Organické LED

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 23. března 2019; kontroly vyžadují 40 úprav .

Organické světlo emitující dioda ( zkr. OLED  ) je polovodičové zařízení vyrobené z organických sloučenin , které účinně vyzařují světlo, když jimi prochází elektrický proud.

Technologie OLED nachází hlavní uplatnění při tvorbě informačních zobrazovacích zařízení ( displejů ).

Jak to funguje

K vytvoření organických světelných diod (OLED) se používají tenkovrstvé vícevrstvé struktury skládající se z vrstev několika polymerů . Když se na anodu přivede kladné napětí vzhledem ke katodě , proud elektronů proudí zařízením od katody k anodě. To znamená, že katoda daruje elektrony emisní vrstvě a anoda odebírá elektrony vodivé vrstvě, nebo, jinými slovy, anoda daruje otvory vodivé vrstvě. Emisní vrstva přijímá záporný náboj a vodivá vrstva kladný náboj. Působením elektrostatických sil se elektrony a díry pohybují k sobě a při setkání se rekombinují. To se děje blíže katodě, protože v organických polovodičích jsou díry pohyblivější než elektrony. Během rekombinace elektron ztrácí energii, což je doprovázeno emisí ( emisí ) fotonů v oblasti viditelného světla. Proto se vrstva nazývá emisní vrstva.

Zařízení nefunguje, když je na anodu přivedeno záporné napětí vzhledem ke katodě . V tomto případě se díry pohybují směrem k anodě a elektrony se pohybují opačným směrem ke katodě a nedochází k rekombinaci děr a elektronů.

Materiály a technologie

OLED materiály se dělí na mikromolekulární („malé molekuly“ OLED), polymery (Polymer Light Emitting Diodes – PLED) a hybridy prvních dvou typů [1] . Hlavní rozdíl při výrobě LED je ve způsobu nanášení krystalů vyzařujících světlo na substrát. SM-OLED se vyrábí vakuovou depozicí, PLED se vyrábí inkoustovým tiskem (jednodušší a levnější technologie) [2] . Koncem 90. let vyvinula společnost Universal Display Corporation (UDC) fosforeskující organické diody vyzařující světlo, ve kterých jsou vrstvy děr a elektronů vyrobeny na bázi fosforeskujícího nízkomolekulárního materiálu rozpustného v polymeru [3] . Použití PHOLED diod zvyšuje jas panelů čtyřnásobně ve srovnání s tradičními OLED.

Materiál anody je obvykle oxid india dopovaný cínem . Je transparentní pro viditelné světlo a má vysokou pracovní funkci , která podporuje vstřikování otvorů do polymerní vrstvy. Katoda je často vyrobena z kovů, jako je hliník a vápník , protože mají nízkou pracovní funkci , což usnadňuje vstřikování elektronů do polymerní vrstvy [4] .

Aplikace

OLED displeje jsou zabudovány do chytrých telefonů (např. Samsung Galaxy (note 8, J5, S9), Oneplus 5t, Google Pixel 2 atd.), tabletů , elektronických čteček , digitálních fotoaparátů , palubních počítačů v autech , OLED televizorů vydala malé OLED displeje pro digitální indikátory předních panelů autorádií , kapesní digitální audio přehrávače , chytré hodinky , fitness náramky (XIAOMI Mi Band, Fitbit Charge 2, Garmin Vivosport). Potřeba výhod, které prokazují organické displeje, každým rokem roste. Tato skutečnost nám umožňuje dospět k závěru, že v blízké budoucnosti se displeje vyráběné pomocí OLED technologií s největší pravděpodobností stanou dominantními na trhu s elektronikou.

V současné době se technologie OLED používá v mnoha vysoce specializovaných vývojových aplikacích, například pro vytváření zařízení pro noční vidění .

OLED lze použít v holografii s vysokým rozlišením (volumetrický displej). 12. května 2007 bylo na EXPO Lisabon představeno 3D video (potenciální aplikace těchto materiálů).

Jako světelné zdroje se používají organické LED diody . OLED se používají jako obecné zdroje osvětlení (v EU  - projekt OLLA).

Zakřivený displej (smartphone (např. Samsung Galaxy S6 / S7 Edge), TV) - používá se tlustá fólie (o tloušťce o něco více než 1 mm), uvnitř které jsou organické LED diody (na zadní straně matrice, pod vrstvou z měděné fólie je zde vrstva tlumící nárazy) [5] .
Také na základě této technologie - flexibilní displej pro flexibilní smartphone ( Samsung Galaxy Fold , Escobar Fold ).

