Органические светоизлучающие диоды

Аббревиатура OLED произошла от сокращения Organic Light–Emitting Diode, что можно перевести как органический светоизлучающий диод, и основана на способности некоторых органических полимеров испускать свет (люминесценции) при подаче на них электрического тока [10, 11]. Эта особенность была открыта в 1950-х годах, но первая OLED панель была создана компанией Eastman Kodak только в 1980 году, а в 1998 году в продаже появилась первая автомагнитола с монохромным OLED дисплеем. Начало серийным продажам было положено в 2003 году.

Упрощенно принцип работы OLED–дисплея можно представить следующим способом (рисунок 1):

1. К катоду и аноду OLED–дисплея подключается источник тока.

2. Поток электронов движется от катода к аноду через органические слои. Катод добавляет электроны к органическому слою–эмиттеру. Анод "доставляет" электроны из проводящего слоя органических молекул.

3. На границе между эмиттером и проводящим слоем электроны находят "дырки" (атомы с недостающим электроном на энергетическом уровне). Когда электрон находит дырку, он заполняет энергетический уровень. В результате, высвобождается фотон (свет), в результате чего и происходит свечение OLED дисплея.

4. Цвет свечения зависит от типа органической молекулы в проводящем слое. Яркость свечения зависит от подаваемого напряжения, которая в современных OLED дисплеях варьируется от 2 В до 10 В.

Органический светодиод, как правило, это анод, катод, слой чистого люминофора или с примесями, добавляемыми для повышения квантового выхода и как следствие лучшей работы диода. Слой между анодом и катодом стараются сделать максимально тонким, не превышающим 100 нм по толщине. Обычно, если в качестве примера приводить простейший диод, роль подложки играет стекло с уже нанесённым слоем анода из оксида сплава индия и олова (ITO), преимуществом которого является его прозрачность. Далее на специальной установке методом вращательного нанесения для равномерного распределения анод покрывается слоем люминофора, который затем покрывается так называемой маской с необходимым числом отверстий, для получения соответствующего количества пикселей, на которую затем путём напыления наносят слой катода с рассчитанными характеристиками. Сверху катод покрывают обычно эпоксидной смолой или другим изолирующим материалом для исключения доступа кислорода и влаги. После к полученным пикселям прикрепляют серебряные провода, по которым подводят ток к светодиоду [12]. На рисунке 2 представлена модель светодиода, в котором вещества эмиттеры (зелёный, красный и голубой) уложены параллельно, однако возможно и послойное нанесение друг на друга слоёв люминофора.

В большинстве случаев в качестве эмиттера – вещества испускающего фотоны, используются различные элементоорганические соединения – в основном органические комплексы с переходными металлами или лантаноидами.

Применение полимерных люминофоров, даёт возможность уменьшить толщину слоя между анодом и катодом, вследствие предрасположенности полимеров к пленкообразованию и как следствие уменьшения размеров конечных продуктов.

Основным элементом электролюминесцентного диода на основе полимеров служит полимерная плёнка, помещенная между двумя электродами, из которых катод инжектирует электроны (носители n–типа), а анод – дырки (носители p–типа). Практически всегда помимо элементоорганической или полимерной матрицы в диоде можно встретить слои вспомогательных веществ, предназначенных для более эффективного ввода (инжекции) носителей заряда, для чего в слой люминофора между ним и электродами встраивают дополнительные слои с электронной или дырочной проводимостью [13]. При приложении напряжения электроны и дырки движутся от противоположных электродов, а электроны рекомбинируют при этом с излучением света.

Полимерные слои в таких устройствах имеют принципиальные преимущества по сравнению с неорганическими и низкомолекулярными органическими слоями – это технологическая простота их получения, значительно меньший размер – они гораздо тоньше «жидких кристаллов» – и возможность достаточно просто формировать электронные схемы и, как следствие, более низкая стоимость изготавливаемых изделий.

По сравнению с плазменными дисплеями у OLED есть следующие преимущества: меньшие габариты и вес, более низкое энергопотребление при той же яркости, возможность создания гибких экранов. По сравнению с 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 порядок 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).

Давайте подробнее остановимся на каждом параметре:

1) Яркость. OLED–дисплеи обеспечивают яркость излучения от нескольких кд/м² (для ночной работы) до очень высоких яркостей – свыше 100 000 кд/м², причем их яркость может регулироваться в очень широком динамическом диапазоне. Так как срок службы дисплея обратно пропорционален его яркости, для приборов рекомендуется работа при более умеренных уровнях яркости до 1000 кд/м². При освещении LCD–дисплея ярким лучом света появляются блики, а картинка на OLED–экране останется яркой и насыщенной при любом уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей) [14].

2) Контрастность. Здесь OLED также лидер. OLED–дисплеи обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD 1300:1, CRT 2000:1).

3) 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. При всех достоинствах у OLED, конечно же есть свои 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. И главная проблема для OLED – время непрерывной работы должно быть более 15 тыс. часов. Эта проблема, которая в настоящее время препятствует широкому распространению этой технологии, состоит в том, что «красный» 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 [15]. Хотя сегодня «синий» OLED всё–таки добрался до отметки в 17,5 тыс. часов непрерывной работы.

При этом для дисплеев телефонов, фотокамер и иных малых устройств достаточно 5 тысяч часов непрерывной работы. Поэтому в них OLED успешно применяется уже сегодня.

На сегодняшний день OLED–технология применяется многими разработчиками узкой направленности, например, для создания приборов ночного видения. Дисплеи OLED встраиваются в телефоны, цифровые камеры и другую технику, где не требуется большого полноцветного экрана. Такие дисплеи широко применяются в мобильных телефонах, GPS–навигаторах, 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, MP3–плееров и т. д.

Также есть и мониторы на основе органики (Epson, Samsung – достигнут 40" предел).

В 2013 году компания LG представила первый в мире OLED телевизор. OLED (Organic Light–Emitting Diode) – органический светоизлучающий диод. Светодиодный экран данного телевизора сделан на основе технологии 4–х цветного пикселя (белый/красный/зелёный/синий). Светодиодный экран — устройство отображения и передачи визуальной информации, в котором каждой точкой, пикселем являются светодиоды — небольшие полупроводниковые приборы, излучающие свет при прохождении электрического тока.

В настоящее время растут мощности по производству матриц. Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени человечество увидит расцвет данной технологии.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: