WikiSort.ru - Не сортированное

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

Органический светодиод (англ. organic light-emitting diode, сокр. OLED) — полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, эффективно излучающих свет при прохождении через них электрического тока.

Основное применение OLED-технология находит при создании устройств отображения информации (дисплеев).

Принцип действия

Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкоплёночные 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 электрон теряет энергию, что сопровождается излучением (эмиссией) фотонов в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным.

Прибор не работает при подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения. В этом случае дырки движутся к аноду, а электроны — в противоположном направлении к катоду, и рекомбинации дырок и электронов не происходит.

В качестве материала анода обычно используется оксид индия, легированный оловом. Он прозрачен для видимого света и имеет высокую работу выхода, которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Катод часто изготовляют из металлов, таких как алюминий и кальций, так как они обладают низкой работой выхода, способствуя инжекции электронов в полимерный слой.^[1]

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Яркость: OLED-дисплеи обеспечивают яркость излучения от нескольких кд/м² (для ночной работы) до очень высоких яркостей — свыше 100 000 кд/м². Причём их яркость регулируется в очень широком динамическом диапазоне. Так как срок службы дисплея обратно пропорционален его яркости, для приборов рекомендуется работа при низких уровнях яркости — до 1 000 кд/м².
• Контрастность: OLED-дисплеи обладают бесконечной контрастностью 1 000 000:1 и даже больше.
• Энергопотребление: Сложно сравнивать что-либо по энергопотреблению с ЖК, так как жидкокристаллическая ячейка в рабочем режиме требует крайне малой величины тока. Однако вспомогательные средства, обеспечивающие её работу (аппаратные драйверы, подсветка), могут потреблять весьма много или, наоборот, очень мало, — определяется эксплуатацией, для которой предназначен тот или иной ЖК-дисплей. У OLED-дисплеев энергопотребление прямо пропорционально яркости и площади свечения.

В сравнении c плазменными дисплеями:

• меньшие габариты и вес,
• сравнительно низкое энергопотребление при той же яркости изображения,
• возможность создания гибких экранов,
• возможность создания экранов с бо́льшим разрешением к размеру,

В сравнении c жидкокристаллическими дисплеями:

• меньшие габариты и вес
• отсутствие необходимости в подсветке
• большие углы обзора — изображение видно без потери качества с любого угла
• мгновенный отклик (на несколько порядков быстрее, чем у ЖК) — по сути, полное отсутствие инерционности
• высокая контрастность
• возможность создания гибких экранов
• большой диапазон рабочих температур (от −40 до +70 °C^[2])

Недостатки

• малый срок службы диодов некоторых цветов (порядка 2-3 лет);
• как следствие первого, невозможность создания долговечных полноценных TrueColor-дисплеев;
• неотработанность и, как следствие, дороговизна технологии по созданию больших и даже средних OLED-матриц.
• дисплеи OLED очень чувствительны к воздействию влаги.^[3]

Первая и главная проблема — время возможной непрерывной работы OLED должно быть не менее 15 тыс. часов. А вторая, 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, причём время качественного показа неприемлемо для коммерчески жизнеспособного устройства. Правда, по состоянию на 21 ноября 2013 года «синий» OLED всё-таки добрался до отметки в 30 тыс. часов (чуть более 3 лет) непрерывной работы.

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

Применение

Органические дисплеи встраиваются в телефоны (например, Galaxy S), цифровые фотоаппараты, автомобильные бортовые компьютеры, в коммерческие OLED-телевизоры (пока преимущественно в переносные), выпускаются небольшие OLED-дисплеи для цифровых индикаторов, лицевых панелей автомагнитол, карманных цифровых аудиопроигрывателей и т. д. Возможно появление планшетных компьютеров и электронных книг с OLED-дисплеями.

В настоящее время OLED-технология применяется во многих узкоспециализированных разработках, — например, для создания приборов ночного видения.

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).

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.

История

Французский учёный Андрэ Бернаноз (фр. 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 Макдиармид и Хидэки Сиракава получили Нобелевскую премию по химии за «открытие и исследование 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»^[4].

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.

В 2014 году ученый Рочестерского университета Чин Тан и технический директор компании Kateeva Стивен ван Слайк (англ. Steven Van Slyke) вошли в шорт-лист лауреатов Нобелевской премии 2014 по химии «за изобретение OLED»^[5].