Výhody a nevýhody OLED displejů

Výhody

Ve srovnání s plazmovými displeji :

V porovnání s displeji z tekutých krystalů :

Nevýhody

Životnost zelené LED je 130 000 hodin, červené LED 50 000 hodin a modré LED 15 000 hodin. Mezi životností a jasem obrazu existuje nepřímý vztah: čím vyšší je nastavena prahová hodnota jasu, tím kratší je životnost. Hlavním problémem, který výrobci obrazovek v současnosti řeší, je to, že červené OLED a zelené OLED mohou nepřetržitě fungovat o desítky tisíc hodin déle než modré OLED. To vizuálně deformuje obraz, což vede k efektu „vypálení“ obrazovky.

To lze považovat za dočasné potíže při vývoji nové technologie – „dětské nemoci“ – protože se vyvíjejí nové odolné fosfory . . Rostou i výrobní kapacity matic.

Historie

Francouzský vědec André Bernanose a jeho spolupracovníci objevili elektroluminiscenci v organických materiálech na počátku 50. let 20. století aplikací vysokého napětí střídavého proudu na průhledné tenké vrstvy akridinového oranžového barviva a chinakrinu .  V roce 1960 vyvíjeli výzkumníci z Dow Chemical Company elektroluminiscenční články řízené střídavým proudem za použití dopovaného anthracenu .

Nízká elektrická vodivost takových materiálů omezovala vývoj technologie, než se staly dostupnými pokročilejší organické materiály, jako je polyacetylen a polypyrrol . V roce 1963 v sérii článků vědci uvedli, že pozorovali vysokou vodivost v polypyrrolu dopovaném jódem. Dosáhly vodivosti 1 S / cm . Tento objev se „ztratil“. A teprve v roce 1974 byly zkoumány vlastnosti bistabilního spínače na bázi melaninu s vysokou vodivostí ve stavu „zapnuto“. Tento materiál při zapnutí vydával záblesk světla.

V roce 1977 další skupina výzkumníků uvedla vysokou vodivost v podobně oxidovaném a jódem dopovaném polyacetylenu. V roce 2000 obdrželi Alan Heeger , Alan McDiarmid a Hideki Shirakawa Nobelovu cenu za chemii za „objev a studium vodivých organických polymerů“. Neexistovaly žádné odkazy na dřívější objevy.

První diodové zařízení na bázi mikromolekul bylo vytvořeno v 80. letech 20. století v Eastman Kodak Danem Qingyunem a Stevenem Van Slykem ( nyní CTO Kateeva) [ 9] .  Za vynález OLED v roce 2014 byli vědci nominováni na Nobelovu cenu za chemii za rok 2014 [10] . V únoru 1999 vytvořily Sanyo Electric Corporation a Eastman-Kodak alianci pro vývoj a prodej OLED displejů.

První světlo emitující polymer, polyfenylenvinylen ( anglicky  Poly(p-fenylenvinylen) ) byl syntetizován v Cavendish Laboratory na University of Cambridge v roce 1989. V roce 1990 se v časopise Nature objevil článek vědců , který referoval o polymeru se zelenou svítivostí a „velmi vysokou účinností“ [11] . V roce 1992 vznikla společnost Cambridge Display Technolodgy (CDT) za účelem výroby polymerních materiálů vyzařujících světlo. Od té doby se začaly paralelně vyvíjet dva směry výroby LED: na bázi mikromolekul (sm-OLED) a polymerů (P-OLED).

Nedávno[ kdy? ] vyvinul hybridní vrstvu vyzařující světlo, která využívá nevodivé polymery dopované vodivými molekulami vyzařujícími světlo. Použití polymeru nabízí výhody v mechanických vlastnostech bez kompromisů v optických vlastnostech. Molekuly vyzařující světlo mají stejnou trvanlivost jako v původním polymeru.

Technologické události

Vývoj společností Samsung a LG Electronics

LG díky dostupnější technologii čtyřbarevných pixelů WRGB dokázalo představit širší a dostupnější řadu OLED TV již dříve.

