Szerves LED

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. március 23-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 40 szerkesztést igényelnek .

A szerves fénykibocsátó dióda ( röviden : OLED  ) egy szerves vegyületekből készült félvezető eszköz , amely hatékonyan bocsát ki fényt, amikor elektromos áram halad át rajtuk.

Az OLED technológia fő alkalmazását az információs megjelenítő eszközök ( kijelzők ) létrehozásában találja meg .

Hogyan működik

Organikus fénykibocsátó diódák (OLED) létrehozásához vékonyfilmes többrétegű szerkezeteket használnak, amelyek több polimer rétegeiből állnak . Ha a katódhoz képest pozitív feszültséget kapcsolunk az anódra , az elektronok áramlása átfolyik a készüléken a katódtól az anódig. Így a katód elektronokat ad az emissziós rétegnek, az anód pedig a vezetőrétegből vesz el elektronokat, vagy más szóval az anód lyukakat ad át a vezetőrétegnek. Az emissziós réteg negatív, a vezető réteg pozitív töltést kap. Elektrosztatikus erők hatására az elektronok és a lyukak egymás felé mozognak, és találkozásukkor újraegyesülnek. Ez a katódhoz közelebb történik, mivel a szerves félvezetőkben a lyukak mozgékonyabbak, mint az elektronok. A rekombináció során az elektron energiát veszít, ami a látható fény tartományában a fotonok emissziójával ( emissziójával ) jár együtt. Ezért a réteget emissziós rétegnek nevezik.

Az eszköz nem működik, ha a katódhoz képest negatív feszültséget kapcsolnak az anódra . Ebben az esetben a lyukak az anód felé, az elektronok pedig a katód felé ellenkező irányban mozognak, és nincs lyukak és elektronok rekombinációja.

Anyagok és technológiák

Az OLED anyagokat mikromolekuláris ("kis molekulájú" OLED), polimerekre (Polymer Light Emitting Diodes – PLED) és az első két típus hibridjeire osztják [1] . A LED-ek gyártásában a fő különbség a fénykibocsátó kristályok hordozóra történő felvitelének módszerében rejlik. Az SM-OLED-ek vákuumleválasztással, a PLED-ek tintasugaras nyomtatással készülnek (egyszerűbb és olcsóbb technológia) [2] . Az 1990-es évek végén a Universal Display Corporation (UDC) foszforeszkáló szerves fénykibocsátó diódákat fejlesztett ki, amelyekben a lyukak és elektronok rétegei polimerben oldódó, kis molekulatömegű foszforeszkáló anyagból készülnek [3] . A PHOLED diódák használata négyszeresére növeli a panelek fényerejét a hagyományos OLED-hez képest.

Az anód anyaga általában ónnal adalékolt indium -oxid . Átlátszó a látható fény számára, és magas munkafunkcióval rendelkezik , ami elősegíti a lyukak befecskendezését a polimer rétegbe. A katódot gyakran fémekből, például alumíniumból és kalciumból készítik , mivel alacsony a működési funkciójuk , megkönnyítve az elektronok befecskendezését a polimer rétegbe [4] .

Alkalmazás

Az OLED-kijelzőket okostelefonokba építik (pl. Samsung Galaxy (Note 8, J5, S9), Oneplus 5t, Google Pixel 2 stb.), táblagépekbe , e -olvasókba , digitális fényképezőgépekbe , autós fedélzeti számítógépekbe , OLED TV - kbe. kiadott kis OLED-kijelzők autórádiók , zseb digitális audiolejátszók , okosórák , fitnesz karkötők (XIAOMI Mi Band, Fitbit Charge 2, Garmin Vivosport) előlapjának digitális kijelzőihez. Évről évre nő az igény a biokiállítások előnyeire. Ez a tény arra enged következtetni, hogy a közeljövőben az OLED technológiával gyártott kijelzők nagy valószínűséggel meghatározóak lesznek az elektronikai piacon.

