Органический светодиод это. Органические светодиоды (OLED): революция в дисплейных технологиях

Что такое OLED-дисплеи. Как работают органические светодиоды. В чем преимущества OLED перед другими технологиями. Каковы перспективы развития OLED-технологии. Какие компании разрабатывают OLED-устройства.

Что такое органический светодиод (OLED)

Органический светодиод (OLED) — это полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, который эффективно излучает свет при пропускании через него электрического тока. OLED-технология находит основное применение при создании устройств отображения информации — дисплеев.

Ключевые особенности OLED:

• Использование органических светоизлучающих материалов
• Самостоятельное свечение без необходимости подсветки
• Высокая яркость и контрастность изображения
• Широкий угол обзора
• Малая толщина и вес конструкции
• Возможность создания гибких и прозрачных дисплеев

Принцип работы OLED-дисплея

Как устроен и работает органический светодиод? Принцип действия OLED основан на явлении электролюминесценции органических полупроводников:

1. OLED состоит из нескольких тонких органических слоев, заключенных между двумя электродами — анодом и катодом.
2. При подаче напряжения электроны движутся от катода к аноду через органические слои.
3. В эмиссионном слое происходит рекомбинация электронов и дырок с испусканием фотонов — света.
4. Цвет излучаемого света определяется типом используемых органических материалов.

Таким образом, каждый пиксель OLED-дисплея представляет собой миниатюрный органический светодиод, который может самостоятельно излучать свет разных цветов.

Преимущества OLED-дисплеев

OLED-технология обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с ЖК-дисплеями и плазменными панелями:

• Превосходное качество изображения — высокая яркость, контрастность, насыщенные цвета
• Сверхширокий угол обзора — до 180 градусов без искажений
• Сверхмалое время отклика — менее 0,01 мс
• Низкое энергопотребление, особенно при отображении темных сцен
• Возможность создания сверхтонких и гибких дисплеев
• Широкий диапазон рабочих температур

Благодаря этим преимуществам OLED-дисплеи обеспечивают более реалистичное и комфортное для глаз изображение.

Недостатки и проблемы OLED-технологии

Несмотря на очевидные преимущества, у OLED-технологии есть ряд недостатков, которые пока ограничивают ее широкое распространение:

• Ограниченный срок службы органических материалов, особенно синих светодиодов
• Неравномерное «выгорание» пикселей при длительном отображении статичной картинки
• Высокая стоимость производства, особенно дисплеев большого размера
• Чувствительность к влаге — необходимость надежной герметизации

Однако производители активно работают над решением этих проблем, постоянно улучшая характеристики и снижая стоимость OLED-панелей.

Области применения OLED-дисплеев

Где сегодня используются OLED-дисплеи и каковы перспективы их применения в будущем?

• Смартфоны и планшеты — уже широко применяются
• Телевизоры — активно внедряются премиальные OLED-модели
• Ноутбуки и мониторы — начинают появляться первые модели
• Автомобильные дисплеи — перспективная область применения
• Носимая электроника — фитнес-трекеры, умные часы
• VR/AR устройства — идеальны из-за малого времени отклика
• Освещение — OLED-панели как источники света

В будущем OLED-технология может произвести революцию в дизайне электронных устройств, позволив создавать гибкие и прозрачные дисплеи.

Ведущие разработчики OLED-технологий

Какие компании являются лидерами в разработке и производстве OLED-дисплеев?

• Samsung — крупнейший производитель OLED-дисплеев для смартфонов
• LG Display — лидер в производстве крупноформатных OLED-панелей для телевизоров
• Sony — одна из первых начала выпуск OLED-телевизоров
• BOE — китайский производитель, активно наращивающий мощности
• Universal Display Corporation — ведущий разработчик OLED-материалов

Эти и другие компании вкладывают значительные средства в совершенствование OLED-технологии и расширение производства.

Перспективы развития OLED-технологии

Каковы основные направления развития OLED-дисплеев в ближайшем будущем?

• Увеличение срока службы и яркости синих OLED
• Снижение стоимости производства больших OLED-панелей
• Разработка печатных технологий для массового производства
• Создание гибких и растягиваемых OLED-дисплеев
• Повышение энергоэффективности и яркости
• Внедрение микро-LED для дисплеев сверхвысокого разрешения

По мере решения существующих проблем OLED-технология имеет все шансы стать доминирующей на рынке дисплеев, открывая новые возможности для создания инновационных устройств.

Органический светодиод | это… Что такое Органический светодиод?

Схема OLED

Органический светодиод (англ. Organic Light-Emitting Diode (OLED) — органический светоизлучающий диод) — полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, который эффективно излучает свет, если пропустить через него электрический ток.

Основное применение технология OLED находит при создании устройств отображения информации (дисплеев). Предполагается, что производство таких дисплеев будет гораздо дешевле, нежели производство жидкокристаллических дисплеев.

1.5-дюймовый (3,8 сантиметра) OLED-дисплей медиаплеера Creative ZEN V

.

Содержание 1 Принцип действия 2 Преимущества и недостатки 2.1 Преимущества 2.2 В сравнении c плазменными дисплеями 2.3 В сравнении c жидкокристаллическими дисплеями 2.4 Недостатки 3 Применение 4 Объём продаж 5 История 6 Основные направления исследований и разработок 6. 1 PHOLED 6.2 TOLED 6.3 FOLED 6.4 SOLED 6.5 Passive/Active Matrix 7 Перспективы развития 8 Технологические события 8.1 Разработки Samsung и LG 8.2 Разработки Sony 8.3 Другие компании 9 См. также 10 Примечания 11 Ссылки

Принцип действия

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 испусканием (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным.

