Органические светодиоды (OLED): принцип работы, преимущества и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое органические светодиоды. Как устроены и работают OLED-дисплеи. Какими преимуществами обладают OLED-технологии по сравнению с ЖК-дисплеями. Где применяются OLED-дисплеи в настоящее время. Каковы перспективы развития OLED-технологий.

Содержание

Что такое органические светодиоды (OLED)

Органические светодиоды (OLED — Organic Light-Emitting Diode) — это полупроводниковые приборы, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Главное отличие OLED от обычных светодиодов состоит в том, что излучающий слой состоит из органических соединений.

Основные компоненты органического светодиода:

Подложка (стекло, пластик или металлическая фольга)
Анод (прозрачный проводящий слой, обычно из оксида индия-олова)
Органические слои (проводящий и излучающий)
Катод (металлический слой, например, из алюминия или кальция)

Такая структура позволяет создавать очень тонкие, гибкие и даже прозрачные дисплеи и осветительные панели. Это открывает широкие возможности для применения OLED-технологий в различных областях.

Принцип работы OLED-дисплеев

Работа органического светодиода основана на явлении электролюминесценции органических полупроводников. Когда на анод и катод подается напряжение, происходит следующий процесс:

Электроны инжектируются с катода в излучающий слой
Дырки инжектируются с анода в проводящий слой
Под действием электрического поля электроны и дырки движутся навстречу друг другу
При встрече электрона и дырки происходит их рекомбинация с образованием экситона
При распаде экситона выделяется энергия в виде кванта света

Цвет излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны органического полупроводника. Подбирая различные органические материалы, можно получать светодиоды разных цветов свечения.

Преимущества OLED-технологии

Дисплеи на основе органических светодиодов имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с ЖК-дисплеями:

Отсутствие подсветки — каждый пиксель светится самостоятельно
Высокая контрастность изображения (до 1 000 000:1)
Широкий угол обзора без искажения цветов (до 170°)
Малое время отклика (менее 0,01 мс)
Низкое энергопотребление
Возможность создания гибких и прозрачных дисплеев
Широкий цветовой охват

Эти характеристики позволяют создавать дисплеи с превосходным качеством изображения и новыми форм-факторами.

Области применения OLED-дисплеев

В настоящее время OLED-технологии активно внедряются в различные области электроники:

Смартфоны и планшеты
Телевизоры
Мониторы
Фотоаппараты и видеокамеры
Автомобильные дисплеи
Умные часы
Осветительные приборы

Особенно перспективным считается применение OLED в гибких и прозрачных дисплеях. Это открывает возможности для создания принципиально новых устройств.

Недостатки OLED-технологии

Несмотря на множество преимуществ, у OLED-дисплеев есть и некоторые недостатки:

Высокая стоимость производства
Меньший срок службы по сравнению с ЖК
Возможность выгорания пикселей при длительном отображении статичной картинки
Чувствительность к влаге и кислороду

Однако производители активно работают над устранением этих недостатков. С каждым годом OLED-дисплеи становятся все более совершенными и доступными.

Перспективы развития OLED-технологий

Эксперты прогнозируют стремительный рост рынка OLED-дисплеев в ближайшие годы. Ожидается, что к 2025 году объем рынка превысит 48 млрд долларов. Основные направления развития:

Снижение стоимости производства
Увеличение срока службы
Повышение яркости и энергоэффективности
Разработка гибких и прозрачных дисплеев
Внедрение в новые области применения

По мере совершенствования технологии OLED-дисплеи имеют все шансы стать доминирующими на рынке в ближайшем будущем.

Разновидности OLED-дисплеев

Существует несколько разновидностей OLED-дисплеев, отличающихся конструкцией и применяемыми материалами:

PMOLED

Пассивно-матричные OLED используют простую схему управления пикселями. Применяются в небольших дисплеях с диагональю до 3 дюймов.

AMOLED

Активно-матричные OLED имеют более сложную схему управления на тонкопленочных транзисторах. Позволяют создавать дисплеи большого размера с высоким разрешением.

TOLED

Прозрачные OLED используют прозрачные электроды, что позволяет создавать дисплеи, пропускающие свет.

FOLED

Гибкие OLED изготавливаются на пластиковых подложках, что делает их очень тонкими и гибкими.

WOLED

Белые OLED излучают белый свет, который затем преобразуется в цветное изображение с помощью цветных фильтров.

Каждая из этих технологий имеет свои преимущества и области применения. Разработчики продолжают совершенствовать существующие и создавать новые типы OLED-дисплеев.

Сравнение OLED и ЖК-дисплеев

Чтобы лучше понять преимущества OLED-технологии, сравним ее с традиционными ЖК-дисплеями:

Параметр	OLED	ЖК
Принцип работы	Самосветящиеся пиксели	Жидкие кристаллы + подсветка
Контрастность	До 1 000 000:1	До 5000:1
Время отклика	Менее 0,01 мс	1-5 мс
Угол обзора	До 170°	До 178° (IPS)
Энергопотребление	Низкое	Среднее
Толщина	Очень тонкие	Тонкие
Гибкость	Возможна	Невозможна

Как видно из сравнения, OLED-дисплеи превосходят ЖК практически по всем ключевым параметрам. Это объясняет растущую популярность OLED-технологии в различных устройствах.

Органические светодиоды — OLED. Работа и особенности. Применение

В последние несколько лет можно было наблюдать резкий всплеск развития технологий в области oled освещения и органических светодиодов. Вызвано это тем, что произошло осознание того, что технологии освещения при помощи органических светодиодов являются будущим данной индустрии. На текущий момент сотни известных и малоизвестных компаний разрабатывают, исследуют и производят OLED-устройства на органических светодиодах. Обороты рынка в данном направлении уже достигли миллиарды долларов. И все только начинается, в будущем органические светодиоды смогут найти большее применение.

Органические светодиоды (OLED) представляют полупроводниковые приборы, созданные из ряда пленок органического происхождения. При прохождении электрического тока через данное соединение происходит излучение света.

Органический светодиод включает следующие элементы:

Подложка выполняется из фольги, стекла или пластика. Анод производится из оксида индия с легированием оловом. В качестве излучающего и проводящего слоя используются низкомолекулярные органические вещества и полимеры. Катод производится из металла в виде алюминия и кальция.

