Органический светодиод что это

Что такое OLED-дисплеи и правда ли это — прорыв на рынке экранов

OLED — это органические светодиоды, которые самостоятельно испускают свет при прохождении через них электрического тока. На английском эта аббревиатура расшифровывается как Organic Light Emitting Diod.

Если переводить на русский язык, получатся светоизлучающие органические дисплеи. Органические — не значит «живые». Здесь под органикой подразумеваются углеродсодержащие полимеры, которые фосфоресцируют, если через них пропустить ток. Причем светятся они тем ярче, чем больше тока на них подать. Если ток не подавать вовсе, свечения не будет.

Технология OLED превзошла LCD и LED по многим показателям. До недавнего времени матрицы на основе органических светодиодов встречались только в смартфонах и телевизорах. В 2020 году выпуск ноутбуков с OLED-дисплеями начала компания ASUS.

Чем OLED отличается от LED и LCD

• Ключевое отличие OLED-экранов от более распространенных жидкокристаллических вариантов в том, что LCD или LED требуют внешней подсветки. Такие дисплеи состоят из множества слоев, в результате чего толщина устройств увеличивается.

Собственно, эти слои нужны в том числе для того, чтобы вместить подсветку: для минимизации объема ее принято размещать по бокам. В более простых вариантах LСD-экран светится весь: по сути, экран превращается в одну большую лампу, которая светит пользователю прямо в глаза.

OLED-экранам такая подсветка не требуется: как только на устройство подается ток, нужные диоды начинают светиться без дополнительного стимулирования. «Нужные» — определяющее слово при описании OLED-технологии.

Поскольку в LCD и LED светятся не конкретные пиксели, а подсветка под группами пикселей, даже кристально черный экран будет немного засвеченным — «сероватым». В OLED светятся исключительно те пиксели (диоды), что должны. В результате контрастность OLED-дисплеев может достигать миллиона к одному, в то время как LED-варианты предлагают тысячу к одному.

• Масса устройства. Если LED-дисплеям нужно уместить внутрь всю «начинку», то в OLED слоев меньше. Поэтому они оказываются легче и тоньше. Этот параметр особенно важен для больших настенных телевизоров и ноутбуков: более легкие ноутбуки проще носить с собой. А легкие настенные телеэкраны проще закрепить на стене.
• Энергопотребление. LCD и LED-экраны расходуют электричество всегда, поскольку подсветка необходима каждую секунду работы. OLED позволяет тратить меньше ватт.
• Возможность согнуть экран. Формирование OLED-дисплея из тысяч маленьких диодов позволяет придать ему любую форму: например, полукруга в случае с большими телевизорами. Производители смартфонов помещают OLED-экран на кромки телефонов — получается, что дисплей словно «налезает» на боковые грани телефона.
• Есть и еще одно свойство, которое отличает OLED от жидкокристаллических экранов предыдущего поколения: скорость реакции диодов. Правда, заметить отсутствие запаздываний на OLED-дисплеях можно разве что при просмотре спортивных трансляций или сцен драк в боевиках, где картинка очень быстро меняется.

Большинство современных гаджетов, будь то телевизоры, ноутбуки или смартфоны, оснащаются LED-экранами. Но в премиальном сегменте OLED уже победил: такие дисплеи ставят на самые продвинутые модели.

Цветопередача LCD- и OLED-экранов (Фото: ASUS)

«Процесс разработки технологии дисплеев сам по себе небыстрый. Как показывает практика, от момента создания до массового использования проходит 30–40 лет, — рассказал директор по маркетингу ASUS в России, странах СНГ и Балтии Влад Захаров. — Массовое распространение OLED-технологии происходит в данный момент: в ближайшие несколько лет все только и будут говорить про OLED».

Почему OLED показывает четче, чем плазма

В середине 2000-х годов стандартным ЖК-дисплеям уже была альтернатива — плазменные экраны. Десять лет назад они давали более четкое изображение, чем LCD, и считались прорывной технологией. В 2014-м история зашла в тупик: производители посчитали развитие плазменных экранов нерентабельным и прекратили выпуск всех таких устройств.

Сейчас телевизоры с плазменным экраном можно купить с рук, так как некоторые все же считают, что такие экраны до сих пор предлагают лучшее качество изображения. На деле жидкокристаллические дисплеи проделали большой путь, и даже современные LCD-экраны успели превзойти плазменные экраны.

Разница качества изображения ЖК- и OLED-дисплеев (Фото: ASUS)

Все дело в размере пикселя. Чем он мельче, тем большее разрешение может получить сколь угодно маленький экран. Технология плазменных дисплеев подразумевает определенный размер пикселя, который при всем желании не может уменьшиться. Это незаметно в гигантских экранах во всю стену, но становится критически важным при выборе компактного телевизора или ноутбука.

Причина в том, что каждый пиксель в плазменных экранах представляет собой сечение трубки, в которую закачан инертный газ. Этот газ находится в четвертом агрегатном состоянии — плазмы, — откуда и берется название. Такие трубки нужно компактно разместить под поверхностью дисплея. Получается, что в небольших размерах плазменные экраны не могут выдавать столь же четкое изображение, как OLED и даже LCD-дисплеи 2020-х годов, — у «плазмы» крупнее пиксель.

OLED или IPS: что выбрать

IPS — это не альтернативная технология, а тип матрицы ЖК-дисплеев. По сути все IPS-дисплеи — это те же LED-экраны, которые рассеивают приходящий свет, в то время как OLED-экраны свет излучают.

Цветопередача ЖК- и OLED-дисплеев при одинаковом уровне яркости (Фото: ASUS)

Преимущества OLED в сравнении с IPS:

• OLED-экраны обычно тоньше и легче, чем IPS;
• контрастность OLED может быть на несколько порядков выше, чем у IPS;
• OLED тратит меньше электричества, чем устройства с IPS;
• все IPS-экраны строго плоские. OLED можно сделать и плоским, и изогнутым;
• в OLED пиксели расположены ближе к экрану, поэтому под углом изображение искажается меньше, чем на IPS-дисплеях.

Недостатки OLED в сравнении с IPS

• Срок службы. У каждого пикселя есть определенная длительность эксплуатации, и если каждый будет светиться самостоятельно, то рано или поздно наступит выгорание. Разумеется, IPS тоже не вечен, но при сопоставимой интенсивности использования IPS должен прослужить дольше.

Отдельные производители придумали, как обойти это ограничение. «Для OLED-дисплеев не рекомендуется использовать статическое изображение элементов на продолжительный период времени — это поможет избежать проблемы выцветания, — говорит Влад Захаров. — С нашей стороны во всех OLED-ноутбуках будет предустановлен черный скринсейвер с анимацией в виде мыльных пузырей. Это будет защищать экран в моменты, когда ноутбуком не пользуются».

