dokonca aj doma. Dnes už vieme vyrobiť OLED displeje ktoré majú doteraz nevídané vlastnosti. Sú mechanicky ohybné, takže môžete mať displej ktorý pohodlne zložíte a dáte do vrecka. Sú priehľadné, takže môžete mať SMART okná ktoré sa ako zázrakom zmenia na displej. Dosahujú extrémne rozlíšenie viac ako 10.000 bodov na štvorcový palec a tak umožňujú displeje novej generácie pre virtuálnu realitu. Nevieme čo všetko nás ešte čaká, ale každý rok nám odhaľujú nové tajomstvá a sú pre nás svetlou budúcnosťou.
Nosíme elektroniku – elektronika v textíliách
Elektronika je vedná oblasť ktorá si našla svoje uplatnenie v každodennom živote. Áno, uľahčuje nám život. Vďaka elektronike ľudstvo urobilo nesmierne veľký pokrok v minulom storočí. Pred sto rokmi ľudia začali objavovať tajomstvá polovodivých materiálov. Elektronika bola vtedy ešte v plienkach, preto asi nikoho neprekvapí že prvé elektronické prvky boli veľké a ťažké a viac pripomínali závažie ako výsledok zložitého výskumu. Akonáhle boli v polovici minulého storočia objavené elektronické prvky ako sú tranzistory tak sa rozbehol závod v ich uplatnení. Každý ich chcel použiť a ukázať aké elektronické zariadenia by sa dali pripraviť. Rádiá a radary boli extrémne zaujímavé pre leteckú dopravu, ale narazili na vážny problém. Tieto zariadenia boli tak ťažké že lietadlo ledva vzlietlo zo zeme. Vtedy vznikla snaha o miniaturizáciu, teda o zmenšovanie prvkov. Prenositeľnosť elektronických zariadení sa stala základnou podmienkou ich využitia. Tak ako v minulosti lietadlá nedokázali odniesť výkonné počítače a zariadenia, tak aj my sa dnes trápime s tým kam odložíme mobilný telefón, tablet, alebo notebook. Aj keď sme dokázali výkonné elektronické zariadenie a počítače zmenšiť do malej krabičky, ale to je len prvý krok k tomu aby sme dosiahli to čo nazývame nositeľnou elektronikou. Výskum a vývoj v elektronike má veľa oblastí a jednou z nich je aj vytvorenie elektroniky ktorú by sme mohli nosiť v tričku alebo kabáte bez toho aby nás ľubovoľne obmedzovala. Predstavte si že idete bicyklovať a vaše tričko vám bude robiť vášho osobného trénera, bude robiť záznam EKG, v prípade že sa ochladí tak vás začne zohrievať a ak by sa začalo stmievať tak sa na ňom rozsvietia výstražné symboly aby vás bolo vidno. Sci-fi? Nie. Len komplikovaný výskum. Nahradenie káblov a drôtov elektricky vodivými textíliami nebolo jednoduché a ani rýchle. Ale dnes už máme oblečenie vám pomôže odľahčiť sa od nepríjemných zariadení.
Vytlač si svoj obvod – tlačená elektronika
Elektronika bola za posledné desaťročia stimulom pre vývoj vysoko moderných a precíznych technológií. Dnes už dokážeme vyrobiť tranzistory 8 nanometrovou technológiou. Teda v rozmeroch 100.000 krát menšími ako je hrúbka ľudského vlasu. Ale tieto technológie si vyberajú aj svoju daň. Výroba nových čipov je nesmierne drahá a začína obmedzovať ich použitie. Predstavte si že idete do kníhkupectva a kúpite si knihu za 50 euro. Ak by ste ju zabudli zaplatiť tak pri odchode vás zastaví alarm ktorý spustí malá nálepka na obale knihy. Tomuto malému zariadeniu hovoríme rádiofrekvenčný identifikátor, skrátene RFID. A teraz si predstavte že by takéto nálepky mohli byť na každom tovare. Prídete do potravín, zoberiete si do nákupného košíka čo chcete a potom bez čakania v rade sa pri odchode z obchodu zosnímajú všetky položky a vy už len jednoducho zaplatíte. Pekná predstava, ale čo tomu bráni? Cena týchto RFID čipov. Ak takýto čip stojí 1 euro tak sa ho oplatí dať na kabát alebo knihu za 100 euro, ale ak by ste ho dali na krabicu mlieka za 50 centov, tak je to neprimerane drahé. A práve tu nastupujú nové technológie. Predstavte si že namiesto toho aby ste použili super presnú technológiu kreslenia elektrónovým lúčom si elektronický obvod jednoducho vytlačíte na atramentovej tlačiarni. Nielenže by to bolo jednoduchšie, ale bolo by to aj oveľa lacnejšie lebo nepotrebujete drahé vákuové technológie. Nemožné? Nie, dnes je to už realita. Objavenie nových nanočasticových materiálov alebo molekulárnych materiálov umožnilo vytvorenie atramentov ktorých vlastnosťami nahradia štandardné kovy a polovodiče. Výroba elektronických prvkov a obvodov tak prestáva byť výsadou významných výskumných a priemyselných centier ale stáva sa dostupnou prakticky pre každého. Chceš si navrhnúť a vytlačiť vlastný obvod? V pohodlí domova? Už každý z nás môže konkurovať veľkým globálnym firmám. Tlačená elektronika tak predstavuje úplne inovatívny prístup ku elektronike kde vďaka novým materiálom je možné využitie elektronických zariadení v našom každodennom živote.