Схема 2х слойной OLED-панели: 1. Катод(−), 2. Эмиссионный слой, 3. Испускаемое излучение, 4. Проводящий слой, 5. Анод (+)

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. ^[1]

Преимущества и недостатки

Преимущества

В сравнении c плазменными дисплеями

• меньшие габариты и вес
• более низкое энергопотребление при той же яркости
• возможность создания гибких экранов
• возможность длительное время показывать статическую картинку без выгорания экрана

В сравнении c жидкокристаллическими 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 несколько порядков выше, чем у LCD) — по сути полное отсутствие инерционности
• более качественная цветопередача (высокий контраст)
• возможность создания гибких экранов
• большой диапазон рабочих температур (от −40 до +70 °C^[2])

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.

Контрастность.

Здесь OLED также лидер. OLED-дисплеи обладают контрастностью 1000000:1^[3] (Контрастность LCD до 2000:1^{[источник не указан 1299 дней]}, CRT до 5000:1)

Углы обзора.

Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения. Впрочем, современные ЖК дисплеи (за исключением основанных на TN+Film матрицах) также сохраняют приемлемое качество картинки при больших углах обзора.

Энергопотребление.

Сложно сравнивать что-либо по потреблению с ЖК, так как жидкокристаллическая ячейка ток не потребляет. Однако вспомогательные средства для обеспечения ее работы (драйверы, подсветка) могут потреблять весьма много или наоборот, очень мало — определяется задачами для которых предназначен тот или иной дисплей.

Потребление OLED прямо пропорционально яркости и площади свечения.

Недостатки

• маленький срок службы люминофоров некоторых цветов (порядка 2-3 лет)
• как следствие первого, невозможность создания долговечных полноценных TrueColor дисплеев
• дороговизна и неотработанность технологии по созданию больших матриц

Главная проблема OLED — время непрерывной работы должно быть более 15 тыс. часов. Одна проблема, которая в настоящее время препятствует широкому распространению этой технологии в мониторах и телевизорах, состоит в том, что «красный» OLED и «зелёный» OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше, чем «синий» OLED. Это визуально искажает изображение, причем время качественного показа неприемлемо для коммерчески жизнеспособного устройства. Хотя сегодня^{[когда?]} «синий» OLED всё-таки добрался до отметки в 17,5 тыс. часов (примерно 2 года) непрерывной работы.

Дисплеям телефонов, фотокамер, планшетов и иных малых устройств этих показателей вполне достаточно в связи с быстрыми темпами устаревания аппаратуры и еë неактуальности уже через несколько лет. Средняя продолжительность непрерывной работы этих устройств составляет около 5 тысяч часов, поэтому OLED в них успешно применяется уже сегодня.

Можно считать это временными трудностями становления новой технологии, поскольку разрабатываются новые долговечные люминофоры. Также растут мощности по производству матриц.

Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени дисплеи произведëнные по OLED технологиям, с высокой вероятностью станут доминантными на рынке электроники народного потребления.

Применение

На сегодняшний день^{[когда?]} OLED-технология применяется многими разработчиками узкой направленности, например, для создания приборов ночного видения. Органические дисплеи встраиваются в телефоны, цифровые фотоаппараты, автомобильные бортовые компьютеры, коммерческие OLED-телевизоры, выпускаются небольшие OLED-дисплеи для цифровых индикаторов, лицевых панелей автомагнитол, карманных цифровых аудиопроигрывателей и т.  д.

Объём продаж

Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.

Рынок OLED-дисплеев медленно, но уверенно растёт. Основные производители: Samsung (27 %), Pioneer (20 %), RiTdisplay (18 %), LGE (18 %).

В данный момент ведётся разработка телевизионных OLED-систем. На сегодня единственные коммерческие OLED-телевизоры на мировом рынке пока выпускаются компанией Sony (~2 000 изделий в месяц.) К коммерческому производству готовятся Samsung, Toshiba, а также альянс компаний Matsushita Electric Industrial, Canon и Hitachi.

История

Французский учёный Андрэ Бернаноз (André Bernanose) и его сотрудники открыли электролюминесценцию в органических материалах в начале 1950-х, прикладывая переменный ток высокого напряжения к прозрачным тонким плёнкам красителя акридинового оранжевого и хинакрина. В 1960 году исследователи из компании Dow Chemical разрабатывали управляемые переменным током электролюминесцентные ячейки, используя легированный антрацен.

Низкая электрическая проводимость таких материалов ограничивала развитие технологии до тех пор пока не стали доступными более современные органические материалы, такие как полиацетилен и полипиррол. В 1963 году в ряде статей учёные сообщили о том, что они наблюдали высокую проводимость в допированном йодом полипирроле. Они достигли проводимости 1 См/см. К сожалению, это открытие было «потеряно». И только в 1974 году исследовали свойства бистабильного выключателя на основе меланина с высокой проводимостью во «включенном» состоянии. Этот материал испускал вспышку света во время включения.

В 1977 году другая группа исследователей сообщила о высокой проводимости в подобно окисленном и легированном йодом полиацетилене. В 2000 году Алан Хигер, Алан Мак-Диармид и Хидеки Сиракава получили Нобелевскую премию по химии за «открытие и развитие проводящих органических полимеров». Ссылок на более ранние открытия не было.

Первое диодное устройство было создано в 1980-х компанией Eastman Kodak.

В 1990 году в журнале Nature появляется статья учёных, в которой сообщается о полимере с зелёной светимостью и «очень высоким КПД».

Недавно^{[когда?]} был разработан гибридный светоиспускающий слой, в котором используются непроводящие полимеры с примесью светоиспускающих проводящих молекул. Использование полимера даёт преимущества в механических свойствах без ухудшения оптических свойств. Светоиспускающие молекулы имеют ту же долговечность, как и в первоначальном полимере.