Органические светодиоды работают по следующему принципу:

На анод подается положительное напряжение, после чего стартует движение электронов к аноду от катода.
Отдача электронов в излучающий слой приводит к переходу электронов из проводящего слоя к аноду, то есть от анода к проводящему слою отходят носители положительного заряда, называемыми дырками.
В результате электроны и дырки направляются друг другу навстречу. В месте их контакта будет наблюдаться снижение энергии электронов, благодаря чему будет происходить излучение, то есть свечение.

Особенности органических светодиодов

Главное свойство органических светодиодов — равномерное распределение по всей площади. Подобная технология приобрела аббревиатуру OLED.
Принципиальное отличие устройств OLED от аналогов на базе ЖК-технологии кроется в применении органических веществ, которые излучаются под действием электрического поля. В свою очередь свет в ЖК-дисплеях излучается лампой подсветки и направляется через светофильтры и ЖК-матрицы. Благодаря указанной особенности в OLED-дисплеях нет нужды использовать поляризующие пленки, лампу подсветки, а также иные компоненты, которые являются обязательными элементами ЖК-устройств.
OLED-дисплеи за счет более простой структуры можно сделать невероятно легкими и тонкими. К тому же они способны работать от меньшего напряжения, если сравнивать с ЖК. Также они выделяют незначительное число тепла и выделяются низким уровнем энергопотребления.

Применение

На текущий момент OLED-технология используется в многочисленных узкоспециализированных разработках:

Для создания специализированных приборов ночного видения.
Органические дисплеи встраиваются в автомобильные бортовые компьютеры, цифровые фотоаппараты, телефоны в коммерческие OLED-телевизоры (на данный момент преимущественно в переносные).
Создаются небольшие OLED-дисплеи для лицевых панелей автомагнитол, цифровых индикаторов, карманных цифровых аудиопроигрывателей и тому подобное. Прорабатывается возможность серийного выпуска электронных книг и планшетных компьютеров с OLED-дисплеями.

Рынок OLED-дисплеев медленно, однако достаточно уверенно растет. Среди крупных производителей, использующих органические светодиоды можно отметить LG, RiTdisplay, Pioneer и Samsung. К коммерческому производству готовятся Hitachi, Canon, Matsushita Electric Industrial, Toshiba, Panasonic и многие другие компании.

Достоинства и недостатки Среди преимуществ применения OLED-технологии в дисплеях можно выделить:

Если сравнивать с плазменными дисплеями;
— меньший вес и габариты;
— возможность создания гибких экранов;
— сравнительно низкое энергопотребление с сохранением аналогичной яркости изображения;
— возможность создания экранов, имеющих большое разрешение к размеру;
Если сравнивать с жидкокристаллическими дисплеями;
— отсутствие необходимости в подсветке;
— меньший вес и габариты;
— мгновенный отклик, полное отсутствие инерционности;
— большие углы обзора – на дисплее изображение видно с любого угла без потери качества;
— высокая контрастность;
— значительный диапазон рабочих температур;
OLED-дисплеи обеспечивают высокую контрастность (10 000:1 и более).
OLED-дисплеи могут обеспечить широкий диапазон яркости излучения.
— для ночной работы — от нескольких кд/м².
— до высочайшей яркости – более 100 000 кд/м². При этом можно регулировать яркость в широчайшем динамическом диапазоне.
Энергопотребление у OLED-дисплеев прямо пропорционально площади свечения и яркости. Дисплеи ЖК требуют малой величины тока, но вспомогательные средства, которые обеспечивают ее работу, также могут потреблять энергию.

Среди достоинств самих органических светодиодов можно выделить:

Низкое энергопотребление.
Равномерное распределение света по поверхности материала.
Длительный срок службы.
Высокий коэффициент полезного действия.
Более высокая экологичность и энергоэффективность вследствие отсутствия в них тяжелых металлов.
Мягкий свет, от которого не устают глаза.
Существенная тонкость, гибкость и долговечность.

Среди недостатков органических светодиодов можно выделить:

Сравнительно маленький на данный момент срок службы диодов, обеспечивающих некоторые цвета (несколько лет).
Дороговизна технологии в создании больших OLED-матриц.
Неотработанная технология.
Высокая стоимость изготовления.
Органические материалы, применяемые для создания органических светодиодов, довольно активно контактируют с водой: окисляются и органика. Поэтому требуется надежная герметизация. На данный момент падения и удары подобным экранам противопоказаны.

Ближайшее будущее органических светодиодов

Сегодня компании активно инвестируют в исследования и само производство. Планируется, что именно органические светодиоды станут основной экранной технологией в конце второго десятилетия XXI века.

OLED технология является наиболее перспективной для создания трехмерной картинки. При этом многослойное использование органических светодиодов позволит создать не иллюзорную, а по-настоящему трехмерную картинку.
Повсеместным станет оснащение OLED-панелями в виде элементов декора. Уже сегодня проектировщики создают системы с применением датчиков движения, дабы освещение менялось с учетом движения людей.
В перспективе все, что казалось фантастическим плодом воображения, станет реальным;
— невидимые солнечные батареи;
— мониторы, которые можно поместить в карман;
— осветительные приборы, не требующих практически никакой энергии;
Появятся недорогие OLED-дисплеи с высочайшим качеством цветопередачи, широким углом обзора и мгновенным откликом. Они будут иметь минимальные габариты и невероятную легкость.
Органические светодиоды будут использоваться для освещения операционных, а также применяться в оборудовании медицинского назначения.
Военное применение.
Светящаяся одежда.

Органические светодиоды и дисплеи по технологии OLED

Электронные устройства с дисплеями стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, требуя к себе всё больше и больше внимания. К экранам мониторов и телевизоров, планшетных ПК и смартфонов, фото- и видеокамер ежедневно прикован взгляд миллионов людей. Кто-то работает, кто-то развлекается, но все желают видеть качественное изображение на дисплее.