• Воздействие на зрение. Люди с высокой чувствительностью зрачков могут заметить мерцание OLED. Такое мерцание вызвано большей частотой смены кадров: пиксели чаще гаснут и загораются, и глазам становится сложно это воспринимать. Усталость глаз возникает далеко не у каждого обладателя OLED-устройства, но все же об этом стоит помнить при выборе между IPS и OLED.

OLED и AMOLED: в чем разница

AMOLED — топовая разновидность OLED-дисплеев. Если OLED — это целый класс, то AMOLED — подвид, идеально подходящий для тачскринов. Особенность AMOLED в том, что к стандартным слоям OLED-дисплея здесь добавлен дополнительный пласт: активная матрица из тонкопленочных транзисторов — почти такая же, как в IPS-дисплеях. А значит, AMOLED объединяет в себе преимущества IPS и классического OLED.

Слой транзисторов позволяет «запомнить» информацию, которая необходима для поддержания совместимости пикселей. В результате четкость изображения повышается. Побочным эффектом становится утолщение экрана, а также риск разгерметизации: если транзисторный слой AMOLED «отклеится» от основного OLED-дисплея, экран быстро растеряет все возможности по цветопередаче.

AMOLED «на максималках» — это SuperAMOLED. Здесь активную матрицу из кремниевых транзисторов соединяют с остальными пластами дисплея, и разгерметизация не страшна. Поэтому если стоит выбор между OLED и AMOLED, то второй вариант даст выигрыш в качестве картинки, зато первый позволит избежать риска внезапного выцветания. Если же нужно выбрать между OLED и SuperAMOLED, то последний вариант предпочтителен.

OLED или QLED: плюсы и минусы

QLED — это дисплеи на квантовых точках, то есть на сверхмаленьких носителях заряда размером в несколько нанометров. QLED принято считать следующей ступенью эволюции дисплеев за счет еще более заметного уменьшения размера пикселя, а вместе с этим и повышенной четкости изображения.

При этом в существующих сейчас дисплеях, которые позиционируют как QLED, квантовые точки используют исключительно для подсветки. Они не генерируют изображение самостоятельно. Это значит, что имеющиеся в продаже QLED-устройства — это просто качественное изображение без подлинного прорыва в технологиях. Хорошая альтернатива для OLED, но не более того.

Полноценного QLED-телевизора или QLED-ноутбука не существует до сих пор. Исследования в области квантовых точек ведутся с 1990-х годов, но готового к продаже товара с таким дисплеем никто пока не выпустил.

Компании-гиганты инвестируют в это направление миллиарды долларов и анонсируют появление настоящих QLED-экранов к середине 2020-х годов. В 2011-м компания Samsung показала опытный образец четырехдюймового QLED-дисплея. Смогут ли инженеры довести эту технологию до ума, пока неясно.

Тренды на рынке дисплеев в ближайшие годы

• Замещение LED-дисплеев на более современные OLED-дисплеи. От массового обновления останавливает только цена: по состоянию на 2021 год OLED стоят дороже. Но бурное развитие этой технологии и открытие новых заводов неизбежно приведет к удешевлению — вопрос только в сроках.
• Захват верхней ценовой категории еще более совершенными экранами — такими как TOLED. Это прозрачные экраны, позволяющие легко видеть изображение даже на очень ярком свете.
• Дополненная реальность. Абсолютная прозрачность TOLED-дисплеев позволит крепить их прямо на окна или лобовые стекла автомобилей и при необходимости выводить всплывающие подсказки для водителя при движении по дороге. Технологию также можно будет адаптировать для шлемов: удачная находка для мотоциклистов, летчиков и профессиональных гонщиков.
• Технология microLED. «Эта технология должна решить главный недостаток текущих OLED-панелей: выгорание органических светодиодов. В технологии microLED органический светодиод заменили на микроскопический светодиод из нитрида галлия, который способен проработать намного дольше и не подвержен выгоранию. На ближайшие десять лет у разработчиков microLED стоит главная задача — добиться качественно нового подхода в пайке микроскопических светодиодов, чтобы стало возможным увеличение количества пикселей на дюйм. Соответственно, по качеству строения дисплея microLED сможет догнать OLED. С течением времени стоимость производства microLED снизится настолько, что технология будет конкурировать с OLED-панелями», — рассказал Влад Захаров.
• Еще одна перспективная разработка — PHOLED. В ней задействованы диоды с электрофосфоресценцией ультравысокого КПД. Если классический OLED преобразует в свет всего 25% полученной электроэнергии, то результативность PHOLED стремится к 100%. Следовательно, энергии тратится вчетверо меньше, и образуется колоссальная экономия: как в деньгах, так и в размерах батареи для смартфона или ноутбука.

Но что еще важнее — эффективность PHOLED сделает возможной давнюю мечту фантастов: превращение в дисплей целых стен. Низкое энергопотребление таких диодов позволит покрыть ими, к примеру, стену комнаты и освещать помещение диодами, а не лампочкой. Это изменит сам принцип того, как освещаются дома, и сделает здания со светящимися снаружи стенами привычным атрибутом городского пейзажа.

Технология OLED

Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров. При подаче на анод положительного относительно катода напряжения, поток электронов протекает через прибор от катода к аноду. Таким образом катод отдает электроны в эмиссионный слой, а анод забирает электроны из проводящего слоя, или другими словами анод отдает дырки в проводящий слой. Эмиссионный слой получает отрицательный заряд, а проводящий слой положительный. Под действием электростатических сил электроны и дырки движутся навстречу друг к другу и при встрече рекомбинируют. Это происходит ближе к эмиссионному слою, потому что в органических полупроводниках дырки обладают большей подвижностью, чем электроны. При рекомбинации происходит понижение энергии электрона которое сопровождается выделением (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным. Прибор не работает при подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения. В этом случае дырки движутся к аноду, а электроны в противоположном направлении к катоду, и рекомбинации не происходит.
В качестве материала анода обычно используется оксид индия легированный оловом. Он прозрачный для видимого света и имеет высокую работу выхода, которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Для изготовления катода часто используют металлы, такие как алюминий и кальций, так как они обладают низкой работой выхода, способствующей инжекции электронов в полимерный слой.

Классификация по способу управления

Существуют два вида OLED-дисплеев — PMOLED и AMOLED. Разница заключается в способе управления матрицей — это может быть либо пассивной матрицей (PM) или активной матрицей (AM).

