Наука и технологии России

Вход Регистрация

Наш OLED

На рынке дисплеев назревают радикальные изменения. На смену жидкокристаллическим экранам приходят устройства на базе органических светодиодов. Плоские дисплеи нового поколения сделаны на базе органических светоизлучающих диодов (ОСИД или OLED — Organic Light Emitting Diode), в основе которых лежит излучение света органическими электролюминесцентными материалами. Такие дисплеи представляют собой матрицу, состоящую из элементов, которые светятся в различных участках видимого спектра при прохождении через них электрического тока. Справка STRF.ru: Характеристики полноцветного пассивно-матричного дисплея 1 Тип светоизлучающей матрицы органическая 2 Рабочее поле дисплея (мм) 28,78 х 23,024 3 Информационная ёмкость (пиксель) 160 х 128 4 Размер пикселя (мкм) 180 х 180 5 Яркость изображения фронтальная (кд/м2) не менее 100 6 Контраст внутренний 600 : 1 7 Угол обзора (град.) 160 8 Цветность синий, зелёный, красный 9 Рабочее напряжение светодиодов (В) 3—8 10 Диапазон рабочих температур (°С) —20 ... +55 Типовая многослойная органическая светоизлучающая структура

Главное — найти нишу на рынке для новой продукции

В настоящее время независимо развиваются два направления ОСИД-технологии, основанных на применении низкомолекулярных либо полимерных органических светоизлучающих материалов. Хотя последняя технология отстаёт в своём развитии от первой на несколько лет, она всё же более простая и многообещающая. Обе они относятся к сфере нанотехнологий, поскольку предполагают использование нескольких слоёв органических материалов толщиной 1—50 нм различного функционального назначения.

Теоретически новые устройства лучше, чем жидкокристаллические дисплеи по нескольким характеристикам. Прежде всего, отпадает необходимость в подсветке экрана, что снижает вес и размеры изделий, а также энергозатраты — ведь фильтры жидкокристаллических дисплеев поглощают до 70 процентов света. Гибкие полимерные ОСИД-экраны могут производиться с помощью безвакуумной технологии нанесения материалов на подложку методами струйной печати. Кроме того, новые экраны обладают высокой контрастностью и быстродействием, качественной цветопередачей, возможностью работы в широком температурном интервале.

Учитывая, что для всех групп ОСИД-устройств важна стойкость к внешним воздействиям, дисплеи подвергли механическим, климатическим и температурным испытаниям

Однако на практике преимущества теряются. Дело в том, что схемы управления ОСИД-дисплеев токовые, в то время как ЖК-дисплеи работают с потенциалом. Из-за этого потери в схемах управления ОСИД-дисплеев значительно выше, особенно в случае экранов большого размера. Правильная цветопередача тоже достаётся ОСИД-технологии ценой больших усилий и затрат, поскольку подбор необходимых композитных материалов представляет собой достаточно длительный и сложный процесс. Что касается температурного интервала, то он может ограничиваться не только самими светодиодами, но и другими компонентами дисплейной системы. Поэтому использование потенциальных преимуществ новых технологий требует больших усилий. А ведь они обладают ещё и «врождёнными» недостатками, главный из которых — деградация органических материалов, особенно быстрая в присутствии малейших примесей кислорода и паров воды.

Дисплей на измерительной плате

По этим причинам, а также в связи с быстрым прогрессом в области производства ЖК-экранов ОСИД-технология при сопоставимом качестве изделий оказывается дороже. Это сдерживает её выход на массовый рынок. В последние годы даже наблюдалось некоторое снижение объёмов продаж ОСИД-дисплеев, а определённые крупные фирмы-первопроходцы новой технологии вообще ушли с рынка. Тем не менее большинство экспертов склоняется к мнению, что радикальные изменения на рынке дисплеев, связанные с использованием ОСИД-технологий, не отменяются, а только «задерживаются». И первый прорыв в области малоформатных дисплеев следует ожидать в ближайшие годы, ведь уже в 2006 году 22 процента МР3-плееров оснащались дисплеями, произведёнными с использованием этих технологий.

