Organisk LED

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 23. marts 2019; checks kræver 40 redigeringer .

En organisk lysemitterende diode ( forkortelse OLED  ) er en halvlederenhed lavet af organiske forbindelser , der effektivt udsender lys, når en elektrisk strøm passerer gennem dem.

OLED-teknologi finder sin vigtigste anvendelse i skabelsen af ​​informationsdisplayenheder ( skærme ).

Sådan virker det

For at skabe organiske lysemitterende dioder (OLED) anvendes tyndfilm-flerlagsstrukturer, der består af lag af flere polymerer . Når en positiv spænding i forhold til katoden påføres anoden , strømmer strømmen af ​​elektroner gennem enheden fra katoden til anoden. Således donerer katoden elektroner til emissionslaget, og anoden tager elektroner fra det ledende lag, eller med andre ord, anoden donerer huller til det ledende lag. Det emissive lag modtager en negativ ladning, og det ledende lag modtager en positiv ladning. Under påvirkning af elektrostatiske kræfter bevæger elektroner og huller sig mod hinanden og rekombinerer, når de mødes. Dette sker tættere på katoden, fordi huller i organiske halvledere er mere mobile end elektroner. Under rekombination mister elektronen energi, hvilket er ledsaget af emission ( emission ) af fotoner i området med synligt lys. Derfor kaldes laget emissionslaget.

Enheden virker ikke, når en negativ spænding i forhold til katoden påføres anoden . I dette tilfælde bevæger huller sig mod anoden, og elektroner bevæger sig i den modsatte retning mod katoden, og der er ingen rekombination af huller og elektroner.

Materialer og teknologier

OLED-materialer er opdelt i mikromolekylære ("small molecule" OLED), polymerer (Polymer Light Emitting Diodes - PLED) og hybrider af de to første typer [1] . Den største forskel i produktionen af ​​LED'er er metoden til at påføre lysemitterende krystaller på substratet. SM-OLED'er fremstilles ved vakuumaflejring, PLED'er fremstilles ved inkjet-print (en enklere og billigere teknologi) [2] . I slutningen af ​​1990'erne udviklede Universal Display Corporation (UDC) fosforescerende organiske lysemitterende dioder, hvor lagene af huller og elektroner er lavet på basis af et polymeropløseligt fosforescerende materiale med lav molekylvægt [3] . Brugen af ​​PHOLED-dioder øger panelernes lysstyrke med fire gange sammenlignet med traditionel OLED.

Anodematerialet er normalt tin -doteret indiumoxid . Den er gennemsigtig for synligt lys og har en høj arbejdsfunktion , som fremmer hulindsprøjtning i polymerlaget. Katoden er ofte lavet af metaller som aluminium og calcium , da de har en lav arbejdsfunktion , hvilket letter indsprøjtningen af ​​elektroner i polymerlaget [4] .

Ansøgning

OLED-skærme er indbygget i smartphones (fx Samsung Galaxy (note 8, J5, S9), Oneplus 5t, Google Pixel 2 osv.), tablets , e- læsere , digitale kameraer , bilcomputere , OLED-tv'er , udgivet små OLED-skærme til digitale indikatorer på frontpaneler på bilradioer , digitale lommelydafspillere , smarture , fitnessarmbånd (XIAOMI Mi Band, Fitbit Charge 2, Garmin Vivosport). Behovet for fordelene ved økologiske skærme vokser hvert år. Denne kendsgerning giver os mulighed for at konkludere, at skærme produceret ved hjælp af OLED-teknologier i den nærmeste fremtid højst sandsynligt vil blive dominerende på elektronikmarkedet.

I øjeblikket bruges OLED-teknologi i mange højt specialiserede udviklinger, for eksempel til at skabe nattesynsenheder .

OLED kan bruges i høj opløsning holografi (volumetrisk display). Den 12. maj 2007 blev en 3D-video præsenteret på EXPO Lissabon (potentiel anvendelse af disse materialer).

Organiske LED'er bruges som lyskilder . OLED'er bruges som generelle lyskilder (i EU  - OLLA-projektet).