Vývoj společnosti Sony Jiné společnosti

Telefon Samsung X120 - první telefon s OLED obrazovkou, 2004

Smartphone Nokia N85, představený v srpnu 2008 a uvedený na trh v říjnu 2008, je prvním smartphonem od finské společnosti, který má AM-OLED displej.

11. března 2008 předvedl GE Global Research první roll-to-roll OLED [22] .

Chi Mei EL Corp z Tainanu demonstrovala 25palcové nízkoteplotní průhledné křemíkové OLED na konferenci v Los Angeles (20.-22. května 2008).

Společnost Epson vydala v roce 2004 40palcový displej.

V létě 2017 se specialistům z Korejského institutu pokročilé technologie KAIST podařilo vyvinout organické diodové displeje, které jsou vetkány do tkaniny [23] .

Výrobci a prodejní trh

Trh s OLED displeji pomalu, ale jistě roste. Hlavní výrobci: Samsung (27 %), Pioneer (20 %), RiTdisplay (18 %), LG Display (18 %) [24] .

Dnes komerční OLED televizory na světovém trhu vyrábí LG [25] (první prodej začíná v Koreji v únoru 2013, v létě v USA a Evropě) [26] , Sony , Panasonic (od roku 2015), Toshiba , a alianční společnosti Matsushita Electric Industrial , Canon a Hitachi .

Níže jsou nejznámější výrobci matric:

Perspektivy rozvoje

Očekává se, že OLED displeje budou nahrazeny efektivnějšími a cenově výhodnějšími TMOS (Time-Multiplexed Optical Shutter), což je technologie využívající setrvačnost lidské sítnice [27] .

Vyvíjí se také O-TFT (Organic TFT) - organická tranzistorová technologie.

Hlavní směry výzkumu a vývoje

Hlavní oblasti výzkumu pro vývojáře OLED panelů, kde jsou dnes reálné výsledky:

PHOLED

PHOLED (Phosphorescent OLED) je technologie, která je výdobytkem společnosti Universal Display Corporation (UDC) ve spolupráci s Princetonskou univerzitou a Univerzitou Jižní Kalifornie. Jako všechny OLED fungují i ​​PHOLED následujícím způsobem: na organické molekuly, které vyzařují jasné světlo, je aplikován elektrický proud. PHOLED však využívají principu elektrofosforescence k přeměně až 100 % elektrické energie na světlo [28] . Například tradiční fluorescenční OLED přeměňují přibližně 25–30 % elektrické energie na světlo [3] .

Vzhledem k jejich extrémně vysoké úrovni energetické účinnosti, dokonce i ve srovnání s jinými OLED, jsou PHOLED zkoumány pro potenciální použití ve velkých displejích, jako jsou televizní monitory nebo obrazovky pro potřeby osvětlení. Potenciální využití PHOLED pro osvětlení: Stěny můžete pokrýt obřími PHOLED displeji. To by umožnilo rovnoměrné osvětlení všech místností, namísto použití žárovek, které světlo šíří nerovnoměrně po místnosti. Nebo monitory-stěny nebo okna - vhodné pro organizace nebo ty, kteří rádi experimentují s interiérem.

Mezi výhody PHOLED displejů patří také jasné, syté barvy a poměrně dlouhá životnost.[ co? ] .

TOLED

TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) je technologie, která umožňuje vytvářet průhledné (transparentní) displeje a také dosáhnout vyšší úrovně kontrastu.

Transparentní TOLED displeje: směr vyzařování světla může být pouze nahoru, pouze dolů nebo obojí (průhledné). TOLED dokáže výrazně zlepšit kontrast, což zlepšuje čitelnost displeje na ostrém slunci.

Vzhledem k tomu, že jsou TOLED ve vypnutém stavu ze 70 % průhledné, lze je namontovat přímo na čelní sklo automobilu, na výkladce nebo pro instalaci do helmy pro virtuální realitu. Průhlednost TOLED také umožňuje jejich použití s ​​kovem, fólií, křemíkovým krystalem a dalšími neprůhlednými substráty pro displeje směřující dopředu (mohou být použity v budoucích dynamických kreditních kartách). Transparentnosti obrazovky je dosaženo použitím transparentních organických prvků a materiálů pro výrobu elektrod.

Použitím nízkoodrazového absorbéru pro substrát TOLED může být kontrastní poměr řádově lepší než u LCD (mobilních telefonů a kokpitů vojenských stíhacích letadel).