В PMOLED-дисплеях используются контроллеры развертки изображения на строки и столбцы. Чтобы зажечь пиксель, необходимо включить соответствующую строку и столбец: на пересечении строки и столбца пиксель будет излучать свет. За один такт можно заставить светиться только один пиксель. Поэтому чтобы заставить светиться весь дисплей, необходимо очень быстро подать сигналы на все пиксели путем перебора всех строк и столбцов. Как это делается в старых ЭЛТ (электроно-лучевых трубках).

Дисплеи на базе PMOLED получаются дешевыми, но из-за необходимости строчной развертки изображения не возможно получить дисплеи больших размеров с приемлемым качеством изображения. Обычно размеры PMOLED-дисплеев не превышают 3″ (7,5 см)

В AMOLED-дисплеях каждый пиксель управляется напрямую, поэтому они могут быстро воспроизводить изображение. Размеры AMOLED-дисплеев могут иметь большие размеры и на сегодня уже созданы дисплеи с размером 40″ (100 см). Производство AMOLED-дисплеев дорогое из-за сложной схемы управления пикселями, в отличие от PMOLED-дисплеев, где для управления достаточно простого контроллера.

Классификация по светоизлучающему материалу

В настоящее время в основном развиваются две технологии, показавшие наибольшую эффективность. Различаются они используемыми органическими материалами это микромолекулы (sm-OLED) и полимеры (PLED), последние делятся на просто полимеры, полимерорганические соединения (POLED), и фосфоресцирующие(PHOLED). О последних немного по подробнее. PHOLED используют принцип электрофосфоресценции, чтобы преобразовать до 100 % электрической энергии в свет. К примеру, традиционные флуоресцентные OLED преобразовывают в свет приблизительно 25-30 % электрической энергии. Из-за их чрезвычайно высокого уровня эффективности энергии, даже по сравнению с другим OLED, PHOLED изучаются для потенциального использования в больших дисплеях типа телевизионных мониторов или экранов для потребностей освещения. Интересно, что технология OLED способна значительно повысить качество LCD панелей, поскольку перспективной технологией подсветки для них является технология PHOLED (PHosphorescent Organic Light Emitting Diode). По данным компании Universal Display Corporation применение PHOLED диодов увеличивает яркость панелей в четыре раза.

Схемы цветных OLED дисплеев
Первыми появились OLED дисплеи на основе микромолекул, однако они оказались слишком дорогостоящими, поскольку изготавливались с помощью вакуумного напыления.

Первый шаг к созданию полимерных дисплеев был сделан в 1989 году, когда ученым Кембриджского университета удалось синтезировать особый полимер – полифениленвинилен. Дисплеи этого типа могут быть получены путем нанесения полимерных материалов на основу специальным струйным принтером. Иногда такие дисплеи называют LEP (Light-Emitting Polymer). Основа может быть гибкой с радиусом изгиба 1 см и менее.

Однако на сегодняшний день по сроку службы и эффективности приборы на основе микромолекул опережают приборы LEP. Сравнительные характеристики долговечности и эффективности излучения для двух технологий OLED дисплеев приведены ниже.

Существуют три схемы цветных OLED дисплеев:

* схема с раздельными цветными эмиттерами;
* схема WOLOD+CF (белые эмиттеры + цветные фильтры);
* схема с конверсией коротковолнового излучения.

Самый простой и привычный вариант – обычная трехцветная модель, которая в технологии OLED называется моделью с раздельными эмиттерами. Три органических материала излучают свет базовых цветов – R, G и B. Этот вариант самый эффективный с позиции использования энергии, однако, на практике оказалось довольно сложно подобрать материалы, которые будут излучать свет с нужной длиной волны, да еще с одинаковой яркостью.

Второй вариант реализуется гораздо проще. Он использует три одинаковых белых эмиттера, которые излучают через цветные фильтры, однако он значительно проигрывает по эффективности использования энергии первому варианту, поскольку значительная часть излученного света теряется в фильтрах.

В третьем варианте (CCM – Color Changing Media) применяются голубые эмиттеры и специально подобранные люминесцентные материалы для преобразования коротковолнового голубого излучения в более длинноволновые – красный и зеленый. Голубой эмиттер, естественно, излучает «напрямую». У каждого из вариантов есть свои достоинства и недостатки:

Другие виды OLED дисплеев

TOLED — прозрачные светоизлучающие устройства TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) — технология, позволяющая создавать прозрачные (Transparent) дисплеи, а также достигнуть более высокого уровня контрастности.
Прозрачные TOLED-дисплеи: направление излучения света может быть только вверх, только вниз или в оба направления (прозрачный). TOLED может существенно улучшить контраст, что улучшает читабельность дисплея при ярком солнечном свете.
Так как TOLED на 70 % прозрачны при выключении, то их можно крепить прямо на лобовое стекло автомобиля, на витрины магазинов или для установки в шлеме виртуальной реальности… Также прозрачность TOLED позволяет использовать их с металлом, фольгой, кремниевым кристаллом и другими непрозрачными подложками для дисплеев с отображением вперед (могут использоваться в будущих динамических кредитных картах). Прозрачность экрана достигается при использовании прозрачных органических элементов и материалов для изготовления электродов.
За счёт использования поглотителя с низким коэффициентом отражения для подложки TOLED-дисплея контрастное отношение может на порядок превзойти ЖКИ (мобильные телефоны и кабины военных самолетов-истребителей). По технологии TOLED также можно изготавливать многослойные устройства(например SOLED) и гибридные матрицы (Двунаправленные TOLED TOLED делает возможным удвоить отображаемую область при том же размере экрана — для устройств, у которых желаемый объём выводимой информации шире, чем существующий).

FOLED (Flexible OLED) — главная особенность — гибкость OLED-дисплея (Демонстрация гибкого OLED-дисплея от SONY). Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны, и OLED-ячеек и герметичной тонкой защитной пленки — с другой. Преимущества FOLED: ультратонкость дисплея, сверхнизкий вес, прочность, долговечность и гибкость, которая позволяет применять OLED-панели в самых неожиданных местах. (Раздолье для фантазии — область возможного применения OLED весьма велика).
Staked OLED — принципиально новое решение от UDC – Staked OLED, сложенные OLED-устройства. Основной особенностью новой технологии является размещение R-ячеек (G-, B-) в вертикальной (последовательно), а не в горизонтальной (параллельно) плоскости, как это происходит в ЖКИ-дисплее или электронно-лучевой трубке. В SOLED каждым элементом подпиксела можно управлять независимо. Цвет пиксела может быть отрегулирован при изменении тока, проходящего через три цветных элемента (в нецветных дисплеях используется модуляция ширины импульса). Яркостью управляют, меняя силу тока. Преимущества SOLED: высокая плотность заполнения дисплея органическими ячейками, посредством чего достигается хорошее разрешение, а значит, высококачественная картинка.(В SOLED-дисплеях в 3 раза улучшено качество изображения в сравнении с ЖКИ и ЭЛТ).