Buet skærm (smartphone (f.eks. Samsung Galaxy S6 / S7 Edge), TV) - der bruges en tyk film (lidt mere end 1 mm tyk), indeni hvilken der er organiske LED'er (på bagsiden af ​​matrixen, under et lag af kobberfolie er der et stødabsorberende lag) [5] .
Også på grundlag af denne teknologi - en fleksibel skærm til en fleksibel smartphone ( Samsung Galaxy Fold , Escobar Fold ).

Fordele og ulemper ved OLED-skærme

Fordele

Sammenlignet med plasmaskærme :

Sammenlignet med flydende krystalskærme :

Ulemper

Levetiden for den grønne LED er 130.000 timer, den røde LED er 50.000 timer, og den blå LED er 15.000 timer. Der er et omvendt forhold mellem levetiden og billedets lysstyrke: Jo højere lysstyrketærsklen er indstillet, jo kortere levetid. Det største problem, som skærmproducenter i øjeblikket tager fat på, er, at rød OLED og grøn OLED kontinuerligt kan fungere titusindvis af timer længere end blå OLED. Dette forvrænger visuelt billedet, hvilket fører til effekten af ​​"indbrænding" af skærmen.

Dette kan betragtes som midlertidige vanskeligheder i udviklingen af ​​en ny teknologi - "børnesygdomme" - i takt med at nye holdbare fosfor udvikles. . Matrixproduktionskapaciteten vokser også.

Historie

Den franske videnskabsmand André Bernanose og hans samarbejdspartnere opdagede elektroluminescens i organiske materialer i begyndelsen af ​​1950'erne ved at anvende højspændingsvekselstrøm til gennemsigtige tynde film af acridin orange farvestof og quinacrin .  I 1960 udviklede forskere ved Dow Chemical Company AC-kontrollerede elektroluminescerende celler ved hjælp af doteret anthracen .

Den lave elektriske ledningsevne af sådanne materialer begrænsede udviklingen af ​​teknologi, indtil mere avancerede organiske materialer såsom polyacetylen og polypyrrol blev tilgængelige . I 1963 rapporterede videnskabsmænd i en række artikler, at de havde observeret høj ledningsevne i jod-doteret polypyrrol. De har nået en ledningsevne på 1 S / cm . Denne opdagelse var "tabt". Og først i 1974 blev egenskaberne af en melanin - baseret bistabil switch med høj ledningsevne i "on"-tilstand undersøgt. Dette materiale udsendte et lysglimt, når det blev tændt.

I 1977 rapporterede en anden gruppe forskere om høj ledningsevne i tilsvarende oxideret og jod-doteret polyacetylen. I 2000 modtog Alan Heeger , Alan McDiarmid og Hideki Shirakawa Nobelprisen i kemi for "opdagelsen og undersøgelsen af ​​ledende organiske polymerer". Der var ingen referencer til tidligere opdagelser.

Den første mikromolekyle-baserede diodeenhed blev skabt i 1980'erne hos Eastman Kodak af Dan Qingyun og Steven Van Slyke ( nu CTO for Kateeva) [ 9] .  For opfindelsen af ​​OLED i 2014 blev videnskabsmænd nomineret til 2014 Nobelprisen i kemi [10] . I februar 1999 dannede Sanyo Electric Corporation og Eastman-Kodak en alliance om at udvikle og markedsføre OLED-skærme.

Den første lysemitterende polymer, polyphenylene vinylen ( Eng.  Poly(p-phenylene vinylene) ) blev syntetiseret ved Cavendish Laboratory ved University of Cambridge i 1989. I 1990 udkom en artikel af videnskabsmænd i tidsskriftet Nature , som rapporterede om en polymer med en grøn lysstyrke og "meget høj effektivitet" [11] . I 1992 blev Cambridge Display Technolodgy (CDT) dannet for at producere polymere lysemitterende materialer. Siden dengang begyndte to retninger for produktion af LED'er at udvikle sig parallelt: baseret på mikromolekyler (sm-OLED) og polymerer (P-OLED).

For nylig[ hvornår? ] har udviklet et hybridt lysemitterende lag, der bruger ikke-ledende polymerer doteret med lysemitterende ledende molekyler. Anvendelsen af ​​en polymer giver fordele med hensyn til mekaniske egenskaber uden at gå på kompromis med optiske egenskaber. De lysemitterende molekyler har samme holdbarhed som i den originale polymer.