Основные направления исследований и разработок

Основные направления исследований разработчиков OLED-панелей, где на сегодняшний день есть реальные результаты:

PHOLED

PHOLED (англ.) (Phosphorescent OLED) — технология, являющаяся достижением Universal Display Corporation (UDC) совместно с Принстонским университетом и университетом Южной Калифорнии. Как и все OLED, PHOLED функционируют следующим образом: электрический ток подводится к органическим молекулам, которые испускают яркий свет. Однако, 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. Потенциальное использование PHOLED для освещения: можно покрыть стены гигантскими PHOLED-дисплеями. Это позволило бы всем комнатам освещаться равномерно, вместо использования лампочек, которые распределяют свет неравномерно по комнате. Или мониторы-стены или окна — удобно для организаций или любителей поэкспериментировать с интерьером.

Также к преимуществам PHOLED-дисплеев можно отнести яркие, насыщенные цвета, а также достаточно долгий срок службы.

TOLED

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 читаемость 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 делают возможным удвоить отображаемую область при том же размере экрана — для устройств, у которых желаемый объём выводимой информации шире, чем существующий).

FOLED

FOLED (Flexible OLED) — главная особенность — гибкость OLED-дисплея. Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны, и OLED-ячейки в герметичной тонкой защитной пленке — 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).

SOLED

Staked OLED — технология экрана от UDC (сложенные OLED). SOLED используют следующую архитектуру: изображение подпикселей складывается (красные, синие и зеленые элементы в каждом пикселе) вертикально вместо того, чтобы располагаться рядом, как это происходит в ЖК-дисплее или электронно-лучевой трубке.

В SOLED каждым элементом подпикселя можно управлять независимо. Цвет пикселя 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.

Passive/Active Matrix

Каждый пиксель цветного OLED-дисплея формируется из трех составляющих — органических ячеек, отвечающих за синий, зелёный и красный цвета.

В основе OLED — пассивные и активные матрицы управления ячейками.

Пассивная матрица представляет собой массив анодов, расположенных строками, и катодов, расположенных столбцами. Чтобы подать заряд на определённый органический диод, необходимо выбрать нужный номер катода и анода, на пересечении которых находится целевой пиксель, и пустить ток. Используется в монохромных экранах с диагональю 2-3 дюйма (дисплеи сотовых телефонов, электронных часов, различные информационные экраны техники).

Активная матрица: как и в случае LCD-мониторов, для управления каждой ячейкой OLED используются транзисторы, запоминающие необходимую для поддержания светимости пикселя информацию. Управляющий сигнал подается на конкретный транзистор, благодаря чему ячейки обновляются достаточно быстро. Используется технология TFT (Thin Film Transistor) — тонкопленочного транзистора. Создается массив транзисторов в виде матрицы, который накладывается на подложку прямо под органический слой дисплея. Слой TFT формируется из поликристального или аморфного кремния.

Также идут разработки O-TFT (Organic TFT) — технологии органических транзисторов.

Перспективы развития

Ожидается, что на смену OLED-дисплеям могут прийти более эффективные и экономичные дисплеи TMOS (Time-Multiplexed Optical Shutter, «оптический затвор с временным мультиплексированием») — технология, которая использует инерционность сетчатки человеческого глаза.^[4]

Технологические события

Разработки Samsung и LG

• На выставке CES 2012, Samsung и LG представили телевизоры OLED с диагональю 55 дюймов толщиной 7,6 мм и 4 мм соответственно.^[5]

Разработки Sony

Sony XEL-1 (вид спереди)

Sony XEL-1 (вид сбоку)

• В Лас Вегасе CES 2007, Sony представила 11-дюймовую (28 см, разрешение 1024 × 600) и 27-дюймовую (68. 5 см, разрешение HD в 1920 × 1080) модели, с контрастностью «миллион к одному» и полной толщиной 5 мм. Sony выпустила коммерческую версию этих мониторов в Японии в декабре 2007.
• 25 мая 2007 Sony представила 2.5-дюймовый (6,3 см) гибкий экран FOLED, толщиной 0.3 миллиметра. Было продемонстрировано видео на согнутом экране.
• 16 апреля 2008 Sony представила дисплей OLED, толщиной 0.2 миллиметра и шириной 3.5-дюймов (9 см) с разрешением 320×200 пикселей и 11-дюймовый экран толщиной 0,3 мм с разрешением 960×540 пикселей.

Другие компании

Смартфон Nokia N85, анонсированный в августе 2008 года и поступивший в продажу в октябре 2008 года — первый смартфон от финской компании с AM-OLED дисплеем.

Клавиатура «Оптимус Максимус» (Студия Лебедева), выпущенная в начале 2008 г. (прототипы), использует 48×48-пиксельные OLED-дисплеи (10,1×10,1 мм), встроенные в клавиши.

OLED может использоваться в голографии с высокой разрешающей способностью (volumetric display). 12 мая 2007 года на ЭКСПО-Лиссабон было представлено трёхмерное видео (потенциальное применение этих материалов).

Органические светодиоды могут также использоваться как источники света. OLED находят применение как источники общего освещения (в ЕС — проект OLLA).

11 марта 2008 года GE Global Research продемонстрировала первый OLED, изготовленный в виде рулона.^[6].

Chi Mei EL Corp of Tainan (Корпорация Тайнаня) продемонстрировала на конференции в Лос-Анджелесе (20-22 мая 2008 года) 25-дюймовые низкотемпературные прозрачные кремниевые OLED.

Epson в 2004 году выпустила 40-дюймовый дисплей (успех можно объяснить тем, что технология производства таких дисплеев похожа на технологию печати в струйном принтере^{[источник не указан 1260 дней]}, а в этом деле компания имеет большой опыт).