Fotovoltika – energia Slnka
Slnko hrá v našom živote nezastupiteľnú úlohu. Vždy pre nás predstavovalo nielen začiatok dňa, ale prinášalo život do prírody. Bez slnka by zanikol život na zemi. Je pre nás nevyčerpateľným zdrojom energie čo v dobe klimatickej krízy začína mať oveľa väčší význam. Zásoby fosílnych palív ako sú uhlie, ropa a zemný plyn sa pomaly vyčerpávajú a stojíme pred neľahkou úlohou ako pokračovať. Aj preto sa v poslednej dobe naša pozornosť upriamuje na využitie slnka ako nového a čistého zdroja energie. V prírode je to jednouché. Rastliny využívajú zelené farbivo nazývané chlorofyl, aby energiu slnečného žiarenia premenili na energiu v chemických väzbách. Ľudia však potrebujú elektrickú energiu a preto sa vedci zamerali na priamu premenu energie slnečného žiarenia na elektrickú energiu, takzvaný fotovoltický jav. V polovici minulého storočia bol na kremíku ako prvom polovodiči pozorovaný fotovoltický jav a okamžite sa tento druh obnoviteľného zdroja energie stal centrom záujmu výskumných laboratórií. Dnes už máme fotovoltické elektrárne ktoré dokážu nahradiť uhoľné elektrárne spaľujúce uhlie. Výroba elektrickej energie tak môže prebiehať bez škodlivých emisií, ťaženia uhlia v baniach a ničenia životného prostredia pri ekologických katastrofách keď ropa unikne do mora. Aj keď fotovoltika má ešte svoje úskalia, tak predstavuje viac ako len plnohodnotnú náhradu pre fosílne palivá. Aj vo fotovoltike ešte stále napreduje výskum a každý rok sa dosahujú nové prvenstvá. Výskumníci zvyšujú účinnosť premeny slnečnej energie na elektrickú, znižujú výrobné náklady, ale taktiež hľadajú spôsoby ako urobiť slnečné články ohybné alebo polopriehľadné. Otvárajú sa nám tak doteraz nevídané možnosti s fotovoltickými panelmi ako polopriehľadnou fóliou na oknách budov alebo ako flexibilnou nášivkou na batohu.
Porozprávajme sa o displejoch. Čo je LED, QLED, a OLED?
Ak by ste v týchto dňoch navštívili obchod so spotrebnou elektronikou tak na vás v oddelení s televízormi budú svietiť nápisi ako LED, OLED alebo QLED. Ale čo to vlastne znamená? Začnime od začiatku. Asi viacerí poznáme technológiu obrazoviek z tekutých kryštálov, skrátene LCD (z angl. liquid-crystal display), ktorá sa nám zdá zastaralá a nahradili ju práve tie vyššie spomínané skratky. Pri LCD televízoroch bolo podsvietenie obrazovky pomocou výbojky a obraz sa vytváral stmavnutím tekutých kryštálov po priložení elektrického napätia. Inak povedané, každý bod na televízore bol svetlý alebo tmavý podľa toho aké elektrické napätie sme dali na tekuté kryštáli v tom bode. Keďže podsvietenie bolo bielym svetlom, tak farba každého bodu bola určená farebným filtrom vloženým pred tekuté kryštáli. Táto technológia mala svoje problémy hlavne v malej životnosti výbojky ktorá podsvecovala obrazovku. Práve preto sa návrhári a konštruktéri rozhodli použiť niečo s vyššou životnosťou a výbojku nahradili elektroluminiscenčnými diódami. Skratka LED predstavuje elektroluminiscenčnú diódu (z angl. light-emitting diode), teda elektronický prvok ktorý dokáže svietiť. Nedajte sa však pomýliť, LED televízor predstavuje stále ten istý LCD televízor, len podsvietenie je pomocou LED prvkov namiesto nespoľahlivej výbojky. Technológia LED prvkov však neumožňovala ich využitie priamo ako svietiacich bodov na obrazovke, keďže spájanie LED prvkov do veľkej plochy bolo nemožné bez toho aby neboli pozorovateľné hranice medzi nimi. Významným pokrokom bolo objavenie organických materiálov mali polovodičové vlastnosti, takzvaných organických polovodičov. S ich nástupom na scénu sa podarilo vyrobiť organické LED, skrátene OLED. Nová OLED technológia okrem iného priniesla možnosť vytvárania miniatúrnych OLED prvkov uložených vedľa seba na veľkej ploche. Inak povedané, otvorili sa nám dvere ku výrobe OLED displejov kde každý svietiaci bod obrazovky predstavoval jeden OLED prvok. Oproti dovtedy známym LED televízorom nová technológia poskytla lepšiu vernosť zobrazenia farieb alebo možnosť nekonečného kontrastu, teda čierna farba bola naozaj čierna a nie len tmavo šedá. Nevýhodou ale bola vyššia cena oproti technológií LED televízorov. Preto bola navrhnutá alternatíva vo forme vylepšených LED televízorov kde sa farebné filtre nahradili novým materiálom nazývaným kvantové body. Kvantový bod je polovodič vo veľkosti niekoľkých nanometrov, takže vďaka svojej veľkosti sa odrazu uplatňujú efekty kvantovej fyziky a získava úplne nové vlastnosti ktoré závisia od jeho veľkosti. Kvantové body sa dajú využiť pre premenu bieleho svetla na vybranú farbu bez toho aby sa výrazne strácala intenzita svetla tak ako je to pri farebných filtroch. Technológia QLED televízorov (z angl. quantum dot LED) tak poskytla oproti LED televízorom lepšie zobrazenie farieb a vyšší jas a kontrast bez toho aby neúmerne navyšovala cenu.