Teknologibegivenheder

Udviklinger fra Samsung og LG Electronics

LG var gennem mere overkommelig WRGB quad-color pixel teknologi i stand til at introducere et bredere og mere overkommeligt udvalg af OLED TV tidligere.

Sonys udvikling Andre virksomheder

Samsung X120- telefon - første telefon med OLED-skærm, 2004

Nokia N85-smartphonen, der blev annonceret i august 2008 og lanceret i oktober 2008, er den første smartphone fra det finske firma, der har en AM-OLED- skærm.

Den 11. marts 2008 demonstrerede GE Global Research den første roll-to-roll OLED [22] .

Chi Mei EL Corp fra Tainan demonstrerede 25-tommer lavtemperatur transparent silicium OLED'er på en konference i Los Angeles (20.-22. maj 2008).

Epson udgav en 40-tommer skærm i 2004.

I sommeren 2017 lykkedes det specialister fra det koreanske institut for avanceret teknologi KAIST at udvikle organiske diodeskærme, der er vævet ind i stof [23] .

Producenter og salgsmarked

OLED-skærmmarkedet vokser langsomt, men sikkert. Hovedproducenter: Samsung (27%), Pioneer (20%), RiTdisplay (18%), LG Display (18%) [24] .

I dag produceres kommercielle OLED- tv'er på verdensmarkedet af LG [25] (den første salgsstart i Korea i februar 2013, om sommeren i USA og Europa) [26] , Sony , Panasonic (siden 2015), Toshiba , og allianceselskaberne Matsushita Electric Industrial , Canon og Hitachi .

Nedenfor er de mest berømte matrixproducenter:

Udsigter for udvikling

OLED-skærme forventes at blive erstattet af mere effektive og omkostningseffektive TMOS -skærme (Time-Multiplexed Optical Shutter), en teknologi, der bruger den menneskelige nethindes inerti [27] .

O-TFT (Organic TFT) udvikles også - organisk transistorteknologi.

Hovedretninger for forskning og udvikling

De vigtigste forskningsområder for udviklere af OLED-paneler, hvor der er reelle resultater i dag:

PHOLED

PHOLED (Phosphorescent OLED) er en teknologi, der er en præstation af Universal Display Corporation (UDC) i samarbejde med Princeton University og University of Southern California. Som alle OLED'er fungerer PHOLED'er på følgende måde: en elektrisk strøm påføres organiske molekyler, som udsender skarpt lys. PHOLED'er bruger dog princippet om elektrophosphorescens til at omdanne op til 100 % af den elektriske energi til lys [28] . For eksempel omdanner traditionelle fluorescerende OLED'er cirka 25-30 % af den elektriske energi til lys [3] .

På grund af deres ekstremt høje energieffektivitetsniveau, selv sammenlignet med andre OLED'er, udforskes PHOLED'er til potentiel brug i store skærme såsom tv-skærme eller skærme til belysningsbehov. Potentiel brug af PHOLED til belysning: Du kan dække vægge med kæmpe PHOLED-skærme. Dette ville gøre det muligt for alle rum at blive oplyst jævnt, i stedet for at bruge pærer, der spreder lyset ujævnt over rummet. Eller skærme-vægge eller vinduer - praktisk for organisationer eller dem, der kan lide at eksperimentere med interiøret.

Fordelene ved PHOLED-skærme inkluderer også lyse, mættede farver samt en ret lang levetid.[ hvad? ] .

TOLED

TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) er en teknologi, der giver dig mulighed for at skabe transparente (Transparente) skærme, samt opnå et højere kontrastniveau.

Gennemsigtige TOLED-skærme: Lysemissionsretningen kan kun være opad, kun nedad eller begge dele (gennemsigtig). TOLED kan forbedre kontrasten markant, hvilket forbedrer skærmens læsbarhed i stærkt sollys.

Da TOLED'er er 70 % gennemsigtige, når de er slukkede, kan de monteres direkte på forruden af ​​en bil, på butiksfacader eller til installation i en virtual reality-hjelm. Gennemsigtigheden af ​​TOLED'er tillader dem også at blive brugt med metal, folie, siliciumkrystal og andre uigennemsigtige substrater til fremadvendte skærme (kan bruges i fremtidige dynamiske kreditkort). Skærmgennemsigtighed opnås ved at bruge gennemsigtige organiske elementer og materialer til fremstilling af elektroder.