Преимущества в сравнении c LCD-дисплеями

* меньшие габариты и вес
* отсутствие необходимости в подсветке
* отсутствие такого параметра как угол обзора — изображение видно без потери качества с любого угла
* мгновенный отклик (на порядок ниже, чем у LCD) — по сути полное отсутствие инерционности
* более качественная цветопередача (высокий контраст)
* более низкое энергопотребление при той же яркости
* возможность создания гибких экранов

Яркость. OLED дисплеи обеспечивают яркость излучения от нескольких кд/м2 (для ночной работы) до очень высоких яркостей — свыше 100 000 кд/м2, причем их яркость может регулироваться в очень широком динамическом диапазоне. Так как срок службы дисплея обратно пропорционален его яркости, для приборов рекомендуется работа при более умеренных уровнях яркости до 1000 кд/м2. При освещении LCD-дисплея ярким лучом света появляются блики, а картинка на OLED-экране останется яркой и насыщенной при любом уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).

Контрастность. Здесь OLED также лидер. OLED-дисплеи обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD 1300:1[источник не указан 71 день], CRT 2000:1)
Углы обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения.
Энергопотребление. Энергопотребление OLED дисплеев в полтора раза ниже, чем LCD. Энергопотребление PHOLED(англ.) ещё ниже.
Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени человечество увидит расцвет данной технологии.

Но технология не стоит на месте и впереди новое поколение OLED

Светодиоды на основе квантовых точек. Сразу отметим, что сильными сторонами QDLED-устройств (Quantum Dot LED — светодиод на квантовых точках) являются высокая яркость, невысокая стоимость производства, широкий диапазон цветов. Уже почти сразу после изобретения нового типа светодиодов им предрекают отличные перспективы стать основой для дисплеев мобильных аппаратов («наладонников», мобильных телефонов и пр.), и даже крупноформатных телевизионных панелей.

Под квантовой точкой ученые подразумевают особую полупроводниковую структуру, которая ограничивает движение электронов сразу в трех измерениях. Применительно к светодиодам на квантовых точках использовалась следующая вариация: селенид кадмия образует «ядро», а в качестве ограничивающей «оболочки» выступает сульфид цинка. Главными «действующими лицами» в данном случае являются электроны, которые при переходе с высокого энергетического состояния на более низкое испускают фотоны, за счет чего и образуется свечение точки. Довольно прост и механизм изменения цвета свечения светодиода — необходимо лишь изменить размеры квантовой точки, что приводит к изменению и длины волны света. Таким образом, рассчитав необходимые размеры полупроводниковой структуры возможно создать светодиоды красного, оранжевого, желтого, или зеленого цветов. Еще одним преимуществом устройств высочайшая яркость — до 9000 Кд/кв. м. К примеру, яркость современных дисплеев не превышает значения в 500 Кд/кв. м. То есть разработка позволяет повысить соответствующий параметр на порядок. Более того, технология позволяет легко повысить яркость светодиодов — всего лишь формированием нескольких квантовых точек.

В конце выкладываю видео для сравнения свойств TFT и OLED дисплеев.

Что такое microLED и почему это круто? Разбор

Уже не первый год утечки кричат, что Apple инвестирует много миллионов долларов в компании по разработке дисплеев на основе microLED.

Многие аналитики, в том числе анонимный китайский инсайдер @L0vetodream, заявляли в Твиттере, что в Apple Watch Series 6 будет совершенно новый дисплей, но этого не произошло.

Возможно виноват COVID-19, который затормозил процессы в технологической сфере и уже по новым данным нам известно, что новый тип дисплеев, microLED, мир увидит в гаджетах от яблочной компании не раньше 2023 года и, возможно, в совершенно новом гаджете!

Прошу не путать с miniLED, хоть названия и похожи — разница колоссальная. Сегодня мы заглянем в настоящее будущее дисплеев и разберемся во всём, как вы любите.

Почему не развивать дальше OLED?

Прежде чем отправиться в будущее давайте разберемся с проблемами настоящего. Сейчас идет эпоха OLED, но мы по-прежнему миримся с некоторыми болячками данных экранов: выгорание, время отклика, яркость, да и энергопотребление неплохо было бы понизить! И часть из этих проблем ушла бы в прошлое с уменьшением числа светодиодов!

Вы спросите, а почему нельзя было дальше развивать OLED просто уменьшая светодиоды? Дело в том, что если уменьшить размер элемента — снизится количество производимого света. А если повысить мощность, чтобы компенсировать уменьшение света — увеличится энергопотребление и нагрев, что в разы снизит срок службы органических соединений, который на фоне неорганических и так слишком мал.

Получается, что OLED в тупике — но почему же microLED видится как единственная правильная альтернатива и какие же продукты с этими экранами стоит ждать в первую очередь?

Что такое microLED?

Хоть о технологии мы услышали недавно — microLED начали создавать ещё в далёком 2000-ом году, два профессора в Канзасском государственном университете — Хунсин Цзян и Цзинюй Линь. Все эти 20 лет технология совершенствовалась. Если всё начиналось с простых несенсорных панелей с буквально несколькими субпикселями, крошечными огоньками красного, зелёного и синих цветов, то теперь это уже настоящее “поле” из миллионов таких огоньков.

К слову, только в 2011 году группа учёных наконец преодолела планку разрешения 640 на 480 пикселей в формате Video Graphics Array или VGA, где были хромовые синие и зеленые микродисплеи, способные передавать видео. Основная сложность в процессе создания таких дисплеев заключается в том, что. microLED использует очень маленькие светодиоды субпикселей, тех самых: RGB. Их размеры составляют порядка 5 микрон, у OLED размеры выше в разы красный – 64 на 46 мкм, зелёный – 95 на 15 мкм, синий – 95 на 49 мкм. (порядка 5 микрон в сравнении с миллиметровыми пикселями LED).

Кроме того время их отклика вместе с тем в разы меньше. И это один из первых бонусов, о котором мы еще поговорим подробнее.

Копнем глубже, и разберемся из чего же делаются и те, и другие светодиоды ведь именно материалы стали ключом к уменьшению размера.

MicroLED в отличие от OLED в качестве пикселей использует не органические светодиоды, а диоды на основе нитрида галлия, который широко используется для создания светодиодов полупроводниковых лазеров и сверхвысокочастотных транзисторов, в общем, для всего того, где нужна высокая точность и резкость. Такие диоды очень малы — около одной десятой толщины человеческого волоса!

В чём главный плюс в microLED от того, что используется неорганический светодиод?

Да в том, что он просто не выцветает в процессе использования, как его органический конкурент OLED.