Technologie TOLED lze také použít k výrobě vícevrstvých zařízení (například SOLED) a hybridních polí (obousměrné TOLED TOLED umožňují zdvojnásobit zobrazovanou plochu při stejné velikosti obrazovky - pro zařízení, kde je požadované množství výstupních informací širší než stávající).

FOLED

FOLED (Flexible OLED) - Hlavním rysem je flexibilita OLED displeje. Jako substrát je na jedné straně použita plastová nebo flexibilní kovová deska a na druhé straně OLED články v zatavené tenké ochranné fólii. Výhody FOLED: ultratenký displej, ultra nízká hmotnost, pevnost, odolnost a flexibilita, což umožňuje použití OLED panelů na nejneočekávanějších místech. (Rozšíření pro fantazii - rozsah možného uplatnění OLED je velmi velký).

SOLED

Stacked OLED je technologie obrazovky od UDC (Stacked OLED). SOLEDy používají následující architekturu: obraz subpixelů je naskládán (červené, modré a zelené prvky v každém pixelu) svisle místo vedle sebe, jak je tomu v případě LCD nebo katodové trubice.

V SOLED lze každý subpixelový prvek ovládat nezávisle. Barvu pixelu lze upravit změnou proudu protékajícího třemi barevnými prvky (nebarevné displeje používají modulaci šířky pulzu). Jas se ovládá změnou intenzity proudu.

Výhody SOLED: vysoká hustota vyplnění displeje organickými buňkami, čímž je dosaženo dobrého rozlišení, což znamená vysoce kvalitní obraz.

Pasivní/ aktivní matice ( AMOLED )

Každý pixel barevného OLED displeje se skládá ze tří složek – organických buněk zodpovědných za modrou, zelenou a červenou barvu.

OLED je založen na pasivních a aktivních řídicích maticích buněk.

Pasivní matice je pole anod uspořádaných v řadách a katod uspořádaných ve sloupcích, přičemž každý průsečík je OLED dioda. Chcete-li aplikovat náboj na určitou organickou diodu, musíte vybrat požadovaný počet katody a anody, na jejichž průsečíku se nachází cílový pixel, a spustit proud. Čím vyšší je napětí, tím jasnější bude svítivost pixelu. Používá se v monochromatických obrazovkách s úhlopříčkou 2-3 palce (displeje mobilních telefonů, elektronických hodinek, různé informační obrazovky zařízení).

Aktivní matice : Stejně jako v případě LCD monitorů se k ovládání každé buňky OLED používají tranzistory, které ukládají informace nezbytné k udržení svítivosti pixelu. Řídící signál je aplikován na konkrétní tranzistor, díky čemuž jsou buňky aktualizovány dostatečně rychle. Je použita technologie TFT (Thin Film Transistor) - tenkovrstvý tranzistor. Pole tranzistorů je vytvořeno ve formě matice, která je superponována na substrát přímo pod organickou vrstvou displeje. Vrstva TFT je vytvořena z polykrystalického nebo amorfního křemíku.