Jelenleg az OLED technológiát számos speciális fejlesztésben használják, például éjjellátó eszközök létrehozására .

Az OLED használható nagy felbontású holográfiában (volumetrikus kijelző). 2007. május 12-én egy 3D-s videót mutattak be a lisszaboni EXPO-n (ezek az anyagok lehetséges alkalmazása).

Fényforrásként szerves LED-eket használnak . Az OLED-eket általános fényforrásként használják (az EU -ban  - az OLLA projekt).

Ívelt kijelző (okostelefon (pl. Samsung Galaxy S6 / S7 Edge), TV) - vastag fóliát használnak (kicsit több, mint 1 mm vastag), amelyen belül szerves LED-ek vannak (a mátrix hátoldalán, egy réteg alatt rézfóliából van egy ütéselnyelő réteg) [5] .
Ezen a technológia alapján egy rugalmas kijelző egy rugalmas okostelefonhoz ( Samsung Galaxy Fold , Escobar Fold ).

Az OLED kijelzők előnyei és hátrányai

Előnyök

A plazma kijelzőkkel összehasonlítva :

A folyadékkristályos kijelzőkkel összehasonlítva :

Hátrányok

A zöld LED élettartama 130 000 óra, a piros LEDé 50 000 óra, a kék LEDé 15 000 óra. Az élettartam és a kép fényereje között fordított összefüggés van: minél magasabb a fényerő küszöbértéke, annál rövidebb az élettartam. A fő probléma, amellyel a képernyőgyártók jelenleg küzdenek, az, hogy a piros OLED és a zöld OLED folyamatosan több tízezer órával tovább tud működni, mint a kék OLED. Ez vizuálisan torzítja a képet, ami a képernyő "beégésének" hatásához vezet.

Ez átmeneti nehézségnek tekinthető egy új technológia – a „gyermekkori betegségek” – kifejlesztésében, mivel új, tartós foszforokat fejlesztenek ki. . A mátrix gyártási kapacitások is növekednek.

Történelem

André Bernanose francia tudós és munkatársai az 1950-es évek elején fedezték fel az elektrolumineszcenciát szerves anyagokban oly módon, hogy nagyfeszültségű váltakozó áramot alkalmaztak akridinnarancs festék és quinakrin átlátszó vékony filmjein .  1960-ban a Dow Chemical Company kutatói AC-vezérelt elektrolumineszcens cellákat fejlesztettek ki adalékolt antracén felhasználásával .

Az ilyen anyagok alacsony elektromos vezetőképessége korlátozta a technológia fejlődését, amíg a fejlettebb szerves anyagok, például a poliacetilén és a polipirrol elérhetővé váltak . 1963 - ban egy sor tanulmányban a tudósok arról számoltak be, hogy jóddal adalékolt polipirrolban nagy vezetőképességet figyeltek meg. Elérték az 1 S / cm vezetőképességet . Ez a felfedezés "elveszett". És csak 1974 -ben vizsgálták egy melanin alapú bistabil kapcsoló tulajdonságait, amelyek nagy vezetőképességgel rendelkeznek "bekapcsolt" állapotban. Ez az anyag bekapcsoláskor fényvillanást bocsátott ki.

1977 -ben egy másik kutatócsoport magas vezetőképességről számolt be hasonlóan oxidált és jóddal adalékolt poliacetilénben. 2000 -ben Alan Heeger , Alan McDiarmid és Hideki Shirakawa megkapta a kémiai Nobel-díjat "vezetőképes szerves polimerek felfedezéséért és tanulmányozásáért". Nem volt utalás korábbi felfedezésekre.

Az első mikromolekula alapú diódaeszközt az 1980-as években az Eastman Kodaknál Dan Qingyun és Steven Van Slyke ( a Kateeva műszaki igazgatója) alkotta meg [ 9] .  Az OLED 2014-es feltalálásáért a tudósokat beválogatták a 2014-es kémiai Nobel-díjra [10] . 1999 februárjában a Sanyo Electric Corporation és az Eastman-Kodak szövetséget kötött az OLED-kijelzők fejlesztésére és forgalmazására.