Чтобы было проще понять, представьте: на солнце лежат две футболки — одна из 100% хлопка, а вторая синтетическая. Так вот та, что выполнена из натурального хлопка, выцветет или выгорит, а синтетическая продолжит лежать как ни в чём не бывало. Примерно то же происходит и с дисплеями — у OLED при длительном использовании будет постепенно проявляться те самые “выцветшие” пиксели, вы их заметите по жёлтому оттенку на дисплее.

microLED придёт на смену OLED?

А теперь посмотрим что же мы получим при переходе от OLED к MicroLED. Внимание на табличку.

В итоге мы получаем: более высокую яркость, эффективность, скорость, высокую термостабильность и контрастность.

Так, например, компания LuxVue, купленная Apple, в какой-то момент сообщила, что разработанная ею технология в девять раз ярче, чем OLED и LCD!

Да-да, вы не ослышались, Apple уже купила компанию по производству microLED! То есть уже с 2023 года в гаджетах из Купертино могут стоять собственные microLED-матрицы.

Продукты на microLED

Но если не заглядывать в будущее, что мы имеем сегодня на microLED?

Первым, кто попытался (именно попытался) представить технологию microLED свету, была компания Sony и их телевизор Crystal LED Display в 2012 году. В нём компания использовала всего 6,22 миллиона микросветодиодов, но исходя из тех показателей, что были заложены в модели, контрастность изображения по сравнению с ЖК-дисплеями стала в 3,5 раза выше, цветовой диапазон в 1,4 раза выше, углы обзора составляли более 180 градусов, а также вышло более низкое энергопотребление (менее 70 Вт) по сравнению с моделями на LCD.

“Лёд тронулся” благодаря Sony, но у телевизора безусловно присутствовали “детские болезни”, а главное, дисплей был целиком воспроизведён из одного “куска” microLED-панели, а не был модульным, как это предусматривается изначально.

Но прошло 5 лет, и Samsung ответила Sony, выпустив 146-дюймовый дисплей под названием “Стена”. И здесь корейская компания уже продемонстрировала возможность “собирать” экран под свои нужды и по необходимым размерам.

Хочешь небольшой телевизор с microLED на кухню? Да запросто! А, хочешь из тех же “частей” дособрать огромный телевизор в гостиную? Легко! Похоже, что использование модульного подхода становится промышленным стандартом для производства больших экранов.

Но увы, даже такой подход слишком дорого обходится потенциальному массовому покупателю — чего уж говорить, “Стена” выставлялась на продажу исключительно под заказ и ценник на них составлял от 490 000 долларов, а заканчивался на отметке в 1,68 млн долларов! И это без учёта налогов.

Почему же так дорого и где другие гаджеты с microLED-ом?

“Трудности” microLED

Технология хоть и новая, но трудности с выходом на массовый рынок всё те же, что и когда-то были и с OLED-ом. Всё дело в том, что производить в огромных количествах на первых порах и под каждого конкретного производителя (той же Apple) и его гаджеты, очень трудно!

Заводов ещё слишком мало, производство не такое масштабное, отсюда и цена! Сейчас, когда OLED-дисплеи стали массовыми цена постепенно опускается всё ниже и ниже, а сами дисплеи проверены временем, производителям проще сделать выбор в пользу имеющихся технологий.

Но уже сейчас сами создатели технологии microLED заявляют: “В связи с быстрым прогрессом, достигнутым в последнее время в этой области, вопрос уже не в том, сможет ли microLED, а в том, когда данные дисплеи проникнут на массовые рынки для различных применений”. Получается, это уже вопрос времени!

Будущее с microLED Какие же устройства будут первыми массовыми юзерами microLED-а?

Еще раз упоминая доклад по этой технологии, процитирую: “В настоящее время microLED находится под пристальным вниманием почти всех крупных компаний в области технологий для умных часов, смартфонов, умных очков, приборных панелей и пико-проекторов и 3D/AR/VR дисплеев”.

Почему именно эти области? Говоря о часах или Apple Watch, которые часто всплывали в слухах — там важнейшими параметрами являются энергопотребление и яркость — microLED даст прирост по обоим пунктам.

iPhone само собой перейдет на microLED, но тут нужно будет обеспечить огромные объемы производства. Что действительно интересно — загадочные Apple Glass могут также стать носителем microLED, на это даже намекает схематичное изображение в том самом докладе, оно перед вами.

Другое подтверждение далее по тексту: microLED “был исследован в качестве источника света для применения в оптогенетике и для связи с видимым светом”.

Если оптогенетика — это перспективное направление в медицине, то вот последняя фраза про “связь с видимым светом” намекает нам, что эти дисплеи, из-за своих конструктивных особенностей, будут использоваться не только в наших смартфонах, но и в умных очках, будь-то VR или AR.

Говоря другими словами, глаз находится в непосредственной близости от экрана и он способен разглядеть рисунок, в то время как расположение диодов OLED бы мешало погружению. У ЖК-дисплеев такой проблемы нет, но там по-прежнему нет и идеального черного. У microLED — маленькие диоды, рисунок будет замечен меньше и черный также идеальный еще и время отклика выше — одни бонусы.

Выводы

Подведём итог. microLED исправляет проблемы OLED, такие как выгорание, у него более высокая яркость и контрастность, а также возможность уменьшать или увеличивать дисплей под свои задачи — модульность. Осталось удешевить производство, чем сейчас и занимаются Apple и Samsung, инвестировав в данную технологию — уже несколько заводов переквалифицировались в производство microLED-дисплеев.

Но это не единственный тип дисплея неизученный нами: еще же есть какой-то miniLED.

• Блог компании Droider.Ru
• Гаджеты
• Видеотехника
• Мониторы и ТВ
• Нанотехнологии

Органический светодиод что это

Несмотря на очевидные успехи OLED-технологии все еще существует много нерешенных проблем, в той или иной степени мешающих ее быстрой и широкой коммерциализации. И сегодня компании и исследовательские центры активно работают над получением более стабильных и более дешевых органических материалов, а также над проблемой увеличения их времени жизни или времени сохранения необходимого уровня яркости излучения органики, работающей в составе дисплеев, ТВ-экранов, осветительной техники и солнечных панелей.