На протяжении последних лет лидерство в производстве матриц удерживает LCD технология с LED подсветкой. Однако ей не перестаёт «наступать на пятки» OLED технология, основанная на способности органических светодиодов излучать свет. Что же такое OLED дисплеи и что мешает им на равных конкурировать с ЖК экранами?

Содержание

1 Принцип работы и технология изготовления
2 Основные направления
3 Основные отличия OLED дисплеев
4 Преимущества и недостатки технологии OLED
5 Перспективы и область применения

Принцип работы и технология изготовления

Organic light-emitting diode или сокращенно OLED представляет собой полупроводниковый прибор, созданный на основе органических соединений, которые при пропускании электрического тока излучают видимый свет. В единичном экземпляре органический светодиод не представляет практического интереса. Поэтому их объединяют в матрицы для создания устройств отображения информации.

Технология OLED – это процесс создания тонкоплёночной структуры, на которую нанесено несколько слоёв полимеров, имеющих различную проводимость.

На рисунке в вертикальном разрезе показана OLED структура в двухслойной интерпретации. Здесь два полимерных слоя находятся между электродами (анодом и катодом), на которые подают напряжение соответствующей полярности. При этом верхний (эмиссионный) слой наполняется электронами, испускаемыми катодом, которые устремляются к границе с нижним (проводящим) слоем. Одновременно с этим проводящий слой получает положительный заряд от анода, направляя дырки к границе с верхним слоем. Граница двух полимеров напоминает p-n-переход обычного полупроводника, где происходит процесс рекомбинации. Но в данном случае заряженные частицы рекомбинируют в эмиссионном слое, что достигается за счет большей скорости дырок в органических структурах. Так же как и в обычных светодиодах, потеря энергии электроном сопровождается эмиссией фотонов в видимом волновом спектре. По этой причине верхний слой назван эмиссионным.

Органический светодиод излучает свет только при соблюдении полярности питающего напряжения. Если к электродам приложить обратное напряжение, то электроны и дырки рекомбинировать не будут. Материалом для анода, как правило, служит плёнка из прозрачного оксида индия, а для катода – из алюминия или кальция.

Основные направления

Независимое проведение исследований по созданию OLED матриц среди учёных разных стран способствовало появлению светодиодных дисплеев, отличающихся по типу и назначению. Каждая из технологий имеет свои практические преимущества и, следовательно, перспективу развития.

TOLED (Transparent OLED) – позиционируется как прозрачное органическое светоизлучающее устройство. Технологически можно задать любое направление излучения, включая двустороннее. TOLED отличаются высококонтрастным изображением и прозрачностью плёнки в выключенном состоянии, что значительно расширяет область их применения.

FOLED (Flexible OLED) – реализуется за счёт фиксации органической плёнки между гибкими электродами. В качестве электродов может выступать как тончайшая алюминиевая фольга, так и прозрачная плёнка, позаимствованная у TOLED. Таким образом, можно создавать гибкие прозрачные экраны с широкими возможностями, размещая их на лобовом стекле авто и в самолётах. Уже сейчас в продаже есть телевизоры с выгнутым OLED дисплеем. SOLED (Stacked OLED) – представляет собой структуру вертикально сложенных органических светодиодов. Каждый подпиксель (синий, красный, зелёный) расположен друг над другом, что позволяет в несколько раз повысить разрешающую способность экрана. Неоспоримая особенность SOLED – это коэффициент заполнения цвета, равный 100%. Это означает, что при задании на экране красного цвета все пиксели будут светиться только красным. Включение аналогичного режима в дисплеях с горизонтальной структурой приведёт к отключению синего и зелёного пикселей. В результате появятся так называемые пробелы, которые станут заметны на экранах с большой диагональю.

Очевидно, что последующее развитие OLED технологий состоит в совокупной реализации указанных методик и выпуске гибких прозрачных дисплеев высокой контрастности.

Отдельной строкой стоит выделить OLED панели белого свечения. Их практическая реализация более проста, так как исключает необходимость в создании отдельных пикселей и управляющих матриц. С помощью люминофора можно задать любой оттенок, а изменяя ток – регулировать яркость. Панели большого размера можно будет использовать в качестве экономичных потолочных и настенных светильников.

Основные отличия OLED дисплеев

Приоритетным отличием OLED от LCD дисплеев является отсутствие блока подсветки. Органические светодиоды самостоятельно излучают свет и для формирования изображения им не нужен дополнительный источник света. В свою очередь, качество изображения LCD экрана напрямую зависит от вида подсветки и, несмотря на замену люминесцентных ламп более компактными LED, без неё нельзя обойтись. Даже самая тонкая LED подсветка состоит из SMD-светодиодов, световодов, отражателей и узлов их крепления, что естественно сказывается на толщине, массе, качестве изображения и надёжности изделия.

Помимо этого, OLED матрицам приписывают меньшее энергопотребление, опять-таки из-за отсутствия подсветки. Однако это отличие не настолько существенно. Чтобы засветить каждый органический светодиод, через него необходимо пропустить ток. В результате OLED телевизор с диагональю 55″ потребляет около 100 Вт, что соизмеримо с потреблением аналогичного LCD телевизора.

Важная характеристика любого дисплея – это угол обзора. В OLED экранах этот параметр доведён до совершенства, а значит, смотреть на него можно с любой стороны, сверху и снизу без ухудшения качества изображения. В LCD панелях подобный результат достигнут на IPS матрицах. Однако полностью избавиться от искажений не удалось.

Контрастность OLED дисплеев в несколько раз выше, чем у жидкокристаллических аналогов, что объясняется двумя факторами. Во-первых, отсутствует дополнительная подсветка. Во-вторых, выключенный органический светодиод ничего не излучает, а значит, воспринимается глазом как абсолютно черная точка. Контрастность ныне выпускаемых телевизоров составляет 10000:1. По утверждению разработчиков – это далеко не предел.

По быстродействию дисплей OLED превосходит LCD в 1000 раз. Об этом свидетельствует время отклика, равное примерно 10 мкс. Сравнивая это значение с возможностями человеческого глаза, можно смело утверждать об отсутствии инерционности при просмотре самых динамических видеосюжетов.