Viz také

Odkazy

Poznámky

  1. ↑ 1 2 Kuryshev E. OLED . hifinews.ru (29. října 2005). Získáno 15. března 2019. Archivováno z originálu dne 14. března 2019.
  2. ↑ Samarin A. OLED displeje: od mýtů k realitě  // Komponenty a technologie: magazín. - 2007. - č. 2 .
  3. ↑ 1 2 Romanova I. Organické LED diody. Nové materiály, nové technologie  // ELECTRONICS: Science, Technology, Business: journal. - 2012. - č. 6 . - 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, Elektroluminiscence v konjugovaných polymerech Archivováno 10. ledna 2009 na Wayback Machine , Nature 1999, 397 , 121
  5. ↑ 6 důvodů, proč si nekupovat smartphone se zakřivenou obrazovkou Archivováno 3. června 2020 na Wayback Machine // lifehacker.ru
  6. ↑ Vše o iPhone 11, iPhone 11 Pro a iPhone 11 Pro Max: specifikace, fotografie a ceny v Rusku . https://hitech.vesti.ru/.+ Získáno 1. listopadu 2019. Archivováno z originálu 1. listopadu 2019.
  7. ↑ OLED (downlink) (20. dubna 2006). Získáno 7. ledna 2010. Archivováno z originálu 16. ledna 2014. 
  8. ↑ Holst Center vytvořil skutečně flexibilní OLED panel Archivováno 17. listopadu 2017 na Wayback Machine // IXBT.com , listopad 2017
  9. ↑ Tang, CW; VanSlyke, SA Organické elektroluminiscenční diody  // Applied Physics Letters : journal. - 21.09.1987. - T. 51 , č.p. 12 . - S. 913-915 .
  10. ↑ Thomson Reuters předpovídá nobelisty  //  The Scientist: Journal. - 25. září 2014.
  11. ↑ Burroughes, JH; Bradley, DDC; Brown, A.R.; Marks, R. N.; MacKay, K.; Přítel, RH; Burns, P.L.; Holmes, AB Světelné diody na bázi konjugovaných polymerů   // Příroda . - 1990. - Sv. 347 , č.p. 6293 . — S. 539 . - doi : 10.1038/347539a0 . — .
  12. ↑ OLED televizory budou brzy levnější než LCD (nedostupný odkaz) . CNEWS (2. listopadu 2009). Získáno 15. března 2019. Archivováno z originálu dne 27. září 2011. 
  13. ↑ LG Electronics začne prodávat AMOLED TV v listopadu Archivováno 2. září 2009 na Wayback Machine // 31. 8. 2009.
  14. ↑ CES 2012: Samsung a LG předvádějí největší OLED panely na světě Archivováno 13. ledna 2012 na Wayback Machine (11. ledna 2012)
  15. ↑ Je OLED mrtvý? Velká naděje na televizní techniku ​​rychle mizí . TechRadar (15. září 2014). Získáno 20. března 2019. Archivováno z originálu dne 24. března 2019.
  16. ↑ Samsung přestává vyrábět OLED televizory kvůli dominanci LG . Blog GSMArena (14. dubna 2014). Získáno 20. března 2019. Archivováno z originálu 25. srpna 2018.
  17. ↑ LG představuje masivní 77palcový zakřivený OLED 4K HDTV . PCMag.com (6. září 2013). Získáno 20. března 2019. Archivováno z originálu 12. června 2018.
  18. ↑ V návaznosti na CES 2013: Samsung připravuje 4,99" Super AMOLED displej . Tom's HardWare (15. ledna 2013). Staženo 18. března 2019. Archivováno z originálu 29. května 2013.
  19. ↑ CES 2013: Předveden prototyp flexibilního OLED smartphonu Samsung . Tom's HardWare (11. ledna 2013). Staženo 18. března 2019. Archivováno z originálu 22. ledna 2018.
  20. ↑ Sony lavičky OLED televizory pro 4K sestavy . Nikkei Asian Review (13. května 2014). Získáno 20. března 2019. Archivováno z originálu 3. května 2019.
  21. ↑ Specifikace A1 . Sony . Staženo: 20. března 2019.
  22. ↑ Organické světelné pruhy se nyní tisknou jako noviny . membrana.ru (13. března 2008). Získáno 20. března 2019. Archivováno z originálu 30. prosince 2009.
  23. ↑ Korejští vědci vytvářejí OLED displej integrovaný do tkaniny . špatné (9. ​​8. 2017). Staženo: 18. března 2019.
  24. ↑ TV jako tapeta: nová milimetrová novinka LG . Zprávy. Ekonomika (20. května 2015). Získáno 18. března 2019. Archivováno z originálu 10. července 2019.
  25. ↑ LG OLED TV . LG . Získáno 15. března 2019. Archivováno z originálu 24. září 2016.
  26. ↑ Všechny televizory LG 2013 . HDTV.ru. _ Získáno 15. března 2019. Archivováno z originálu 11. března 2019.
  27. ↑ LCD a OLED displeje jsou nahrazovány účinnějšími a ekonomičtějšími TMOS displeji Archivováno 11. července 2012 na Wayback Machine // NanoWeek, 27. října - 2. listopadu 2009, no. 86
  28. ↑ Adachi, C.; Baldo, M.A.; Thompson, M.E.; Forrest, SR Téměř 100% účinnost vnitřní fosforescence v zařízení emitujícím organické světlo  //  Journal of Applied Physics  : časopis. - 2001. - Sv. 90 , č. 10 . — S. 5048 . - doi : 10.1063/1.1409582 .
  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 Polovodičové diody
Po domluvě
LED diody
Oprava
Generátorové diody
Zdroje referenčního napětí
jiný
viz také