Органические светодиоды (Organic Light-Emitting Diode, OLED) – это диоды, в которых излучающий слой представляет собой органическое соединение. Они состоят из следующих элементов:
подложки (пластиковой, стеклянной, фольги);
катода, инжектирующего электроны в излучающий слой при прохождении тока;
слоев органических материалов, один из которых проводит дырки, инжектируемые анодом, а второй – электроны, инжектируемые катодом, в нем и происходит излучательная рекомбинация носителей заряда;
прозрачного анода, который при прохождении тока инжектирует дырки.
В качестве материала анода обычно используется оксид индия, легированный оловом (ITO). Он прозрачный для видимого света и имеет высокую работу выхода, которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Для изготовления катода часто используют металлы (алюминий и кальций) с низкой работой выхода, но достаточной для инжекции электронов в полимерный слой. В качестве светоизлучающих материалов используются низкомолекулярные органические вещества (sm-OLED) и полимеры. Последние делятся на просто полимеры, полимерорганические (POLED) и фосфоресцирующие (PHOLED) соединения.

В OLED применяются самопроводящие полимеры, которые не требуют легирующих добавок (например, частиц алюминия или сажи). Их проводимость лежит в диапазоне от 10–15 до 10 См/м. Для сравнения: у тефлона и кварца – 10-16 См/м, у кремния – 10-3, у серебра и меди – 108. Таким образом, электропроводящие полимеры по величине проводимости перекрывают диапазон от изоляторов до проводников.
Физический принцип генерации светового излучения OLED основан на явлении электролюминесценции в органических низкомолекулярных соединениях и в полимерах. Сначала появились OLED на основе микромолекул, однако они были слишком дороги, поскольку изготавливались с помощью вакуумного напыления. Первый шаг к созданию полимерных диодов был сделан в 1989 году, когда ученым Кембриджского университета удалось синтезировать особый полимер – полифениленвинилен. Технологически светодиоды могут быть получены нанесением на подложку полимерных материалов специальным струйным принтером.
Области применения органических диодов – дисплеи малых и средних размеров, ТВ-экраны, осветительная аппаратура, солнечные батареи. Преимущества OLED перед плазменными дисплеями: меньшие габариты и масса; более низкое энергопотребление; возможность создания гибких экранов. Преимущества OLED перед ЖК-дисплеями: меньшие габариты и масса; отсутствие необходимости в подсветке; изображение видно без потери качества под любым углом; мгновенный отклик; высокий контраст; возможность создания гибких экранов; большой диапазон рабочих температур – от -40 до 70°C.
Основные характеристики OLED-дисплеев:
яркость. Дисплеи обеспечивают яркость излучения от нескольких кд/м2 до 100 000 и выше, причем яркость может регулироваться в очень широком динамическом диапазоне. Так как срок службы дисплея обратно пропорционален его яркости, рекомендуется работать при более умеренных уровнях яркости – до 1 000 кд/м2;
контрастность. OLED-дисплеи обладают контрастностью 1 000 000:1 (контрастность ЖКД до 2 000:1);
угол обзора. На дисплей можно смотреть с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения;
энергопотребление. OLED имеют энергопотребление в 1,5 раза меньше, чем ЖК-дисплеи. Сама жидкокристаллическая ячейка ток не потребляет, но вспомогательные средства для обеспечения ее работы (драйверы, подсветка) имеют большое энергопотребление.
Главная проблема органических диодов – недостаточное время непрерывной работы. Связана она с тем, что красный и зеленый OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше, чем синий. В результате этого искажается изображение. Но над этой проблемой постоянно работают ученые и разработчики. И сегодня время непрерывной работы синего OLED составляет примерно 20 тыс. ч.
Жесткие требования к такой характеристике, как время непрерывной работы, не распространяются на дисплеи сотовых телефонов, фотокамер, планшетов и иных малых устройств. Для них достаточно в среднем около 5 тыс. ч, что связано с быстрым устареванием моделей аппаратуры. Поэтому в них OLED успешно применяются уже давно.
Надо сказать, что преимущества органических дисплеев с каждым годом становятся более востребоваными, и можно предположить, что в скором времени дисплеи, произведенные по OLED-технологиям, станут доминантными на рынке потребительской электроники. Органические дисплеи встраиваются в телефоны, цифровые фотоаппараты, автомобильные бортовые компьютеры, OLED-телевизоры, выпускаются небольшие OLED-дисплеи для цифровых индикаторов, лицевых панелей автомагнитол, MP3-плееров и т.д.
Существует несколько разновидностей технологий изготовления OLED, которые постоянно развиваются и совершенствуются.
Основные направления исследований разработчиков OLED-дисплеев.
PHOLED (Phosphorescent OLED). Технология разработана Universal Display Corporation (UDC) совместно с Принстонским университетом и Университетом из Южной Калифорнии. Как и все OLED, PHOLED функционируют следующим образом: электрический ток подводится к органическим молекулам, которые испускают яркий свет. Однако в PHOLED используют принцип электрофосфоресценции, что позволяет преобразовывать до 100% электрической энергии в свет (традиционные флуоресцентные OLED преобразовывают приблизительно 25–30%).
Благодаря такой высокой эффективности преобразования энергии технология PHOLED применяется в дисплеях больших размеров и ТВ-экранах. Перспективно использование PHOLED и для освещения: если покрыть стены гигантскими PHOLED-панелями, то можно получить равномерное освещение во всем помещении, в отличие от лампочек, которые распределяют свет неравномерно. К преимуществам PHOLED-дисплеев также можно отнести яркие, насыщенные цвета, достаточно долгий срок службы и малое энергопотребление.
TOLED (Transparent and Top-emitting OLED). Технология позволяет создавать прозрачные (Transparent) дисплеи и достигать высокого уровня контрастности. Так как TOLED на 70% прозрачны при выключении, то их можно крепить прямо на лобовое стекло автомобиля, на витрины магазинов или устанавливать в шлем виртуальной реальности. Прозрачность TOLED позволяет использовать их с металлом, фольгой, кремниевым кристаллом и другими непрозрачными подложками. Поглотитель с низким коэффициентом отражения в подложках TOLED-дисплея значительно повышает контрастность.
Для прозрачных OLED применяют стеклянную подложку (субстрат). Над ней располагается просвечивающий ITO-анод, а затем обычно следуют аморфные органические слои и прозрачный катод. Для изготовления OLED-панели площадью 1 м² требуется примерно только 1 г органических материалов.
FOLED (Flexible OLED) – гибкие OLED-дисплеи. Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны и OLED-ячейки в герметичной тонкой защитной пленке – с другой. Преимущества FOLED: ультратонкий дисплей, сверхнизкая масса, прочность, долговечность и гибкость.