Яркость свечения каждого Organic LED зависит от величины прямого тока. Управляя током пикселей, можно добиться требуемой яркости без потери качества, что невозможно было реализовать в LCD технологии. Работать за OLED монитором одинаково приятно как в ночное время, так и в солнечную погоду. В теории показатель яркости OLED матрицы может превышать 100 тыс. кд/м2. Но в таком режиме срок службы светодиодов резко снижается. Поэтому на практике пока ограничиваются яркостью в 1000 кд/м2.

Преимущества и недостатки технологии OLED

На основании предыдущего раздела можно выделить несколько положительных моментов, благодаря которым дисплеи на органических светодиодах превосходят все предыдущие технологии:

– меньший вес и размеры, что достигается за счёт малой толщины матрицы;
– низкое потребление энергии, которое в перспективе ещё снизится;
идеальный угол обзора;
– отсутствие подсветки;
– контрастность, яркость и время отклика на несколько порядков лучше, чем у LCD;
– возможность создания гибких и прозрачных экранов, которые будут стабильно работать в широком диапазоне температур.

Как любой технологический процесс, изготовление OLED матриц имеет недостатки, которые существенно тормозят их серийное производство. Причём главный сдерживающий фактор не столько зависит от несовершенства технологии, сколько определяется покупательской способностью.

Второй недостаток заключается в малом времени непрерывной работы органических светодиодов некоторых цветов. Но эта проблема уже успешно решается, что подтверждается серийным выпуском ноутбуков и телевизоров с OLED матрицей компаниями с мировым именем.

К минусам можно отнести эффект выжигания экрана, который возникает за счёт длительного отображения статического изображения. Эффект напоминает проявление ложной картинки на ЭЛТ и плазменных мониторах. Чтобы исключить выжигание светодиодов, в новых моделях матриц реализован динамический сдвиг цветных пикселей, незаметный для глаз.

Технология OLED ещё несколько лет будет совершенствоваться и дорабатываться, что на сегодняшний день также можно назвать её отрицательной стороной.

Перспективы и область применения

В том, что OLED технология будет доминировать на рынке электроники, сомнений нет. Но пока этот инновационный способ отображения информации вынужден преодолевать большие трудности, связанные с необходимостью больших коммерческих вливаний. По этой причине некоторые компании значительно сократили расходы или вовсе прекратили финансирование исследований по созданию собственных OLED матриц. Например, Sony сделала ставку на производство LCD телевизоров с разрешением 4К, считая такой подход экономически оправданным.

Среди тех, кто не собирается сдаваться и продолжает улучшать качество дисплеев на органических светодиодах, фаворитами являются южнокорейские LG и Samsung. В ближайшем будущем эти компании рассчитывают снизить себестоимость OLED матриц и стать главными их поставщиками для других производителей электронной техники.

Уже сейчас можно наблюдать активное продвижение «умных» гаджетов с небольшими экранами. OLED часы, смартфоны, нетбуки находят своих покупателей, для которых переплата в 20-30% – ничто по сравнению с супер качественным изображением. Розничная цена OLED телевизора диагональю 55˝ на данный момент в 2-2,5 раза выше, чем LCD телевизора с такими же параметрами.

Насколько быстро OLED сможет взять верх – покажет время. Одно можно сказать с уверенностью – рынок OLED дисплеев будет прогрессировать с каждым годом.

11 фактов, которые вы должны знать

Contents [show]

Что такое OLED?
Как устроены OLED?
Как работает OLED?
Каков спектр излучения OLED?
Что такое перевернутые светодиоды?
Что такое OLED со ступенчатым гетеропереходом?
Что такое многослойные OLED?
Какие технические характеристики у обычного OLED?
В чем преимущества OLED?
В чем недостатки OLED?
В чем разница между OLED и светодиодом?

Что такое OLED? | Что означает светодиод?

OLED — это аббревиатура от Organic Light-Emitting Diodes. По сути, это тип светодиода или светодиода, который имеет излучающий электролюминесцентный слой, который действует как пленка из органических соединений и отвечает за излучение света при приложении электрического тока. В настоящее время органические светодиоды широко используются для разработки цифровых дисплеев в нескольких устройствах, таких как телевидение, мониторы, телефоны, портативные портативные игровые устройства, умные часы и т. Д. Органические светодиоды также включены в твердотельные осветительные устройства.

Органический светодиод или OLED-телевизор. Источник изображения: Стив Ляо — https://www.flickr.com/photos/steveliao/2089119570/
Игровой автомат Сони XEL-1 телевидение, первое OLED ТВ (рынок сбыта — 2007–2010 гг.).
CC BY-SA 2.0

Как устроены OLED?

Обычный органический светоизлучающий диод представляет собой лист из органических материалов, нанесенный на подложку, которая помещается между катодом и анодом. Делокализация пи-электронов из-за сопряжения по части всей молекулы, в результате чего органические молекулы становятся электрически проводящими. Эти материалы ведут себя как органические полупроводники, поскольку их проводимость обычно находится между изоляторами и проводниками. В этих материалах роль валентной зоны и зоны проводимости неорганических полупроводников выполняют самые низкие незанятые и самые высокие занятые молекулярные орбитали (НСМО и ВЗМО).

Первоначально полимерные органические светодиоды были разработаны с одним органическим слоем. Однако в настоящее время могут быть разработаны многослойные органические светодиоды с двумя или более слоями для повышения эффективности устройства. Наряду с количеством слоев вид материала, используемого для инжекции заряда на электродах, также важен для окончательного функционирования устройства.

Проводящие свойства используемого материала определяют, будет ли поток электронов более постепенным, или блокировка заряда, или сопротивление от перехода к противоположному электроду и его неиспользования. Вещество выбирается в зависимости от свойств материала, таких как электропроводность, оптическая прозрачность и химическая стабильность. В настоящее время органические светодиоды имеют простую двухслойную структуру, которая включает излучающий слой и проводящий слой. В зависимости от химической структуры материала излучатель может быть флуоресцентным или фосфоресцентным.

Органическая светодиодная структура. Источник изображения; AMOLED.png: www.universaldisplay.com производная работа: Педро Споладоре (говорить), AMOLED-ru, CC BY-SA 3.0

Как работает органический светоизлучающий диод?