Наука, как обычно, идёт впереди технологии, и уже в лабораториях разрабатываются ОСИД-экраны нового поколения. В первую очередь здесь нужно упомянуть TOLED-технологию (Transparent OLED), позволяющую создавать прозрачные гибкие дисплеи с повышенным уровнем контрастности. В выключенном состоянии современные образцы таких дисплеев пропускают примерно 70 процентов света и поэтому со временем могут использоваться для вывода информации на автомобильные и оконные стёкла, прозрачные щитки шлемов и даже обычные очки. Кроме того, уже разработана так называемая «электронная бумага» — чёрно-белый дисплей толщиной менее 0,3 миллиметра. Это тонкая стальная фольга, на которую нанесён слой, содержащий капсулы с красителем. Они выделяют белое или чёрное красящее вещество в зависимости от полярности поданного на них управляющего напряжения.

Новые экраны обладают высокой контрастностью и быстродействием, качественной цветопередачей, возможностью работы в широком температурном интервале

Особенно впечатляют перспективы использования квантовых точек в качестве структурных элементов дисплеев. Квантовые точки — это наноразмерные островки одного полупроводника на подложке из другого, которые представляют собой подобие атома с дискретным спектром энергии электронов. Управлять спектром их излучения можно просто — изменяя их размер. Так, например, излучение квантовых точек CdSe изменяет цвет от красного к фиолетовому при уменьшении их размера от 5 до 1,5 нм. Такие мониторы позволят в полной мере использовать преимущества люминесцентных экранов, в частности, на порядок повысить их яркость. Естественно, их серийное производство должно опираться на высокоразвитые нанотехнологии.

На рынке дисплеев назревают радикальные изменения. На смену жидкокристаллическим экранам приходят устройства на базе органических светодиодов

В России ОСИД-технологиями занимаются в ОАО «ЦНИИ „Циклон“». Его специалисты создали различные органические электролюминесцентные материалы, а на их основе — светоизлучающие структуры синего, зелёного и красного цвета свечения. Слои ОСИД-структур формировали методом вакуумного термического напыления при давлении менее 10-6 мм рт. ст. Нанесение всех слоёв и герметизация ОСИД-структур проводились в едином технологическом цикле в герметичных боксах при содержании паров воды и кислорода не более 1 ррм. В разработке и исследовании этих материалов участвовали сотрудники целого ряда институтов: ОАО ЦНИИ "Циклон", ИФХЭ им. Фрумкина РАН, ИПХФ РАН, ИВМС РАН, Центра фотохимии РАН, ЗАО «Пола+». В общем, полноцветный ОСИД-дисплей в России есть.

Фотография, снятая с экрана полноцветного дисплея 160 х 128 пикселей

Учитывая, что для всех групп ОСИД-устройств важна стойкость к внешним воздействиям, дисплеи подвергли механическим, климатическим и температурным испытаниям. Приборы устойчиво работают в диапазоне температур от —20 до +55 °С, при одиночных ударах до 150 g, вибрации в диапазоне частот 10—55 Гц с многократными ударами до 10 g. О результатах этой работы главный конструктор «Циклона» Николай Усов рассказал на конференции, посвящённой итогам выполнения мероприятий ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007—2012 годы», которая прошла в РНЦ «Курчатовский институт» в январе 2010 года.

Задумываясь о перспективах этой разработки, можно предположить, что основные проблемы её применения лежат не в области технологии, хотя она, конечно, тоже нуждается в усовершенствовании. Главное — это найти нишу на рынке для новой продукции. Ведь в мире этой проблемой занимаются уже более 20 лет, и многие ведущие фирмы — производители электроники — вложили в разработку OLED-дисплеев миллиарды долларов. Поэтому возникает опасение — не утопит ли отечественную разработку вал импортной продукции? Очевидно, она нуждается в государственной поддержке. Одно из возможных решений — использование её в приборах системы ГЛОНАСС.

STRF.ru

РЕЙТИНГ

2.85
голосов: 26

Обсуждение