STAKED OLED (SOLED, наборные, сложенные OLED). Технология экрана разработана компанией UDC. В SOLED используется следующая архитектура: изображение подпикселей складывается (красные, синие и зеленые элементы в каждом пикселе) вертикально, а не располагаются рядом, как в ЖК-дисплее или электронно-лучевой трубке. В SOLED каждым элементом подпикселя можно управлять независимо. Цвет пикселя регулируется изменением величины тока, проходящего через три цветных элемента. Яркостью управляют, меняя силу тока. Преимущества SOLED: высокая плотность заполнения дисплея органическими ячейками и, как следствие, – хорошее разрешение, а значит, высококачественное изображение (в SOLED-дисплеях качество изображения в три раза лучше, чем в ЖКИ).
На смену OLED-дисплеям приходят более эффективные и экономичные дисплеи TMOS (Time-Multiplexed Optical Shutter, «оптический затвор с временным мультиплексированием») – технология, в которой используется инерционность сетчатки человеческого глаза.
По типу управления OLED-дисплеи могут быть двух видов. В пассивно-матричных (PMOLED) элементы изображения формируются в точках пересечения перпендикулярных друг другу анодных и катодных полос, а управление осуществляется внешней схемой. Активно-матричные (AMOLED) управляются тонкопленочными полевыми транзисторами, расположенными в виде матрицы под анодной пленкой. Слой TFT формируется из поликристального или аморфного кремния. Для замены TFT разрабатываются органические транзисторы О-TFT (Organic TFT).
Цвет излучения OLED определяется структурой органических молекул. Можно реализовать как основные цвета (красный, зеленый, голубой), так и очень широкий спектр цветовых оттенков белого излучения. Образец OLED c белым излучением, созданный фирмой Osram Opto Semiconductor, при средней яркости 1000 кд/м² обеспечивает световую отдачу 63 лм/Вт, сплошной спектр излучения и хорошую цветопередачу. В лаборатории полупроводниковых технологий Дрезденского университета получен образец белого OLED со световой отдачей 90 лм/Вт. Цветные OLED характеризуются еще бóльшими значениями световой отдачи – до 210 лм/Вт, причем в некоторых опытных образцах зеленых светодиодов яркость достигнута 1500 кд/м².
Требования к величине яркости светодиодов зависят от области их применения: для указателей путей аварийной эвакуации достаточна яркость светящей панели 100 кд/м², а для освещения – не менее 1500–2000 кд/м².
По световой отдаче OLED сегодня уже превосходят компактные люминесцентные лампы. Определенные успехи достигнуты в увеличении срока службы OLED. Если у красных и зеленых образцов при яркости 1000 кд/м² уже достижим срок службы от 50 тыс. до 250 тыс. ч, то у голубых OLED – пока только ≤ 20 тыс. ч.
OLED-технологии постоянно развиваются и появляются новые поколения светодиодов.
Спин-диод. Новый тип органических светодиодов создан профессором физики Университета штата Юта Вали Уордни и научным сотрудником То Нгуеном. Это не просто электронное устройство, которое хранит некоторые данные, закодированные зарядами электронов, а именно спинтронное устройство, в котором спины электронов являются носителями информации.
Органический слой в новом OLED представляет собою полимер с необычным названием «дейтерированный DOO-PPV», который излучает оранжевый цвет, а в электроде из кобальта применен сверхтонкий слой фторида лития.
Появление нового спин-OLED стало возможным благодаря изобретению другого устройства – органического спинового затвора (organic spin valve), о создании которого разработчики нового OLED сообщили в 2004 году.
Органические спиновые затворы состоят из трех слоев: органического слоя («дейтерированный DOO-PPV»), действующего как полупроводник и располагающегося между двумя слоями – металлическими электродами-ферромагнетиками. Один из ферромагнетических металлических электродов изготовлен из кобальта, а другой – из химически сложной субстанции – лантанно-стронциевой окиси магния (lanthanum strontium manganese oxide).
Под воздействием малого напряжения отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные дырки проходят через органический полупроводник. Если к электронам приложить магнитное поле, спины электронов и дырок в полупроводнике можно расположить параллельно или же в противоположных направлениях.
Замена обычного водорода на дейтерий в органическом слое повысило эффективность излучения. А применение сверхтонкого слоя фторида лития на электроде из кобальта позволяет электронам проникать в спиновый затвор с одной стороны, тогда как положительно заряженные дырки попадают в затвор с другой стороны. Эта способность затвора пропускать и электроны, и дырки прямо связана с его свойством испускать видимый свет. Затвор выдерживает работу с токами большей величины и излучает свет, интенсивность которого можно регулировать с помощью магнитного поля, в то время как для других типов светодиодов необходима дополнительная электрическая энергия для увеличения интенсивности светового потока.
Еще одна особенность нового светодиода: если существующие OLED могут излучать свет только одного из трех цветов: красного, синего или зеленого (в зависимости от типа используемого полупроводника), то спиновые светодиоды способны излучать разные цвета, которые соответствуют определенным значениям магнитного поля. Ширина и длина светодиода составляют 300 мкм (что равно суммарной ширине от трех до шести человеческих волос), а высота – около 40 нм (т.е. примерно в тысячу раз тоньше волоса человека).
Однако у технологии есть один большой недостаток: спин-светодиоды работают только при температурах ниже -33°C. Другими словами, технология нуждается в усовершенствовании, чтобы диоды могли работать при комнатной температуре.
Органические светодиоды с применением нанотехнологий созданы учеными из Мичиганского университета как альтернатива лампам накаливания и дневного света.
В обычных органических светодиодах тонкие пленки органического материала под воздействием электрического тока испускают свет. При этом материал светится по всей толщине, и более 60% производимого света не попадает наружу.
В разработанном светодиоде для увеличения эффективности используется специальная двухслойная конструкция. Первый слой представляет собой решетку с нанометровыми ячейками, выполненную из органического материала. Второй слой состоит из нанолинз, каждая из них накрывает ровно одну ячейку. Линзы улавливают свет, который проходил бы внутрь материала, и отражают его.
Световая отдача представленной конструкции около 70 лм/Вт. Для сравнения, этот показатель для обычных ламп накаливания составляет около 15 лм/Вт, а для ламп дневного света – 90 лм/Вт. К преимуществам изобретения следует отнести доступность материалов, из которых оно изготавливается. Так, например, первый слой можно изготавливать из натуральных красителей. Кроме того, новые ОLED не содержат токсичных веществ (лампы дневного света содержат ртуть). По этой технологии могут изготавливаться осветительные панели, которым можно придать любую форму.
Графен в гибком OLED. Потенциально графен идеально подходит для замены прозрачного анода из дорогой окиси олова индия (ITO) при создании прозрачных ОLED. Но, к сожалению, графен обладает одним существенным недостатком (если его применять в органических светодиодах) – он имеет малую величину работы выхода электронов (порядка 4,4 эВ). Это усложняет вывод носителей заряда (дырок) из органического слоя через анод, выполненный из графена. В результате органические светодиоды с графеновым анодом не проводят электрический заряд так, как светодиоды с анодом из ITO. Кроме того, слои графена обладают высоким для подобных применений сопротивлением – более 300 Ом/м2 (для сравнения, сопротивление пленок ITO – 10 Ом/м2).