Ved at bruge en lavreflekterende absorber til TOLED-substratet kan kontrastforholdet være en størrelsesorden overlegen i forhold til LCD'er (mobiltelefoner og cockpits i militære jagerfly).

TOLED-teknologi kan også bruges til at producere multi-layer-enheder (f.eks. SOLED) og hybrid-arrays (Toled-toled toled gør det muligt at fordoble det viste område ved samme skærmstørrelse - for enheder, hvor den ønskede mængde af outputinformation er bredere end den eksisterende).

FOLED

FOLED (Fleksibel OLED) - Hovedfunktionen er fleksibiliteten af ​​OLED-skærmen. En plast- eller fleksibel metalplade bruges som substrat på den ene side og OLED-celler i en forseglet tynd beskyttelsesfilm på den anden. Fordelene ved FOLED: ultratyndt display, ultralav vægt, styrke, holdbarhed og fleksibilitet, som gør det muligt at bruge OLED-paneler de mest uventede steder. (Udvidelse for fantasy - omfanget af mulig anvendelse af OLED er meget stort).

SOLED

Stacked OLED er en skærmteknologi fra UDC (Stacked OLED). SOLED'er bruger følgende arkitektur: billedet af underpixel er stablet (røde, blå og grønne elementer i hver pixel) lodret i stedet for side om side, som det er tilfældet i et LCD- eller katodestrålerør.

I SOLED kan hvert subpixelelement styres uafhængigt. Farven på en pixel kan justeres ved at ændre strømmen, der flyder gennem de tre farvede elementer (ikke-farvede skærme bruger pulsbreddemodulation). Lysstyrken styres ved at ændre strømstyrken.

Fordele ved SOLED: høj tæthed af at fylde skærmen med organiske celler, hvorved der opnås en god opløsning, hvilket betyder et billede i høj kvalitet.

Passiv/ aktiv matrix ( AMOLED )

Hver pixel på en farve-OLED-skærm er dannet af tre komponenter - organiske celler, der er ansvarlige for blå, grønne og røde farver.

OLED er baseret på passive og aktive cellekontrolmatricer.

Den passive matrix er et array af anoder arrangeret i rækker og katoder arrangeret i søjler, hvor hvert skæringspunkt er en OLED-diode. For at påføre en ladning til en bestemt organisk diode skal du vælge det ønskede antal katode og anode, i det skæringspunkt, hvor målpixlen er placeret, og starte strømmen. Jo højere spænding der påføres, jo lysere vil pixlens lysstyrke være. Det bruges i monokrome skærme med en diagonal på 2-3 tommer (skærme af mobiltelefoner, elektroniske ure, forskellige informationsskærme af udstyr).

Active Matrix : Som det er tilfældet med LCD-skærme, bruges transistorer til at styre hver OLED-celle, der gemmer den information, der er nødvendig for at opretholde lysstyrken af ​​en pixel. Styresignalet påføres en specifik transistor, på grund af hvilken cellerne opdateres hurtigt nok. Der anvendes TFT (Thin Film Transistor) teknologien - en tyndfilmstransistor. Et array af transistorer er skabt i form af en matrix, som er overlejret på substratet direkte under det organiske lag af skærmen. TFT-laget er dannet af polykrystallinsk eller amorft silicium.