Az első fénykibocsátó polimert, a polifenilén-vinilént ( Eng.  Poly(p-phenylene vinylene) ) a Cambridge -i Egyetem Cavendish Laboratóriumában 1989 - ben szintetizálták . 1990 -ben tudósok cikke jelent meg a Nature folyóiratban , amely egy zöld fényű és "nagyon nagy hatásfokú" polimerről számolt be [11] . 1992-ben megalakult a Cambridge Display Technolodgy (CDT) polimer fénykibocsátó anyagok előállítására. Azóta a LED-ek gyártásának két iránya párhuzamosan fejlődött ki: mikromolekulák (sm-OLED) és polimerek (P-OLED) alapúak.

Nemrég[ mikor? ] kifejlesztett egy hibrid fénykibocsátó réteget, amely fényt kibocsátó vezető molekulákkal adalékolt, nem vezető polimereket használ. A polimerek használata előnyöket kínál a mechanikai tulajdonságok terén az optikai tulajdonságok veszélyeztetése nélkül. A fénykibocsátó molekulák ugyanolyan tartósak, mint az eredeti polimerben.

Technológiai események

A Samsung és az LG Electronics fejlesztései

Az LG a kedvezőbb árú WRGB négyszínű pixel technológiával korábban szélesebb és megfizethetőbb OLED TV-kínálatot tudott bemutatni.

Sony fejlesztések Más cégek

Samsung X120 telefon – az első OLED képernyős telefon, 2004

A 2008 augusztusában bejelentett és 2008 októberében bemutatott Nokia N85 okostelefon a finn cég első okostelefonja, amely AM-OLED kijelzővel rendelkezik.

2008. március 11-én a GE Global Research bemutatta az első roll-to-roll OLED-et [22] .

A Chi Mei EL Corp of Tainan 25 hüvelykes, alacsony hőmérsékletű átlátszó szilícium OLED-eket mutatott be egy Los Angeles-i konferencián (2008. május 20-22.).

Az Epson 2004-ben kiadott egy 40 hüvelykes kijelzőt.

2017 nyarán a Koreai Institute of Advanced Technology KAIST szakembereinek sikerült kifejleszteniük a szövetbe szőtt szerves dióda kijelzőket [23] .

Termelők és értékesítési piac

Az OLED kijelzők piaca lassan, de biztosan növekszik. Főbb gyártók: Samsung (27%), Pioneer (20%), RiTdisplay (18%), LG Display (18%) [24] .

Ma a világpiacon a kereskedelmi forgalomba hozott OLED TV -ket az LG [25] gyártja (az első értékesítés Koreában 2013 februárjában, nyáron az Egyesült Államokban és Európában) [26] , Sony , Panasonic (2015 óta), Toshiba , valamint a Matsushita Electric Industrial , a Canon és a Hitachi szövetségi társaságai .

Az alábbiakban felsoroljuk a leghíresebb mátrixgyártókat:

A fejlődés kilátásai

Az OLED kijelzőket várhatóan hatékonyabb és költséghatékonyabb TMOS (Time-Multiplexed Optical Shutter) kijelzők váltják fel, amely technológia az emberi retina tehetetlenségét használja [27] .

Az O-TFT (Organic TFT) fejlesztése is folyamatban van - szerves tranzisztor technológia.

A kutatás-fejlesztés főbb irányai

Az OLED panelfejlesztők fő kutatási területei, ahol ma már valós eredmények születnek:

PHOLED

A PHOLED (foszforeszkáló OLED) egy olyan technológia, amely a Universal Display Corporation (UDC) vívmánya a Princeton Egyetemmel és a Dél-Kaliforniai Egyetemmel együttműködve. Mint minden OLED, a PHOLED is a következő módon működik: elektromos áramot vezetnek a szerves molekulákra, amelyek erős fényt bocsátanak ki. A PHOLED-ek azonban az elektrofoszforeszcencia elvét használják azelektromos energia akár 100%-ának fénnyé történő átalakítására [28] . Például a hagyományos fluoreszcens OLED-ek az elektromos energia körülbelül 25-30%-át alakítják fénnyé [3] .