Южнокорейский производитель электроники LG Electronics сообщил о планах компании по началу коммерческого производства и продаж первого массового 15-дюймового телевизора, созданного по технологии органических светоизлучающих диодов. LG стала первым в мире производителем, освоившим технологию OLED для массового производства^[7]. ^[8]

См. также

• Светодиод
• Список новых перспективных технологий
• Печатная электроника
• Интерферометрический модулятор

Примечания

1. ↑ R. H. Friend, R. W. Gymer, A. B. Holmes, J. H. Burroughes, R. N. Marks, C. Taliani, D. D. C. Bradley, D. A. Dos Santos, J. L. Brédas, M. Lögdlund, W. R. Salaneck, Electroluminescence in conjugated polymers, Nature 1999, 397, 121.
2. ↑ OLED  (рус.) (20 апреля 2006). Архивировано из первоисточника 15 февраля 2012. Проверено 7 января 2010.
3. ↑ Membrana: Созданы дисплеи для домашнего кинотеатра с контрастом миллион к одному (16 января 2006 г.)
4. ↑ На смену LCD и OLED дисплеям идут более эффективные и экономичные дисплеи TMOS // NanoWeek, 27 октября — 2 ноября 2009г, No. 86
5. ↑ CES 2012: Samsung и LG показали самые большие в мире OLED-панели (11 января 2012 г. )
6. ↑ Органические световые панели теперь печатают как газеты (13 марта 2008 г.)
7. ↑ CyberSecurity.ru: В ноябре LG Electronics начнет продажи AMOLED-телевизоров (31.08.2009)
8. ↑ CNEWS о планах LG

Ссылки

• Светлое будущее — видео на сайте Euronews
• Демонстрация гибкого OLED-дисплея от SONY
• OLED community with information and news
• OLED-technology news and infos
• Sony выпустила телевизор толщиной с монету
• News and technical data from the developers of PHOLED technology
• Structure and working principle of OLEDs and electroluminescent displays
• Information for the public about the Nobel Prize in Chemistry 2000
• Технология OLED
• Изготовление oLED своими руками

Органический светодиод | это… Что такое Органический светодиод?

Схема OLED

Органический светодиод (англ. Organic Light-Emitting Diode (OLED) — органический светоизлучающий диод) — полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, который эффективно излучает свет, если пропустить через него электрический ток.

Основное применение технология OLED находит при создании устройств отображения информации (дисплеев). Предполагается, что производство таких дисплеев будет гораздо дешевле, нежели производство жидкокристаллических дисплеев.

1.5-дюймовый (3,8 сантиметра) OLED-дисплей медиаплеера Creative ZEN V

.

Содержание 1 Принцип действия 2 Преимущества и недостатки 2.1 Преимущества 2.2 В сравнении c плазменными дисплеями 2.3 В сравнении c жидкокристаллическими дисплеями 2.4 Недостатки 3 Применение 4 Объём продаж 5 История 6 Основные направления исследований и разработок 6.1 PHOLED 6.2 TOLED 6.3 FOLED 6.4 SOLED 6.5 Passive/Active Matrix 7 Перспективы развития 8 Технологические события 8.1 Разработки Samsung и LG 8.2 Разработки Sony 8. 3 Другие компании 9 См. также 10 Примечания 11 Ссылки

Принцип действия

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 испусканием (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным.

Схема 2х слойной OLED-панели: 1. Катод(−), 2. Эмиссионный слой, 3. Испускаемое излучение, 4. Проводящий слой, 5. Анод (+)

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.^[1]

Преимущества и недостатки

Преимущества

В сравнении c плазменными дисплеями

• меньшие габариты и вес
• более низкое энергопотребление при той же яркости
• возможность создания гибких экранов
• возможность длительное время показывать статическую картинку без выгорания экрана

В сравнении c жидкокристаллическими 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 несколько порядков выше, чем у LCD) — по сути полное отсутствие инерционности
• более качественная цветопередача (высокий контраст)
• возможность создания гибких экранов
• большой диапазон рабочих температур (от −40 до +70 °C^[2])

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.

Контрастность.

Здесь OLED также лидер. OLED-дисплеи обладают контрастностью 1000000:1^[3] (Контрастность LCD до 2000:1^{[источник не указан 1299 дней]}, CRT до 5000:1)

Углы обзора.

Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения. Впрочем, современные ЖК дисплеи (за исключением основанных на TN+Film матрицах) также сохраняют приемлемое качество картинки при больших углах обзора.

Энергопотребление.

Сложно сравнивать что-либо по потреблению с ЖК, так как жидкокристаллическая ячейка ток не потребляет. Однако вспомогательные средства для обеспечения ее работы (драйверы, подсветка) могут потреблять весьма много или наоборот, очень мало — определяется задачами для которых предназначен тот или иной дисплей. Потребление OLED прямо пропорционально яркости и площади свечения.

Недостатки

• маленький срок службы люминофоров некоторых цветов (порядка 2-3 лет)
• как следствие первого, невозможность создания долговечных полноценных TrueColor дисплеев
• дороговизна и неотработанность технологии по созданию больших матриц

Главная проблема OLED — время непрерывной работы должно быть более 15 тыс. часов. Одна проблема, которая в настоящее время препятствует широкому распространению этой технологии в мониторах и телевизорах, состоит в том, что «красный» OLED и «зелёный» OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше, чем «синий» OLED. Это визуально искажает изображение, причем время качественного показа неприемлемо для коммерчески жизнеспособного устройства. Хотя сегодня^{[когда?]} «синий» OLED всё-таки добрался до отметки в 17,5 тыс. часов (примерно 2 года) непрерывной работы.

Дисплеям телефонов, фотокамер, планшетов и иных малых устройств этих показателей вполне достаточно в связи с быстрыми темпами устаревания аппаратуры и еë неактуальности уже через несколько лет. Средняя продолжительность непрерывной работы этих устройств составляет около 5 тысяч часов, поэтому OLED в них успешно применяется уже сегодня.