Когда операция начинается, на органический светоизлучающий диод подается разность потенциалов. На аноде сохраняется более высокий потенциал по сравнению с катодом. Материал анода основан на таких свойствах материала, как электропроводность, оптическая прозрачность и химическая стабильность. Самая низкая незанятая молекулярная орбиталь органического слоя (у катода) принимает инжектированные электроны, а самая высокая занятая молекулярная орбиталь (у анода) отводит электроны или, другими словами, инжектирует электронно-дырочные пары. В органических полупроводниках дырки сравнительно более подвижны, чем электроны. Следовательно, рекомбинация электронов и дырок в экситон происходит ближе к эмиссионному слою.

Это приводит к распаду возбужденного состояния, которое приводит к испусканию излучения с длиной волны в видимом спектре. Точная длина волны или частота испускаемого излучения определяется шириной запрещенной зоны материала, т. Е. Разницей в уровнях энергии HOMO и LUMO. В случае фосфоресцирующих эмиттеров экситоны (синглеты и триплеты) радиационно распадаются. Однако в случае люминесцентных излучателей триплеты не излучают света. Эти люминесцентные излучатели обладают максимальной собственной эффективностью всего 25%. Однако фосфоресцентные излучатели (особенно коротковолновые (синий)) имеют меньший срок службы по сравнению с флуоресцентными излучателями.

Генерируемые электронно-дырочные фермионы имеют полуцелый спин. Экситоны могут существовать как в синглетном, так и в триплетном состояниях на основе комбинации различных спинов электронов и дырок. Для каждого синглетного экситона формируется три триплетных экситона. Распад триплетного состояния (преобладающий в фосфоресцентном) запрещает спин и, следовательно, увеличивает временной интервал перехода. Фосфоресцентные органические светодиоды облегчают межсистемный переход как из триплетных, так и из синглетных состояний, используя спин-орбитальные взаимодействия. Это улучшает внутреннюю эффективность. В настоящее время органические светодиоды широко используются для разработки цифровых дисплеев в нескольких устройствах, таких как телевидение, мониторы, телефоны, портативные портативные игровые устройства, умные часы и т. Д. Органические светодиоды также включены в твердотельные осветительные устройства.

Схема органического светодиода — 1. Катод, 2. Эмиссионный слой, 3. Эмиссия излучения, 4. Проводящий слой, 5. Анод Источник изображения: Органический светодиод Рафал Конечны, Схема OLED, CC BY-SA 3.0

Каков спектр излучения OLED?

Длина волны испускаемого излучения зависит от типа используемого материала и количества слоев материала. Энергия излучения равна ширине запрещенной зоны материала, то есть разнице уровней энергии HOMO и LUMO. Окончательное или полное излучение органического светоизлучающего диода можно настроить виртуально, чтобы отображать любой заданный цвет, включая белый и черный. Цветовую температуру также можно изменять, собирая множество различных комбинаций слоев в одном устройстве. Органические слои обычно прозрачны в видимом спектральном диапазоне. Как правило, для достижения оптимальных результатов сочетания цветов органические светоизлучающие диоды оснащены тремя различными цветовыми слоями, а именно — RGB (красный, зеленый и синий).

Что такое перевернутые светодиоды?

В случае инвертированных органических светоизлучающих диодов анод расположен на подложке, что противоречит традиционной структуре органических светодиодов. В инвертированном органическом светоизлучающем диоде катод соединен со стоком n-канала. Это используется при разработке устройств с дисплеями AMOLED.

AMOLED-телефоны. Органический светодиод Источник изображения: Samsung Galaxy Note 10, OLED-дисплеи, CC BY-SA 4.0

Что такое OLED со ступенчатым гетеропереходом?

В случае органических светоизлучающих диодов с градиентным гетеропереходом происходит постепенное уменьшение доли электронных дырок в химических веществах, переносящих электроны. Это сделано для достижения почти на 200% большей квантовой эффективности, чем у обычных органических светоизлучающих диодов.

Что такое многослойные OLED?

В случае многослойных органических светоизлучающих диодов используемая пиксельная архитектура размещает красные, зеленые и синие субпиксели вертикально друг над другом, а не горизонтально рядом друг с другом. Это приводит к значительному увеличению глубины цвета, гаммы и значительному сокращению разрыва пикселей. В других методах отображения обычно используется расположение рядом друг с другом, что снижает потенциальное разрешение.

Какие технические характеристики у обычного OLED?

Характеристики органического светодиода

Технические характеристики обычного органического светодиода показаны ниже:

Энергоэффективность180 лм/ВтТоковая эффективность40 кд/AInternal Quantum Эффективность (экситон/фотон)100%Внешняя квантовая эффективность (освещенный фотон/сформированный фотон)40%Рабочее напряжение5–8 ВНапряжение включения3–9 ВУгол обзора180°Яркость1000 кд/м2Контрастность100:1Срок службы6–11 летТемпературный диапазон-40…+50°C

В чем преимущества OLED?

Преимущества OLED

Органические светодиоды — это биоразлагаемые вещества.
Органические светодиоды сравнительно легче, тоньше и эластичнее, чем кристаллические слои в жидкокристаллических дисплеях или светоизлучающих диодах.
Органические светоизлучающие диоды очень гибкие, и поэтому их можно легко складывать и сворачивать, как это требуется в современных рулонных дисплеях, вставляемых в определенные ткани. Причина этого в том, что подложка, используемая в органических светодиодах, представляет собой полимер, а не стекло, используемое для светодиода или ЖК-дисплея.
Органические светодиоды сравнительно ярче обычных светоизлучающих диодов. Коэффициент искусственной контрастности органических светодиодов выше. Это связано с тем, что органические слои органических светодиодов намного уже, чем аналогичные неорганические кристаллические слои светодиода. Более того, проводящие и излучающие слои органических светодиодов не используют стекло (которое поглощает часть света) и могут иметь многослойную конструкцию.
В отличие от ЖК-дисплея, установка на органических светодиодах не требует подсветки. Это помогает снизить потребление энергии или мощности светодиодным устройством Organic. ЖК-дисплеям требуется освещение, чтобы помочь в создании видимого изображения, которое требует больше энергии, тогда как OLED-дисплеи способны генерировать собственный свет.
Процесс производства органических светоизлучающих диодов проще, и их можно перерабатывать в большие тонкие листы. Для сравнения, гораздо труднее получить такое большое количество слоев жидкого кристалла.
Органические светодиоды обеспечивают более широкий угол обзора по сравнению с ЖК-дисплеями. Это связано с тем, что пиксель органического светодиода излучает свет напрямую. Цвета пикселей органического светодиода не смещаются вместе с изменением угла наблюдения с нормального на прямой угол.
Органический светоизлучающий диод имеет более быстрое время отклика по сравнению с ЖК-дисплеем.