Rendkívül magas energiahatékonyságuk miatt – még a többi OLED-hez képest is – a PHOLED-eket kutatják a nagyméretű kijelzőkben, például televízió-monitorokban vagy világítási igények kielégítésére szolgáló képernyőkben való felhasználásra. A PHOLED lehetséges felhasználása világításra: Óriási PHOLED kijelzőkkel fedheti le a falakat. Ez lehetővé tenné, hogy minden helyiség egyenletesen legyen megvilágítva, ahelyett, hogy olyan villanykörtéket használnának, amelyek egyenetlenül oszlatják el a fényt a helyiségben. Vagy monitorok-falak vagy ablakok - kényelmes szervezetek vagy azok számára, akik szeretnek kísérletezni a belső térrel.

Ezenkívül a PHOLED kijelzők előnyei közé tartozik a világos, telített színek, valamint a meglehetősen hosszú élettartam.[ mi? ] .

TOLED

A TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) egy olyan technológia, amely lehetővé teszi átlátszó (Transparent) kijelzők készítését, valamint magasabb kontrasztszint elérését.

Átlátszó TOLED kijelzők: a fénykibocsátás iránya lehet csak felfelé, csak lefelé vagy mindkettő (átlátszó). A TOLED jelentősen javíthatja a kontrasztot, ami javítja a kijelző olvashatóságát erős napfényben.

Mivel a TOLED-ek kikapcsolt állapotban 70%-ban átlátszóak, közvetlenül az autó szélvédőjére, a kirakatokra vagy a virtuális valóság sisakjába szerelhetők fel. Ezenkívül a TOLED-ek átlátszósága lehetővé teszi, hogy fémmel, fóliával, szilíciumkristállyal és más átlátszatlan hordozókkal is használhatók előre néző kijelzőkhöz (a jövőbeni dinamikus hitelkártyákban is használhatók). A képernyő átlátszóságát átlátszó szerves elemek és anyagok felhasználásával érik el az elektródák gyártásához.

Ha a TOLED szubsztrátumhoz alacsony visszaverődésű elnyelőt használunk, a kontrasztarány nagyságrenddel jobb lehet, mint az LCD-knél (mobiltelefonok és katonai vadászrepülőgépek pilótafülkéi).

A TOLED technológia többrétegű eszközök (például SOLED) és hibrid tömbök előállítására is használható (a kétirányú TOLED TOLED lehetővé teszi a megjelenített terület megduplázását azonos képernyőméret mellett - olyan eszközök esetében, ahol a kívánt kimeneti információ mennyisége szélesebb mint a meglévő).

FOLED

FOLED (Flexible OLED) – A fő jellemzője az OLED kijelző rugalmassága. Szubsztrátumként az egyik oldalon műanyag vagy hajlékony fémlemez, a másik oldalon pedig OLED cellák találhatók egy lezárt vékony védőfóliában. A FOLED előnyei: ultravékony kijelző, rendkívül kis súly, szilárdság, tartósság és rugalmasság, amely lehetővé teszi az OLED panelek használatát a legváratlanabb helyeken is. (Bővítés a fantázia számára - az OLED lehetséges alkalmazási köre nagyon széles).

SOLED

A Stacked OLED az UDC (Stacked OLED) képernyőtechnológiája. A SOLED-ek a következő architektúrát használják: az alpixelek képe függőlegesen halmozódik fel (piros, kék és zöld elemek minden pixelben), nem pedig egymás mellett, ahogy az LCD- vagy katódsugárcsőben történik.