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.^[6] Samsung испытывала технологические проблемы при производстве OLED-матриц — высокий уровень брака не позволил сразу выйти на рынок с массовым производством телевизоров по разумным ценам.^[7][8].

LG, за счет более доступной технологии четырёхцветного пикселя WRGB, смогли раньше представить более широкий и доступный ассортимент OLED TV.

• На выставке IFA 2013 LG анонсировала первый в мире 4K OLED-телевизор с диагональю 77 дюймов.^[9]

Разработки Sony

• На CES 2007 в Лас-Вегасе 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-дюйма (9 см) с разрешением 320x200 пикселей и 11-дюймовый экран толщиной 0,3 мм с разрешением 960x540 пикселей.
• В 2014 Sony заморозила производство и разработку собственных OLED-матриц, направив усилия на более коммерчески успешные 4K ULTRA HD LCD телевизоры^[10].

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.

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

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.

Летом 2009 южнокорейская компания LG Electronics сообщила о планах 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^[12].

Летом 2017 года специалистам корейского института передовых технологий KAIST удалось разработать дисплеи на органичных диодах, которые вплетаются в ткань^[13].

Производители и рынок продаж

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

На сегодня коммерческие OLED-телевизоры на мировом рынке пока выпускаются компаниями Panasonic, Samsung^[14], Sony, LG^[15] (200 изделий проданы в Южной Корее за первый квартал 2013 года, продажи в Лондоне начались в марте 2013 года)^[16]. К коммерческому производству готовятся Toshiba, а также альянс компаний Matsushita Electric Industrial, Canon и Hitachi.

Ниже представлены самые известные производители матриц:

• AU Optronics – краткое обозначение «B» например B101AW03, B156XW02, B173RW01
• Chi Mei — краткое обозначение «N» например N101L06-L02 Rev.C2, N156B6-L06 Rev.C1,
• Chunghwa — краткое обозначение «CLAA» например CLAA101NB03A,CLAA154WA05 V.1, CLAA156WB11
• HannStar — краткое обозначение «HSD» например HSD089IFW1-A00, HSD101PFW2, HSD121PHW1
• Hitachi — краткое обозначение «TX» например TX39D80VC1GAA, TX39D99VC1FAA, TX36D97VC1CAA 14.1”
• Hosiden — краткое обозначение «HLD» например HLD1505-010120
• Hyundai-BOEhydis — краткое обозначение «HT» например HT15X34-110
• IDTech — краткое обозначение «ITX» например ITXG71D
• Innolux — краткое обозначение «BT» например BT101IW03 V1, BT140GW01 V.2, BT156GW01 V.1
• LG Philips — краткое обозначение «LP» например LP101WSA (TL)(B1), LP156WH2 (TL)(Q1), LP173WD1 (TL)(A1),
• NEC — краткое обозначение «NL» например NL10276AC28-01A
• Quanta — краткое обозначение «QD» например QD12TL02 REV01, QD14TL01 REV.03, QD15TL02 Rev.01
• Samsung — краткое обозначение «LTN» например LTN101NT02-101, LTN156AT02, LTN173KT01
• Sanyo-Torisan — краткое обозначение «TM» например TM150XG-22L04B
• Sanyo-Torisan — LG mobile price in Pakistan
• Toshiba Matsushita — краткое обозначение «LTD» например LTD121EXVV, LTD133EWMZ, LTD133EE10000
• Unipac — краткое обозначение «UB» например UB141X01-2

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.^[17]

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

Основные направления исследований и разработок

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

См. также

• OLED-телевизор
• QLED (Дисплей на квантовых точках)
• Печатная электроника
• Интерферометрический модулятор

Ссылки

• Sony выпустила телевизор толщиной с монету // membrana.ru, 2 октября 2007
• Первый китайский OLED телевизор // 11.12.2013
• OLED community with information and news
• OLED-technology news and infos // oled-display.net
• OLED // universaldisplay.com
• Structure and working principle of OLEDs and electroluminescent displays на сайте IEEE
• Технология OLED — частично скопировано из Википедии
• Изготовление органических oLED светодиодов своими руками

Примечания

Для улучшения этой статьи желательно: Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное. Проставив сноски, внести более точные указания на источники.