Органический светодиодный пиксель

Пиксель органического светодиода излучает свет напрямую, а цвета пикселей органического светодиода не смещаются вместе с изменением угла наблюдения с нормального на прямой угол. Органические светоизлучающие диоды обеспечивают более широкий угол обзора по сравнению с ЖК-дисплеями.

Самая большая в мире матрица органических светодиодов. Источник изображения: органический светодиод Себастьян Юрковски, Самый большой в мире массив Oled. 2850 LG OLED свет , CC BY-SA 4.0

Каковы недостатки OLED?

Недостатки использования органических светоизлучающих диодов:

Срок службы органических светоизлучающих диодов ниже, чем у ЖК-дисплеев. Зеленые и красные органические светодиодные пленки имеют более длительный срок службы от 46,000 230,000 до 13 14,000 часов; однако срок службы синих светодиодов Organic намного короче — примерно XNUMX–XNUMX XNUMX часов.
Вещества, используемые для получения синего света в OLED, разлагаются быстрее, чем вещества, производящие другие цвета, что вызывает снижение общей люминесценции органического светодиода.
Органические светоизлучающие диоды не должны контактировать с водой, потому что это приводит к мгновенному разрушению.
Органическому светодиоду требуется примерно в три раза больше мощности для отображения изображения с белым фоном. Широкое использование белого фона может привести к сокращению времени автономной работы мобильных телефонов и других устройств.
Органические светодиоды дороги. Они стоят от 10 до 20 раз дороже, чем аналогичные по характеристикам светодиоды.
Отсутствует широкий спектр коммерчески доступных продуктов на основе органических светоизлучающих диодов.
Органические светоизлучающие диоды имеют высокую емкость, которая ограничивает полосу модуляции устройства диапазоном примерно 100 кГц.
Органические светоизлучающие диоды имеют низкую светоотдачу.

В чем разница между OLED и светодиодом?

Различия между OLED и светодиодом:

Органический светоизлучающий диод или OLED	Светоизлучающий диод или светодиод
В случае органических светодиодов излучающий электролюминесцентный слой состоит из органических соединений.	В случае светодиодов излучающий электролюминесцентный слой состоит из неорганических веществ.
В органическом светодиодном телевидении каждый пиксель работает индивидуально.	Светодиоды нельзя правильно использовать в качестве пикселя на телевидении из-за их размера.
У них более низкая световая отдача.	У них более высокая световая отдача.
Они могут быть как тонкими, так и небольшими за счет гибкости.	Они сравнительно менее гибкие.
Они не используют подсветку, так как могут производить собственный свет.	Они не могут производить свой собственный свет и поэтому используют подсветку.
Они дорогие.	У них сравнительно более низкие производственные затраты.
Органические светодиоды не требуют какой-либо опоры из стекла.	Светодиоды требуют стеклянной опоры.
Они обеспечивают более широкий угол обзора.	У них сравнительно меньший угловой диапазон.

Чтобы узнать больше о светодиодных полупроводниковых диодах, посетите https://lambdageeks.com/light-sensors/

Как работают OLED (органические светодиоды)

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 1 сентября 2022 г.

с ЖК-экранами, достаточно тонкими, чтобы их можно было повесить на стену, и дисплеи достаточно легкие, чтобы встраиваться в портативные гаджеты, такие как сотовые телефоны. Но дисплеи, изготовленные с использованием OLED (органические светоизлучающие диод) технологии еще лучше. Они суперлегкие, почти как бумага. теоретически достаточно гибкие, чтобы печатать на одежде, и они получить более яркое и красочное изображение. Что они и как они работают? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Технология OLED обещает более тонкие, яркие и красочные телевизоры — даже с изогнутые экраны. Фотография изогнутого телевизора Samsung UHD OLED TV предоставлена K&amacrlis Dambrāns опубликовано на Flickr по лицензии Creative Commons (CC BY 2.0).

Содержание

Что такое светодиод?
Как работает обычный светодиод?
Как работает OLED?
Как OLED излучает свет
Типы OLED
Преимущества и недостатки OLED
Для чего используются OLED?
Кто изобрел OLED?
Узнать больше

Что такое светодиод?

Светодиоды (светоизлучающие диоды) представляют собой крошечные цветные световые индикаторы вы видите на электронных приборных панелях. Они намного меньше, больше энергоэффективный и более надежный, чем старый раскаленный лампы. Вместо того, чтобы производить свет, нагревая проволочную нить накала до светятся добела (так работает обычная лампа), они излучают свет, когда электроны пролетают через специально обработанный («легированный») твердые материалы, из которых они сделаны.

OLED — это просто светодиод где свет производится («излучается») органическими молекулами. Когда люди говорят об органических вещах в наши дни, они обычно относится к продуктам питания и одежде, произведенным в экологически чистых дружественным способом без использования пестицидов. Но когда дело доходит до химия того, как молекулы сделаны, слово имеет полностью разное значение. Органические молекулы — это просто молекулы, основанные на линии или кольца атомов углерода, включая такие обычные вещи, как сахар, бензин, спирт, дерево и пластмассы.

Фото: Светодиоды на электронной панели приборов. Они излучают свет контролируемым движением электроны, а не путем нагрева проволочной нити. Вот почему светодиоды потребляют гораздо меньше энергии, чем обычные лампы.

Как работает обычный светодиод?