Можно считать это временными трудностями становления новой технологии, поскольку разрабатываются новые долговечные люминофоры. Также растут мощности по производству матриц.

Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени дисплеи произведëнные по OLED технологиям, с высокой вероятностью станут доминантными на рынке электроники народного потребления.

Применение

На сегодняшний день^{[когда?]} OLED-технология применяется многими разработчиками узкой направленности, например, для создания приборов ночного видения. Органические дисплеи встраиваются в телефоны, цифровые фотоаппараты, автомобильные бортовые компьютеры, коммерческие OLED-телевизоры, выпускаются небольшие OLED-дисплеи для цифровых индикаторов, лицевых панелей автомагнитол, карманных цифровых аудиопроигрывателей и т. д.

Объём продаж

Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.

Рынок OLED-дисплеев медленно, но уверенно растёт. Основные производители: Samsung (27 %), Pioneer (20 %), RiTdisplay (18 %), LGE (18 %).

В данный момент ведётся разработка телевизионных OLED-систем. На сегодня единственные коммерческие OLED-телевизоры на мировом рынке пока выпускаются компанией Sony (~2 000 изделий в месяц.) К коммерческому производству готовятся Samsung, Toshiba, а также альянс компаний Matsushita Electric Industrial, Canon и Hitachi.

История

Французский учёный Андрэ Бернаноз (André Bernanose) и его сотрудники открыли электролюминесценцию в органических материалах в начале 1950-х, прикладывая переменный ток высокого напряжения к прозрачным тонким плёнкам красителя акридинового оранжевого и хинакрина. В 1960 году исследователи из компании Dow Chemical разрабатывали управляемые переменным током электролюминесцентные ячейки, используя легированный антрацен.

Низкая электрическая проводимость таких материалов ограничивала развитие технологии до тех пор пока не стали доступными более современные органические материалы, такие как полиацетилен и полипиррол. В 1963 году в ряде статей учёные сообщили о том, что они наблюдали высокую проводимость в допированном йодом полипирроле. Они достигли проводимости 1 См/см. К сожалению, это открытие было «потеряно». И только в 1974 году исследовали свойства бистабильного выключателя на основе меланина с высокой проводимостью во «включенном» состоянии. Этот материал испускал вспышку света во время включения.

В 1977 году другая группа исследователей сообщила о высокой проводимости в подобно окисленном и легированном йодом полиацетилене. В 2000 году Алан Хигер, Алан Мак-Диармид и Хидеки Сиракава получили Нобелевскую премию по химии за «открытие и развитие проводящих органических полимеров». Ссылок на более ранние открытия не было.

Первое диодное устройство было создано в 1980-х компанией Eastman Kodak.

В 1990 году в журнале Nature появляется статья учёных, в которой сообщается о полимере с зелёной светимостью и «очень высоким КПД».

Недавно^{[когда?]} был разработан гибридный светоиспускающий слой, в котором используются непроводящие полимеры с примесью светоиспускающих проводящих молекул. Использование полимера даёт преимущества в механических свойствах без ухудшения оптических свойств. Светоиспускающие молекулы имеют ту же долговечность, как и в первоначальном полимере.

Основные направления исследований и разработок

Основные направления исследований разработчиков OLED-панелей, где на сегодняшний день есть реальные результаты:

PHOLED

PHOLED (англ.) (Phosphorescent OLED) — технология, являющаяся достижением Universal Display Corporation (UDC) совместно с Принстонским университетом и университетом Южной Калифорнии. Как и все OLED, PHOLED функционируют следующим образом: электрический ток подводится к органическим молекулам, которые испускают яркий свет. Однако, 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. Потенциальное использование PHOLED для освещения: можно покрыть стены гигантскими PHOLED-дисплеями. Это позволило бы всем комнатам освещаться равномерно, вместо использования лампочек, которые распределяют свет неравномерно по комнате. Или мониторы-стены или окна — удобно для организаций или любителей поэкспериментировать с интерьером.

Также к преимуществам PHOLED-дисплеев можно отнести яркие, насыщенные цвета, а также достаточно долгий срок службы.

TOLED

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 читаемость 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 делают возможным удвоить отображаемую область при том же размере экрана — для устройств, у которых желаемый объём выводимой информации шире, чем существующий).

FOLED

FOLED (Flexible OLED) — главная особенность — гибкость OLED-дисплея. Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны, и OLED-ячейки в герметичной тонкой защитной пленке — 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).

SOLED

Staked OLED — технология экрана от UDC (сложенные OLED). SOLED используют следующую архитектуру: изображение подпикселей складывается (красные, синие и зеленые элементы в каждом пикселе) вертикально вместо того, чтобы располагаться рядом, как это происходит в ЖК-дисплее или электронно-лучевой трубке.

В SOLED каждым элементом подпикселя можно управлять независимо. Цвет пикселя 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.

Passive/Active Matrix

Каждый пиксель цветного OLED-дисплея формируется из трех составляющих — органических ячеек, отвечающих за синий, зелёный и красный цвета.

В основе OLED — пассивные и активные матрицы управления ячейками.

Пассивная матрица представляет собой массив анодов, расположенных строками, и катодов, расположенных столбцами. Чтобы подать заряд на определённый органический диод, необходимо выбрать нужный номер катода и анода, на пересечении которых находится целевой пиксель, и пустить ток. Используется в монохромных экранах с диагональю 2-3 дюйма (дисплеи сотовых телефонов, электронных часов, различные информационные экраны техники).