A SOLED-ben minden alpixel elem egymástól függetlenül vezérelhető. Egy pixel színe a három színes elemen átfolyó áram változtatásával állítható be (a nem színes kijelzők impulzusszélesség-modulációt használnak). A fényerő szabályozása az áramerősség változtatásával történik.

A SOLED előnyei: nagy sűrűségű a kijelző szerves cellákkal való kitöltése, ezáltal jó felbontás érhető el, ami jó minőségű képet jelent.

Passzív/ aktív mátrix ( AMOLED )

A színes OLED-kijelző minden képpontja három komponensből áll – a kék, zöld és piros színekért felelős szerves cellákból.

Az OLED passzív és aktív sejtvezérlő mátrixokon alapul.

A passzív mátrix egy sorokban elhelyezett anódok és oszlopokba rendezett katódok, amelyek mindegyik metszéspontja egy OLED dióda. Ahhoz, hogy egy bizonyos szerves diódát töltsön, ki kell választania a kívánt számú katódot és anódot, amelyek metszéspontjában a cél pixel található, és el kell indítania az áramot. Minél nagyobb az alkalmazott feszültség, annál világosabb lesz a pixel fényereje. 2-3 hüvelyk átlójú monokróm képernyőkön használják (mobiltelefonok, elektronikus órák, berendezések különféle információs képernyői).

Aktív mátrix : Az LCD-monitorokhoz hasonlóan tranzisztorokat használnak az egyes OLED-cellák vezérlésére, tárolva a pixel fényerejének fenntartásához szükséges információkat. A vezérlőjel egy adott tranzisztorra kerül, aminek köszönhetően a cellák elég gyorsan frissülnek. A TFT (Thin Film Transistor) technológiát használják - vékonyréteg tranzisztor. A tranzisztorok tömbje mátrix formájában jön létre, amelyet közvetlenül a kijelző szerves rétege alatt helyeznek el a hordozóra. A TFT réteg polikristályos vagy amorf szilíciumból készül.