Прежде чем вы сможете понять OLED, полезно понять, как работает обычный светодиод. работает — так что вот краткий обзор. Возьмите две пластины полупроводника. материал (что-то вроде кремния или германия), немного богатый электронами (так называемый n-тип) и один немного бедный электронами (если вы предпочитают, это то же самое, что сказать, что он богат «дырами», где должны быть электроны, что называется р-типом). Присоединяйтесь к n-типу и сложите плиты р-типа вместе, и там, где они встречаются, вы получите своего рода нейтральная, ничейная земля, образующаяся на стыке, где излишки электроны и дырки пересекаются и компенсируют друг друга. В настоящее время подключите электрические контакты к двум плитам и включите питание. Если вы соедините контакты в одну сторону, электроны будут течь через соединение. от богатых к бедным, а дыры текут в другую сторону, и ток течет через соединение и через вашу цепь.

Провод контакты в другую сторону, и электроны и дырки не пересекаются; ток вообще не течет. То, что вы сделали здесь, называется соединением диод: электронная улица с односторонним движением, позволяющая течь току только в одном направлении. Объясним все это яснее и подробнее. подробнее в нашей основной статье о диодах.

Иллюстрация: Диод-переходник пропускает ток, когда электроны (черные точки) и дырки (белые точки) пересекают границу между полупроводниковым материалом n-типа (красный) и p-типа (синий).

Светодиод представляет собой диод с дополнительным свойством: он излучает свет. Каждый раз электроны пересекают соединение, они врезаются в отверстия на другой стороне, высвободить избыточную энергию и испустить быструю вспышку света. Все эти вспышки производят тусклое непрерывное свечение, для которого предназначены светодиоды. известный.

Как работает OLED?

OLED работают аналогично обычным диодам и светодиодам, но вместо слоев полупроводников n-типа и p-типа, в них используются органические молекулы производят свои электроны и дырки. Изготовлен простой OLED из шести различных слоев. Сверху и снизу расположены слои защитное стекло или пластик. Верхний слой называется уплотнением, а нижний слой — подложкой. Между этими слоями есть отрицательная клемма (иногда называемая катодом) и положительный полюс (называемый анодом). Наконец, между анод и катод представляют собой два слоя из органических молекул называется эмиссионным слоем (где производится свет, который находится рядом с катодом) и проводящий слой (рядом с анодом).

Художественное произведение: Расположение слоев в простом OLED.

Типы OLED

Существует два различных типа OLED. Традиционные OLED используют небольшие органические молекулы, оседающие на стекле, излучают свет. Другой тип OLED использует большие пластиковые молекулы, называемые полимерами. Эти OLED называются светоизлучающие полимеры (LEP) или, иногда, полимерные светодиоды (PLED). Поскольку они печатаются на пластике (часто с использованием модифицированная, высокоточная версия струйного принтера), а не на стеклянные, они тоньше и гибче.

Фото: В OLED тонкие полимеры превращают электричество в свет. Полимеры также могут работать противоположным образом, преобразовывая свет в электричество, как в подобных полимерных солнечных элементах. Фото Джека Демпси предоставлено Министерством энергетики США/NREL (Министерство энергетики США). Энергетика/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

OLED-дисплеи могут быть изготовлены различными способами. В некоторых конструкциях свет предназначен для выхода из стеклянного уплотнения в верхней части; другие посылают свои свет через подложку в нижней части. Большие дисплеи также отличаются в том, как пиксели создаются из отдельных элементов OLED. В у некоторых красные, зеленые и синие пиксели расположены рядом; в другие, пиксели накладываются друг на друга, поэтому вы получаете больше пикселей, упакованных на каждый квадратный сантиметр/дюйм экрана и выше разрешение (правда дисплей соответственно толще).

Преимущества и недостатки OLED-дисплеев

Фото: Телевизоры, компьютерные мониторы и мобильные устройства (ноутбуки и планшеты) постепенно становятся тоньше благодаря технологии OLED. Фотография любезно предоставлена LG Electronics, опубликована на Flickr в соответствии с лицензией Creative Commons.

OLED-дисплеи во многих отношениях превосходят ЖК-дисплеи. Их самое большое преимущество в том, что они намного тоньше (около 0,2–0,3 мм или около 8 тысячных дюйма по сравнению с на ЖК-дисплеи, которые обычно как минимум в 10 раз толще) и следовательно, легче и намного гибче. Они ярче и не нуждаются в подсветке, поэтому они потребляют гораздо меньше энергии, чем ЖК-дисплеи (что приводит к увеличению времени автономной работы в портативных устройствах, таких как мобильные телефоны и MP3-плееры). Там, где ЖК-дисплеи обновляются относительно медленно (часто проблема, когда речь идет о быстро движущихся изображениях, таких как как спорт по телевизору или компьютерные игры), OLED-дисплеи реагируют до 200 раз Быстрее. Они воспроизводят более точные цвета (и истинный черный) за счет гораздо больший угол обзора (в отличие от ЖК-дисплеев, где цвета темнеют и исчезнет, если вы посмотрите в одну сторону). Будучи намного проще, OLED должны в конечном итоге будет дешевле в производстве, чем ЖК-дисплеи (хотя они новее и менее хорошо адаптирована, технология в настоящее время намного дороже).

Что касается недостатков, одна из широко упоминаемых проблем заключается в том, что OLED-дисплеи не служат так долго: деградация органических молекул означала, что ранние версии OLED изнашиваются примерно в четыре раза быстрее, чем обычные. ЖК-дисплеи или светодиодные дисплеи. Производители прилагают все усилия для решения это гораздо меньше проблем, чем раньше. Другая сложность в том, что органические молекулы в OLED очень чувствительны к вода. Хотя это не должно быть проблемой для отечественных продуктов, таких как как телевизоры и домашние компьютеры, это может представлять большую проблему в портативных продуктах, таких как мобильные телефоны.

Для чего используются OLED?

Фото: Телевизоры и телефоны по-прежнему являются наиболее известными приложениями OLED, но ожидайте гораздо большего вещи, которым нужно следовать, поскольку цены становятся все более конкурентоспособными по сравнению со старыми технологиями, такими как ЖК-дисплей. Фотография изогнутого телевизора LG OLED TV предоставлена K&amacrlis Dambrāns опубликовано на Flickr по лицензии Creative Commons (CC BY 2.0).