Активная матрица: как и в случае LCD-мониторов, для управления каждой ячейкой OLED используются транзисторы, запоминающие необходимую для поддержания светимости пикселя информацию. Управляющий сигнал подается на конкретный транзистор, благодаря чему ячейки обновляются достаточно быстро. Используется технология TFT (Thin Film Transistor) — тонкопленочного транзистора. Создается массив транзисторов в виде матрицы, который накладывается на подложку прямо под органический слой дисплея. Слой TFT формируется из поликристального или аморфного кремния.

Также идут разработки O-TFT (Organic TFT) — технологии органических транзисторов.

Перспективы развития

Ожидается, что на смену OLED-дисплеям могут прийти более эффективные и экономичные дисплеи TMOS (Time-Multiplexed Optical Shutter, «оптический затвор с временным мультиплексированием») — технология, которая использует инерционность сетчатки человеческого глаза.^[4]

Технологические события

Разработки Samsung и LG

• На выставке CES 2012, Samsung и LG представили телевизоры OLED с диагональю 55 дюймов толщиной 7,6 мм и 4 мм соответственно. ^[5]

Разработки Sony

Sony XEL-1 (вид спереди)

Sony XEL-1 (вид сбоку)

• В Лас Вегасе CES 2007, Sony представила 11-дюймовую (28 см, разрешение 1024 × 600) и 27-дюймовую (68.5 см, разрешение HD в 1920 × 1080) модели, с контрастностью «миллион к одному» и полной толщиной 5 мм. Sony выпустила коммерческую версию этих мониторов в Японии в декабре 2007.
• 25 мая 2007 Sony представила 2.5-дюймовый (6,3 см) гибкий экран FOLED, толщиной 0.3 миллиметра. Было продемонстрировано видео на согнутом экране.
• 16 апреля 2008 Sony представила дисплей OLED, толщиной 0.2 миллиметра и шириной 3.5-дюймов (9 см) с разрешением 320×200 пикселей и 11-дюймовый экран толщиной 0,3 мм с разрешением 960×540 пикселей.

Другие компании

Смартфон Nokia N85, анонсированный в августе 2008 года и поступивший в продажу в октябре 2008 года — первый смартфон от финской компании с AM-OLED дисплеем.

Клавиатура «Оптимус Максимус» (Студия Лебедева), выпущенная в начале 2008 г. (прототипы), использует 48×48-пиксельные OLED-дисплеи (10,1×10,1 мм), встроенные в клавиши.

OLED может использоваться в голографии с высокой разрешающей способностью (volumetric display). 12 мая 2007 года на ЭКСПО-Лиссабон было представлено трёхмерное видео (потенциальное применение этих материалов).

Органические светодиоды могут также использоваться как источники света. OLED находят применение как источники общего освещения (в ЕС — проект OLLA).

11 марта 2008 года GE Global Research продемонстрировала первый OLED, изготовленный в виде рулона.^[6].

Chi Mei EL Corp of Tainan (Корпорация Тайнаня) продемонстрировала на конференции в Лос-Анджелесе (20-22 мая 2008 года) 25-дюймовые низкотемпературные прозрачные кремниевые OLED.

Epson в 2004 году выпустила 40-дюймовый дисплей (успех можно объяснить тем, что технология производства таких дисплеев похожа на технологию печати в струйном принтере^{[источник не указан 1260 дней]}, а в этом деле компания имеет большой опыт).

Южнокорейский производитель электроники LG Electronics сообщил о планах компании по началу коммерческого производства и продаж первого массового 15-дюймового телевизора, созданного по технологии органических светоизлучающих диодов. LG стала первым в мире производителем, освоившим технологию OLED для массового производства^[7]. ^[8]

См. также

• Светодиод
• Список новых перспективных технологий
• Печатная электроника
• Интерферометрический модулятор

Примечания

1. ↑ R. H. Friend, R. W. Gymer, A. B. Holmes, J. H. Burroughes, R. N. Marks, C. Taliani, D. D. C. Bradley, D. A. Dos Santos, J. L. Brédas, M. Lögdlund, W. R. Salaneck, Electroluminescence in conjugated polymers, Nature 1999, 397, 121.
2. ↑ OLED  (рус.) (20 апреля 2006). Архивировано из первоисточника 15 февраля 2012. Проверено 7 января 2010.
3. ↑ Membrana: Созданы дисплеи для домашнего кинотеатра с контрастом миллион к одному (16 января 2006 г. )
4. ↑ На смену LCD и OLED дисплеям идут более эффективные и экономичные дисплеи TMOS // NanoWeek, 27 октября — 2 ноября 2009г, No. 86
5. ↑ CES 2012: Samsung и LG показали самые большие в мире OLED-панели (11 января 2012 г.)
6. ↑ Органические световые панели теперь печатают как газеты (13 марта 2008 г.)
7. ↑ CyberSecurity.ru: В ноябре LG Electronics начнет продажи AMOLED-телевизоров (31.08.2009)
8. ↑ CNEWS о планах LG

Ссылки

• Светлое будущее — видео на сайте Euronews
• Демонстрация гибкого OLED-дисплея от SONY
• OLED community with information and news
• OLED-technology news and infos
• Sony выпустила телевизор толщиной с монету
• News and technical data from the developers of PHOLED technology
• Structure and working principle of OLEDs and electroluminescent displays
• Information for the public about the Nobel Prize in Chemistry 2000
• Технология OLED
• Изготовление oLED своими руками

Как работают OLED (органические светодиоды)

org/Person»> 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 сам. 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!

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

1. Что такое светодиод?
2. Как работает обычный светодиод?
3. Как работает OLED?
4. Как OLED излучает свет
5. Типы OLED
6. Преимущества и недостатки OLED
7. Для чего используются OLED?
8. Кто изобрел OLED?
9. 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. Сейчас подключите электрические контакты к двум плитам и включите питание. Если вы соедините контакты в одну сторону, электроны будут течь через переход. 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. Другой 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 пользовались проверенной и надежной технологией. Это уже не так, особенно 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-дисплеев — (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.