Lásd még

Linkek

Jegyzetek

  1. 1 2 Kurysev E. OLED . hifinews.ru (2005. október 29.). Letöltve: 2019. március 15. Az eredetiből archiválva : 2019. március 14.
  2. Samarin A. OLED kijelzők: a mítoszoktól a valóságig  // Komponensek és technológiák: magazin. - 2007. - 2. sz .
  3. 1 2 Romanova I. Organikus LED-ek. Új anyagok, új technológiák  // ELEKTRONIKA: Tudomány, Technológia, Üzlet: folyóirat. - 2012. - 6. sz . - S. 50-56 .
  4. RH Friend, RW Gymer, AB Holmes, JH Burroughes, RN Marks, C. Taliani, DDC Bradley, DA Dos Santos, JL Brédas, M. Lögdlund, WR Salaneck, Elektrolumineszcencia konjugált polimerekben Archiválva : 2009. január 10. a Wayback Machine -nél , Nature 1999, 397 , 121
  5. 6 ok, amiért ne vásároljon ívelt képernyős okostelefont Archiválva 2020. június 3-án a Wayback Machine -nél // lifehacker.ru
  6. Mindent az iPhone 11, iPhone 11 Pro és iPhone 11 Pro Max készülékekről: műszaki adatok, fotók és árak Oroszországban . https://hitech.vesti.ru/.+ Letöltve: 2019. november 1. Az eredetiből archiválva : 2019. november 1..
  7. OLED (lefelé irányuló kapcsolat) (2006. április 20.). Letöltve: 2010. január 7. Az eredetiből archiválva : 2014. január 16.. 
  8. A Holst Center valóban rugalmas OLED panelt készített
  9. Tang, CW; VanSlyke, SA Szerves elektrolumineszcens diódák  // Applied Physics Letters : Journal. - 1987.09.21. - T. 51 , sz. 12 . - S. 913-915 .
  10. ↑ A Thomson Reuters Nobelistákat jósol  //  The Scientist: Journal. - 2014. szeptember 25.
  11. Burroughes, JH; Bradley, DDC; Brown, A. R.; Marks, R. N.; MacKay, K.; Barát, RH; Burns, P.L.; Holmes, AB Konjugált polimereken alapuló fénykibocsátó diódák   // Nature . - 1990. - 1. évf. 347. sz . 6293 . - 539. o . - doi : 10.1038/347539a0 . — .
  12. Az OLED TV-k hamarosan olcsóbbak lesznek, mint az LCD-k (elérhetetlen link) . HÍREK (2009. november 2.). Letöltve: 2019. március 15. Az eredetiből archiválva : 2011. szeptember 27. 
  13. Az LG Electronics novemberben megkezdi az AMOLED tévék árusítását. Archiválva : 2009. szeptember 2. a Wayback Machine -nél // 2009.08.31.
  14. CES 2012: A Samsung és az LG bemutatja a világ legnagyobb OLED paneleit . Archiválva : 2012. január 13. a Wayback Machine -ben (2012. január 11.)
  15. Meghalt az OLED? A TV-technológia nagy reménysége gyorsan halványul . TechRadar (2014. szeptember 15.). Letöltve: 2019. március 20. Az eredetiből archiválva : 2019. március 24.
  16. A Samsung leállítja az OLED tévék gyártását az LG dominanciája miatt . GSMArena Blog (2014. április 14.). Letöltve: 2019. március 20. Az eredetiből archiválva : 2018. augusztus 25.
  17. Az LG bemutatta a hatalmas, 77 hüvelykes íves OLED 4K HDTV-t . PCMag.com (2013. szeptember 6.). Letöltve: 2019. március 20. Az eredetiből archiválva : 2018. június 12.
  18. A 2013-as CES nyomán: A Samsung 4,99"-es Super AMOLED kijelzőt készít . Tom's HardWare (2013. január 15.). Letöltve : 2019. március 18. Az eredetiről archiválva : 2013. május 29.
  19. CES 2013: Bemutatták a Samsung rugalmas OLED okostelefon prototípusát . Tom's HardWare (2013. január 11.). Letöltve: 2019. március 18. Az eredetiből archiválva : 2018. január 22.
  20. Sony OLED TV-k 4K készletekhez . Nikkei Asian Review (2014. május 13.). Letöltve: 2019. március 20. Az eredetiből archiválva : 2019. május 3.
  21. Műszaki adatok A1 . Sony . Letöltve: 2019. március 20.
  22. Az organikus fénysávok most úgy nyomtatnak, mint az újságok . membrana.ru (2008. március 13.). Letöltve: 2019. március 20. Az eredetiből archiválva : 2009. december 30.
  23. Koreai tudósok szövetbe integrált OLED kijelzőt hoznak létre . rossz (2017. augusztus 9.). Letöltve: 2019. március 18.
  24. TV háttérképként: az LG új milliméteres újdonsága . Hírek. Közgazdaságtan (2015. május 20.). Letöltve: 2019. március 18. Az eredetiből archiválva : 2019. július 10.
  25. LG OLED TV . LG . Letöltve: 2019. március 15. Az eredetiből archiválva : 2016. szeptember 24..
  26. Minden LG TV 2013 . HDTV.ru. _ Letöltve: 2019. március 15. Az eredetiből archiválva : 2019. március 11.
  27. Az LCD- és OLED-kijelzőket hatékonyabb és gazdaságosabb TMOS-kijelzők váltják fel. Archiválva : 2012. július 11. a Wayback Machine -nél // NanoWeek, 2009. október 27. - november 2., 2. sz. 86
  28. Adachi, C.; Baldo, M. A.; Thompson, M. E.; Forrest, SR Közel 100%-os belső foszforeszcencia-hatékonyság szerves fénykibocsátó eszközben  //  Journal of Applied Physics  : folyóirat. - 2001. - Vol. 90 , sz. 10 . — 5048. o . - doi : 10.1063/1.1409582 .