OLED-технология все еще является относительно новой по сравнению с аналогичными, давно зарекомендовавшими себя таких технологий, как светодиоды и ЖК-дисплеи (оба были изобретены в 1962). Вообще говоря, вы можете использовать OLED-дисплеи. везде, где вы можете использовать ЖК-дисплеи, например, на экранах телевизоров и компьютеров. и дисплеи MP3 и мобильного телефона. Их тонкость, большая яркость, и лучшая цветопередача предполагает, что они найдут много других интересные приложения в будущем. Они могут быть использованы для изготовления например, недорогие анимированные рекламные щиты. Или сверхтонкие страницы для электронных книг и журналов. Как насчет картин на вашей стене вы можете обновить с компа? Планшетные компьютеры со складными дисплеями, аккуратно превратить в карманные смартфоны? Или даже одежду с постоянно меняющейся цвета и узоры, подключенные к программному обеспечению визуализатора, работающему с вашего Айпод!

Компания Samsung начала использовать технологию OLED в своих телевизорах еще в 2013 году, а также в своих смартфонах Galaxy. в следующем году. Apple, изначально доминировавшая на рынке смартфонов, до недавнего времени сильно отставала в технологии OLED. В 2015 году, после нескольких месяцев слухов, были выпущены долгожданные Apple Watch с OLED-дисплеем. Поскольку он был связан с высокопрочным стекло, Apple, по-видимому, меньше интересовалась гибкостью OLED, чем что они тоньше (оставляя место для других компонентов) и потребляют меньше энергии, чем ЖК-дисплеи, предлагает значительно более длительный срок службы батареи. В 2017 году iPhone X стал первый смартфон Apple с OLED-дисплеем.

Фото: Audi, Mercedes Benz и другие автопроизводители теперь используют OLED в своих автомобильных фарах. задние фонари и приборная панель. Фотография Нан Палмеро опубликована на Викискладе. по лицензии Creative Commons (CC BY 2.0).

Несмотря на ажиотаж, потребители поначалу с меньшим энтузиазмом относились к мобильным телефонам и телевизорам с OLED-экранами, в основном потому, что ЖК-дисплеи были намного дешевле и являлись проверенной и надежной технологией. Это уже не так, и уж точно не в отношении телевизоров: цены на OLED-комплект резко упали, при этом некоторые OLED-телевизоры, поступающие в продажу в 2020/2021 годах, будут стоить примерно вдвое меньше, чем год или два назад, и прогнозируется, что эта технология станет действительно доступным к 2023 году. Что касается телефонов, преимущества OLED — (возможно) лучшее качество дисплея, увеличенное время автономной работы, меньший вес и тонкость/гибкость — часто перевешивают любую простую разницу в стоимости. В красноречивом анализе 2020 года Росс Янг из Display Supply Chain Consultants отметил неуклонный переход от ЖК-дисплеев к Азиатские производители переключают производство на OLED и новые технологии, такие как беспроводная связь 5G. становятся все более важными. Янг прогнозирует, что на долю OLED придется чуть более половины (54,5 процента) рынка дисплеев для смартфонов к 2025 году по сравнению с чуть менее четвертью (23,9процентов) в 2016 году.

Кто изобрел OLED?

Органические полупроводники были открыты в середине 1970-х годов Аланом Хигером, Аланом МакДиармидом и Хидеки Сиракава. которые разделили Нобелевскую премию по химии в 2000 году за свою работу. Первый эффективный OLED-экран, описанный как «новое электролюминесцентное устройство… сконструированное с использованием органических материалов в качестве излучающих элементов», был разработан Ching Tang и Steven VanSlyke , которые тогда работали в исследовательских лабораториях Eastman Kodak в 1919 году.87. Их работа, хотя и новая, основана на более ранних исследованиях электролюминесценции, о которых впервые сообщил французский физик Андре Бернаноз в 1955 году. коллеги применили электрические поля высокого напряжения переменного тока (переменного тока) к тонким пленкам целлюлозы и целлофана, «легированным» акридиновым оранжевым (флуоресцентным органическим красителем) и карбазолом. К 1970 году Дигби Уильямсу и Мартину Шадту удалось создать то, что они назвали «простым органическим электролюминесцентным диодом», используя антрацен, но только после работы Танга и ВанСлайка в 1919 году.80-х годов технология OLED стала по-настоящему практичной.

Вехи в разработке OLED с тех пор включают первый коммерческий OLED (Pioneer, 1997 г.), первый полноразмерный OLED-дисплей (Sony, 2001 г.), первый OLED-дисплей для мобильного телефона (Samsung, 2007 г.), коммерческое OLED-освещение системы (Lumiotec, 2013 г.) и широкоэкранные коммерческие OLED-телевизоры (Samsung, LG, Panasonic, Sony и др. в 2012 и 2013 гг.). [1] В 2020 году китайский производитель TCL объявил, что инвестирует почти 7 миллиардов долларов в новый метод изготовления OLED с использованием технология, аналогичная струйной печати, с обещанием производить более дешевые OLED-продукты к 2023 г.

Как работают OLED (органические светодиоды)

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 1 сентября 2022 г.

Вы помните старый стиль Телевизоры на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ)? Самые большие были около 30–60 см (1–2 фута) в глубину и были почти слишком тяжелыми, чтобы их можно было поднять самим собой. Если вы думаете, что это плохо, вы должны были видеть, какие телевизоры были как в 1940-х годах. ЭЛТ внутри были такими длинными, что им приходилось стоять прямо, стреляя своим изображением в потолок, с небольшим зеркало вверху, чтобы наклонить его боком в комнату. Просмотр телевизора в В те дни это было все равно, что смотреть в перископ подводной лодки! Слава Богу за прогресс. Сейчас у большинства из нас есть компьютеры и телевизоры. с ЖК-экранами, достаточно тонкими, чтобы их можно было повесить на стену, и дисплеи достаточно легкие, чтобы встраиваться в портативные гаджеты, такие как сотовые телефоны. Но дисплеи, изготовленные с использованием OLED (органические светоизлучающие диод) технологии еще лучше. Они суперлегкие, почти как бумага. теоретически достаточно гибкие, чтобы печатать на одежде, и они получить более яркое и красочное изображение. Что они и как они работают? Давайте посмотрим поближе!