Определение OLED. Что такое OLED и как он работает?

OLED Diode tutorial

Содержание

OLED (органический LED ) – тип светоизлучающего полупроводникового   диода , который используется в качестве поверхностного источника света. Они используются для создания гибких дисплеев, телевизоров или других портативных устройств. Дисплеи, произведенные по технологии OLED, чрезвычайно тонкие из-за отсутствия необходимости их подсветки, поскольку они сами генерируют свет. OLED-технология, несомненно, «отнимет лидерство» у LCD-технологии. OLED-символ выглядит так же, как обычный светодиод .

Рис.1 Диоды OLED

OLED – внутренняя конструкция и производственный процесс

Органический светодиод состоит из нескольких очень тонких слоев материалов, наложенных друг на друга таким образом, что он «похож на бутерброд». Эти слои следующие:

• два проводящих электрода:
• анод (+) – прозрачный, для прохода излучаемого света (он же «излучатель» ),
• катод (-) – не обязательно прозрачный (также называемый «проводник» ),
• два органических слоя:
• проводящий слой – органический полупроводник n-типа,
• эмиссионный слой – органический полупроводник типа «p», здесь наносится органический материал, отличный от проводящего слоя, слой называется так потому, что излучает электромагнитное излучение в видимом спектре. Поэтому этот слой называется эмиссионным,
• основа – прозрачная, обычно из стекла или фольги.

Можно «добавить» третий органический слой для более эффективного переноса электронов с катода на эмиссионный слой.

Технологический процесс ОСИД обычно осуществляется в следующем порядке:

1. Подложка наносится на анод.
2. Слой на аноде сформирован специально для транспортировки дырок.
3. Нанесение токопроводящего слоя «n»-типа.
4. Слой помещается поверх проводящего слоя для формирования излучающего слоя «р»-типа.
5. Далее применяется транспортный слой для электронов.
6. Катод «поверх всего».

Толщина слоев в технологии OLED не превышает 500нм .

Рис. 2 Структура OLED

Органический светодиод Принцип работы

Самое главное в работе OLED — это подача правильного напряжения на его структуру, чтобы излучение света было возможным и успешным. Электроны движутся в направлении от катода к аноду (электроны с катода переходят в эмиссионный слой , а дырки переходят от анода, что означает, что анод забирает электроны из проводящего слоя ) . Как только переход смещен в прямом направлении, излучающий слой заряжается отрицательно. Однако проводящий слой заряжен положительно из-за наличия избыточных отверстий , которые являются положительными носителями заряда. Взаимное притяжение электронов и дырок в излучающем слое возникает за счет возникновения электростатическое взаимодействие . Затем происходит явление рекомбинации – соединение пары частиц с противоположными электрическими зарядами. Энергия, выделяющаяся при рекомбинации, вызывает испускание видимого электромагнитного излучения – света. Значение напряжения, которое питает OLED (чем больше, тем ярче, тем больше потребляемая мощность OLED), определяет яркость принимаемого света. Цвет этого света зависит от типа органического слоя материала, используемого в излучающем слое в технологии OLED. Он будет гореть только тогда, когда переход смещен в прямом направлении (обратное смещение не работает — как в обычном полупроводниковом диоде).

Органические светодиоды История

Органические светодиоды (OLED) представляют собой поверхностные источники света, в которых плотность активных слоев – полимеров – обычно не превышает 500 нм. Явление электролюминесценции в органических материалах впервые наблюдал в 1950 году француз Андре Бернаноз, который вместе со своими коллегами из Университета Нанси заметил слабое свечение слоя органического материала (побочного продукта акридина – акридинового апельсина) после используя для этого высокое переменное напряжение (AC). Еще в одном органическом материале, в 1963, электролюминесценцию наблюдал Мартин Поуп. Электролюминесценция в полимерных пленках была впервые обнаружена Роджером Партриджем в Национальной физической лаборатории Великобритании. Исследованная им структура включала полимерный слой (н-винилкарбазол) плотностью 2,2 мкм, который располагался между двумя металлическими электродами с приложенным к ним напряжением. Описанная схема была запатентована в 1975 г., а результаты его исследований были опубликованы в 1983 г. Самые первые открытия электролюминесценции в органических продуктах, а также исследования, проведенные в 1960-е, а также 1970-е годы не сулили ничего хорошего для их применения на практике. Этот сценарий изменился после появления журналов Чинга В. Танго и Стивена Ван Слайка. В 1990-х годах несколько лабораторий объявили, что им удалось получить результат свечения люминофора из органических материалов, аналогичный обнаруженному в электролюминесцентных устройствах, и что на их основе был построен прототип дисплея. Среди самых первых органических соединений, обнаруживших ощущение легкого выхлопа под действием внешнего электрического поля, был полифениленвинил. Оказалось, что этот токопроводящий полимер может излучать зеленый или желто-зеленый свет под действием приложенного напряжения. Самый первый работающий монохромный OLED-дисплей появился в 1996 благодаря технологии дисплея Cambridge. В то время эта конструкция оставляла предпочтение, особенно когда она проявляла эффективность. Только в 1998 году были созданы органические зеленые OLED, которые отличались достаточной производительностью в преобразовании электрической энергии прямо в свет. Быстрый рост инноваций OLED восходит к 2000 году, когда тайваньская компания RiTEK Display Technology начала строительство первого производственного предприятия по производству черно-белых светящихся зеленым SMOLED-экранов для смартфонов. В 2002 году появились первые панели AMOLED (Active Matrix OLED) с энергетической управляющей матрицей, разработанные Kodak. В октябре 2007 года Sony представила модель телевизора, выполненную в инновационной технологии OLED.

Гибкие светодиоды FOLED

FOLED имеет электролюминесцентный слой, нанесенный на гибкую подложку. Из-за этого прочность этих блоков пока не высока из-за того, что проблемой является инфильтрация частиц кислорода и водяного пара через гибкую подложку, а также деградация энергетического слоя. Пластиковая подложка не защищает так, как стекло, поэтому для увеличения срока службы инструментов необходимо создать и усилить уплотнение как в подложке, так и в защитной пленке.
Существует ряд технологий защиты для повышения газонепроницаемости, которые подходят для гибких OLED-экранов. Одним из них является современная технология Dam-and-fill. На протяжении всего этого процесса растекающаяся высоковязкая жидкость образует прямоугольный барьер вокруг OLED. Эта жидкость диспергируется во время операции нанесения капель, чтобы заполнить пространство между субстратом и защитной пленкой внутри плотины. Данная методика отличается простотой и высокой безопасностью.

Рис. 3 Гибкие светодиоды Winstar

Другим подходом является защита с помощью тонкой многослойной пленки (тонкопленочная инкапсуляция, TFE). Современная технология ТФЭ показала наилучшие защитные свойства как по индексу водораспределения (WVTR), так и по индексу распределения кислорода (OTR). Наиболее предпочтительными инновациями TFE являются химическое плазменное осаждение из паровой фазы (PECVD), а также атомно-слоевое осаждение (ALD).
PECVD (химическое осаждение из паровой фазы с плазменным усилением) представляет собой вариант метода CVD, который можно использовать для приготовления многослойного неорганического-неорганического или органо-органического препятствия. Для этой цели часто используют нитрид кремния, а также диоксид кремния.
PEVCD является чрезвычайно привлекательным методом из-за низкой температуры процедуры (ниже 600 ° C), возможности осаждения неравновесных стадий и прекрасного контроля над санитарной обработкой покрытий.
ALD (атомно-слоевое осаждение) — еще один метод, который можно использовать для невероятно точного осаждения герметизирующей пленки. Некоторые нитриды и оксиды, переносимые с помощью этого подхода, напр. оксид алюминия, были проверены на газонепроницаемость пластиковой пленки, что обеспечивает хорошие условия устойчивости. Недостатком этого метода является высокая стоимость изготовления, а также длительное время процесса.
Еще одним средством повышения газонепроницаемости, а также защиты FOLED-дисплея является использование ультратонкой стали, а также стеклянной алюминиевой фольги. Ультратонкое стекло (<100 мм), а также стальная фольга обладают хорошей водонепроницаемостью. Однако недостатком таких пленок является то, что они непрозрачны, скучны и быстро портятся.
Последней возможной современной технологией является так называемая FSE (Face-sealencapsulation). Инновация FSE использует герметизирующие пленки с низким индексом WVTR (скорость пропускания водяного пара). Это простой и дешевый подход, который можно использовать для автоматизации экранов FOLED.

Технология гибкого OLED-экрана Winstar

Экраны гибких OLED-дисплеев Winstar герметизируются с помощью инновационной технологии FSE, как показано на рис. 3. В качестве подложки использовалась пленка с полиамидным покрытием и барьером осаждения, используемая методом PECVD, в результате чего WVTR составил 5 · 10-5 г/сут/см. Толстый анод толщиной 100 нм покрывает герметизирующий слой, и Tvis этого барьера превышает 85%.

Рис. 4 Испытание на изгиб по Фоледу

Стандартный процесс фотолитографии выполняется на упомянутой ранее гибкой подложке для изготовления изолятора определенной формы. Органические слои, а также металлические катоды осаждаются из паровой фазы. Наконец, фиксирующая лента из ПЭТ, защитный слой и клей, чувствительный к давлению, укладываются в ламинированное напольное покрытие в процессе, называемом «рулон на лист». На рис. 3 показана модель такого экрана FOLED-дисплея.
На рис. 4 показаны результаты испытаний на повторяемость и динамическое изгибание экрана Flexible OLED (красный цвет, размер пикселя 2 × 2 мм) на участке кривизны прибл. 34 мм. Освещенность, а также цветовая область CIE (цветовая схема) существенно не изменились даже после 200 циклов. Коэффициент изменения освещенности менее 3,08% (<300 кд/м²).

Рис. 5 Испытание на изгиб FOLED

Испытание на срок службы проводилось в нормальных условиях окружающей среды (22–25 °C, относительная влажность 30–60 %), а также при высокой температуре и влажности (60 °C, 90% относительной влажности). В приборе, работающем при комнатной температуре, освещенность через 1000 ч составила 84% от первоначальной. С другой стороны, устройство, работающее в условиях высокой температуры и влажности, при том же времени работы достигло яркости всего 67,9%. Расчетный срок службы превышает 13 000 часов.

OLED – преимущества и недостатки

Использование технологии OLED в конструкции любого дисплея имеет как преимущества, так и недостатки.

Как OLED   преимущества мы можем поставить:

• возможность изготовления гибких дисплеев или вшитых экранов напр. в одежде за счет возможности нанесения органического материала на гибкую подложку,
• малый вес и толщина дисплея,
• снижение производственных затрат за счет отсутствия подсветки, несложной конструкции (небольшое количество электронных компонентов) и меньшего количества слоев дисплея,
• OLED означает большую яркость и цветовую шкалу, чем в ЖК-технологии, что вызвано спонтанным, нефильтрованным излучением света OLED,
• подсветка не требуется, что приводит к низкому энергопотреблению OLED — черный цвет идеально черный,
• угол обзора практически не ограничен,
• более быстрое время отклика (~ 0,01 мс) по сравнению с ЖК-технологией (2-12 мс).