Решение этой проблемы предложила группа ученых из Pohang University of Science and Technology (POSTECH, Корея). Исследователи нашли способ увеличить работу выхода графена до 6 эВ. Для этого они использовали модификацию поверхности графена водно-дисперсными проводящими полимерными композициями (например, PEDOT:PSS). Новая технология позволяет создать градиент работы выхода при переходе из графена в вышележащие органические слои, что дает возможность носителям заряда (дыркам) легче преодолевать барьер. Таким образом, в результате модификации поверхности графена увеличивается ток, проходящий через устройство.
Легированием химическими веществами (HNO3 и AuCl3) удалось снизить сопротивление слоя графена до 30 Ом/м2. Этого значения достаточно для того, чтобы анод из графена стал эффективным. Другими словами, производство анодов из модифицированного графена технологически возможно, обосновано и перспективно. Белые органические светодиоды с анодом из графена имеют хороший спектр электролюминесценции.
Эксперименты показали, что аноды из графена достаточно гибкие – они остаются стабильными при изгибе с радиусом 0,75 см и механическом напряжении 1,25%. Более того, плотность тока в устройствах из графена практически не изменяется даже при увеличении механического напряжения в 1 000 раз.
Разработанные источники света можно использовать для освещения в дизайнерских интерьерах и наружного освещения или в гибкой органической оптоэлектронике (например, в растягивающихся органических светодиодных дисплеях или солнечных батареях). В ближайшем будущем исследователи планируют улучшить характеристики графенового анода и повысить его проводимость.
Органические светодиоды ИК-диапазона. Группа американских ученых из нескольких университетов и компании Universal Display Corporation разработали дисплей, излучающий в ИК-диапазоне. Для получения ИК-излучения используется фосфоресцирующее комплексное соединение платины с порфирином, введенным в качестве добавки в полупроводник.
В традиционных OLED-диодах при подаче напряжения электроны поступают в слой органического вещества, которое переходит в электронно-возбужденное состояние, а затем излучает свет. При этом органический компонент возвращается в исходное состояние.
До сих пор в качестве органического компонента использовали флуоресцирующие красители. Суть изобретения в том, что разработаны новые фосфоресцируюшие добавки, у которых переход в основное состояние происходит в течение более длительного периода времени. Комплекс платины с порфирином состоит из центрального атома платины, окруженного четырьмя порфириновыми кольцами, образующими единую циклическую структуры. Интересно отметить, что порфирин – это биомолекула, гетероциклическое азотсодержащее соединение, которое входит в состав гемоглобина и хлорофилла.
Светодиоды на основе металлоорганических комплексов тербия и цинка получены в Физическом институте им. П.Н.Лебедева РАН (ФИАН). На проводящее стекло (сплав оксида олова и свинца) наносится слой ITO, который служит прозрачным электродом. На него в вакууме напыляется несколько органических слоев синтезированного нового вещества, например, комплексного соединения, образованного несколькими основаниями Шиффа, присоединенными к атому цинка. (Основание Шиффа (азометин) – органическое соединение, в котором азот связан с арильной или алкильной группой, но не с водородом.) Сверху на эту многослойную аморфную пленку методом термического напыления наносится металлический непрозрачный слой, служащий катодом. В результате получается конструкция, напоминающая конденсатор, – два электрода, между которыми расположено несколько органических слоев. Под напряжением такой прототип светодиода начинает излучать свет. Но задача состоит не только в том, чтобы создать более простую работающую структуру, но и в том, чтобы получить большую, чем у существующих материалов, эффективность – по набору характеристик или по отдельным параметрам.
Соединения цинка не рассматривают как материал для источников освещения, так как имеют эффективность не более 25%. Но эти соединения устойчивы термически, выдерживают большие токи и поэтому перспективны для силовой электроники.
Тербиевые материалы позволяют получить эффективность фотолюминесценции вплоть до 100% (на образцах в ФИАН получена эффективность около 95%), т.е. они отдают практически все, что поглощают, незначительно изменив длину волны. Тербиевые материалы перспективны для производства самых различных дисплеев и средств освещения. Светодиоды на металлоорганических комплексах тербия очень перспективны и в будущем могут стать следующим шагом в развитии оптоэлектроники.
Гибкие OLED-дисплеи Sony. Разработаны экстрагибкие OLED-дисплеи: длина диагонали составляет 4,1 дюйма, поддерживаемое разрешение 432×240 пикселей (разрешение 121 пиксель на дюйм), толщина всего 80 мкм.
Сохранение работоспособности после многократного сворачивания в трубку радиусом 4 мм стало возможным благодаря применению новейших органических материалов при изготовлении управляющих органических тонкопленочных транзисторов и изолирующих слоев. Например, соединения 3,9-diphenyl-peri-xanthenoxanthene (Ph-PXX). Этот материал обладает целым комплексом достоинств, определивших его применение в органической электронике. Во-первых, результаты исследований показали высокую стойкость соединения к внешним воздействиям: ультрафиолетовому излучению, температуре, агрессивным веществам (в частности, кислороду), влажности. Во-вторых, Ph-PXX имеет отличные «электронные» характеристики: высокие подвижность носителей заряда и уровень инжекции носителей. По мнению специалистов, он является наилучшим органическим материалом для создания на его основе электронных устройств. Отметим также и применение мягкого органического материала для формирования изолирующего слоя. Все это и позволило создать очень гибкие дисплеи.
Разумеется, пока разработка находится на стадии изготовления прототипа. Тем не менее, компания Sony всерьез планирует заняться серийным производством гибких дисплеев, что позволит значительно снизить массу и габариты портативных электронных аппаратов на их основе без ущерба для функциональности.
Органические чернила Plexcore OC NQ. Компания Plextronic анонсировала новые чернила, которые представляют собой неводный материал для формирования органического слоя с дырочной проводимостью (Hole Injection Layer – HIL). Этот материал предназначен специально для создания фосфоресцентных OLED-излучателей. Чернила будут применяться для струйной «печати» в производстве органических светодиодных панелей и крупноформатных дисплеев.
Литература
Майская В. Органические светодиоды. Удивительное рядом. – Электроника: НТБ, 2007, №5, с.39–46.
Беляев В. Международному дисплейному обществу – 50 лет. – См. наст. вып., с.98–105.
«Яркое» будущее светодиодной технологии. Международная выставка и конференция Lightfair International. – См. наст. вып., с.38–48.
Самарин А. OLED-дисплеи: от мифов к реальности. – Компоненты и технологии, 2007, вып.2.