Se også

Links

Noter

  1. 1 2 Kuryshev E. OLED . hifinews.ru (29. oktober 2005). Hentet 15. marts 2019. Arkiveret fra originalen 14. marts 2019.
  2. Samarin A. OLED-skærme: fra myter til virkelighed  // Komponenter og teknologier: magasin. - 2007. - Nr. 2 .
  3. 1 2 Romanova I. Organiske lysdioder. Nye materialer, nye teknologier  // ELEKTRONIK: Videnskab, Teknologi, Erhverv: magasin. - 2012. - Nr. 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, Electroluminescence in conjugated polymers Arkiveret 10. januar 2009 på Wayback Machine , Nature 1999, 397 , 121
  5. 6 grunde til ikke at købe en smartphone med en buet skærm Arkiveret 3. juni 2020 på Wayback Machine // lifehacker.ru
  6. Alt om iPhone 11, iPhone 11 Pro og iPhone 11 Pro Max: specifikationer, fotos og priser i Rusland . https://hitech.vesti.ru/.+ Hentet 1. november 2019. Arkiveret fra originalen 1. november 2019.
  7. OLED (downlink) (20. april 2006). Hentet 7. januar 2010. Arkiveret fra originalen 16. januar 2014. 
  8. Holst Center har skabt et virkelig fleksibelt OLED-panel Arkiveret 17. november 2017 på Wayback Machine // IXBT.com , nov 2017
  9. Tang, CW; VanSlyke, SA Organiske elektroluminescerende dioder  // Applied Physics Letters : journal. - 21/09/1987. - T. 51 , no. 12 . - S. 913-915 .
  10. Thomson Reuters forudsiger nobelister  //  The Scientist: Journal. - 25. september 2014.
  11. Burroughes, JH; Bradley, DDC; Brown, A.R.; Marks, R.N.; MacKay, K.; Ven, RH; Burns, P.L.; Holmes, AB Lysemitterende dioder baseret på konjugerede polymerer   // Nature . - 1990. - Bd. 347 , nr. 6293 . — S. 539 . - doi : 10.1038/347539a0 . — .
  12. OLED-tv'er bliver snart billigere end LCD'er (utilgængeligt link) . CNEWS (2. november 2009). Hentet 15. marts 2019. Arkiveret fra originalen 27. september 2011. 
  13. LG Electronics begynder at sælge AMOLED-tv'er i november Arkiveret 2. september 2009 på Wayback Machine // 31/08/2009.
  14. CES 2012: Samsung og LG viser verdens største OLED-paneler Arkiveret 13. januar 2012 på Wayback Machine (11. januar 2012)
  15. Er OLED død? Det store håb for tv-teknologi svinder hurtigt . TechRadar (15. september 2014). Hentet 20. marts 2019. Arkiveret fra originalen 24. marts 2019.
  16. Samsung stopper med at lave OLED-tv på grund af LGs dominans . GSMArena Blog (14. april 2014). Hentet 20. marts 2019. Arkiveret fra originalen 25. august 2018.
  17. LG afslører massivt 77-tommer buet OLED 4K HDTV . PCMag.com (6. september 2013). Hentet 20. marts 2019. Arkiveret fra originalen 12. juni 2018.
  18. I kølvandet på CES 2013: Samsung forbereder 4,99" Super AMOLED-skærm . Tom's HardWare (15. januar 2013). Hentet 18. marts 2019. Arkiveret fra originalen 29. maj 2013.
  19. CES 2013: Samsungs fleksible OLED-smartphone prototype fremvist . Tom's HardWare (11. januar 2013). Hentet 18. marts 2019. Arkiveret fra originalen 22. januar 2018.
  20. Sony bænke OLED-tv'er til 4K-sæt . Nikkei Asian Review (13. maj 2014). Hentet 20. marts 2019. Arkiveret fra originalen 3. maj 2019.
  21. Specifikationer A1 . Sony . Hentet: 20. marts 2019.
  22. Organiske lysbjælker udskrives nu som aviser . membrana.ru (13. marts 2008). Hentet 20. marts 2019. Arkiveret fra originalen 30. december 2009.
  23. Koreanske videnskabsmænd skaber stofintegreret OLED-skærm . dårlig (9. august 2017). Hentet: 18. marts 2019.
  24. TV som tapet: LGs nye millimetriske nyhed . Nyheder. Økonomi (20. maj 2015). Hentet 18. marts 2019. Arkiveret fra originalen 10. juli 2019.
  25. LG OLED TV . LG . Hentet 15. marts 2019. Arkiveret fra originalen 24. september 2016.
  26. Alle LG TV'er 2013 . HDTV.ru. _ Hentet 15. marts 2019. Arkiveret fra originalen 11. marts 2019.
  27. LCD- og OLED-skærme bliver erstattet af mere effektive og økonomiske TMOS-skærme Arkiveret 11. juli 2012 på Wayback Machine // NanoWeek, 27. oktober - 2. november 2009, nr. 86
  28. Adachi, C.; Baldo, M.A.; Thompson, M.E.; Forrest, SR Næsten 100 % intern phosphorescenseffektivitet i en organisk lysemitterende enhed  //  Journal of Applied Physics  : journal. - 2001. - Bd. 90 , nr. 10 . — S. 5048 . - doi : 10.1063/1.1409582 .