Organisk LED

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 23 mars 2019; kontroller kräver 40 redigeringar .

En organisk lysdiod (förkortning OLED ) är en  halvledarenhet gjord av organiska föreningar som effektivt avger ljus när en elektrisk ström passerar genom dem.

OLED-teknik finner sin huvudsakliga tillämpning i skapandet av informationsdisplayenheter ( skärmar ).

Hur det fungerar

För att skapa organiska ljusemitterande dioder (OLED) används tunnfilmsstrukturer med flera skikt, bestående av skikt av flera polymerer . När en positiv spänning i förhållande till katoden appliceras på anoden strömmar flödet av elektroner genom anordningen från katoden till anoden. Således donerar katoden elektroner till emissionsskiktet, och anoden tar elektroner från det ledande skiktet, eller, med andra ord, anoden donerar hål till det ledande skiktet. Det emitterande skiktet får en negativ laddning och det ledande skiktet får en positiv laddning. Under inverkan av elektrostatiska krafter rör sig elektroner och hål mot varandra och rekombineras när de möts. Detta händer närmare katoden eftersom, i organiska halvledare, hål är mer rörliga än elektroner. Under rekombination förlorar elektronen energi, vilket åtföljs av emission ( emission ) av fotoner i området med synligt ljus. Därför kallas lagret emissionslagret.

Enheten fungerar inte när en negativ spänning i förhållande till katoden appliceras på anoden . I det här fallet rör sig hål mot anoden, och elektroner rör sig i motsatt riktning mot katoden, och det finns ingen rekombination av hål och elektroner.

Material och teknologier

OLED-material delas in i mikromolekylära ("small molecule" OLED), polymerer (Polymer Light Emitting Diodes - PLED) och hybrider av de två första typerna [1] . Den största skillnaden i produktionen av lysdioder är metoden för att applicera ljusemitterande kristaller på substratet. SM-OLED tillverkas genom vakuumdeponering, PLED tillverkas genom bläckstråleutskrift (en enklare och billigare teknik) [2] . I slutet av 1990-talet utvecklade Universal Display Corporation (UDC) fosforescerande organiska ljusemitterande dioder, där lagren av hål och elektroner är gjorda på basis av ett polymerlösligt fosforescerande material med låg molekylvikt [3] . Användningen av PHOLED-dioder ökar ljusstyrkan på panelerna med fyra gånger jämfört med traditionell OLED.

Anodmaterialet är vanligtvis tenndopad indiumoxid . Den är transparent för synligt ljus och har en hög arbetsfunktion , vilket främjar hålinjektion i polymerskiktet. Katoden är ofta gjord av metaller som aluminium och kalcium , eftersom de har en låg arbetsfunktion , vilket underlättar insprutningen av elektroner i polymerskiktet [4] .

Applikation

OLED-skärmar är inbyggda i smartphones (t.ex. Samsung Galaxy (not 8, J5, S9), Oneplus 5t, Google Pixel 2, etc.), surfplattor , e- läsare , digitalkameror , fordonsdatorer , OLED-TV , släppt små OLED-skärmar för digitala indikatorer på frontpaneler på bilradioapparater , digitala ljudspelare i fickor , smarta klockor , fitnessarmband (XIAOMI Mi Band, Fitbit Charge 2, Garmin Vivosport). Behovet av fördelarna med ekologiska skärmar växer för varje år. Detta faktum gör att vi kan dra slutsatsen att bildskärmar som produceras med OLED-teknik inom en snar framtid med största sannolikhet kommer att bli dominerande på elektronikmarknaden.

För närvarande används OLED-teknik i många högspecialiserade utvecklingar, till exempel för att skapa mörkerseendeenheter .

OLED kan användas i högupplöst holografi (volymetrisk display). Den 12 maj 2007 presenterades en 3D-video på EXPO Lissabon (möjlig tillämpning av dessa material).

Organiska lysdioder används som ljuskällor . OLED används som allmänna ljuskällor (i EU  - OLLA-projektet).

Böjd skärm (smartphone (t.ex. Samsung Galaxy S6 / S7 Edge), TV) - en tjock film används (lite mer än 1 mm tjock), inuti vilken det finns organiska lysdioder (på baksidan av matrisen, under ett lager av kopparfolie finns ett stötdämpande lager) [ 5] .
Dessutom, på grundval av denna teknik - en flexibel skärm för en flexibel smartphone ( Samsung Galaxy Fold , Escobar Fold ).

Fördelar och nackdelar med OLED-skärmar

Fördelar

Jämfört med plasmaskärmar :

Jämfört med LCD-skärmar :

Nackdelar

Livslängden för den gröna lysdioden är 130 000 timmar, den röda lysdioden är 50 000 timmar och den blå lysdioden är 15 000 timmar. Det finns ett omvänt förhållande mellan livslängden och bildens ljusstyrka: ju högre ljusstyrketröskeln är inställd, desto kortare livslängd. Det största problemet som skärmtillverkarna för närvarande tar itu med är att röd OLED och grön OLED kontinuerligt kan fungera tiotusentals timmar längre än blå OLED. Detta förvränger visuellt bilden, vilket leder till effekten av "inbränning" av skärmen.

Detta kan betraktas som tillfälliga svårigheter i utvecklingen av en ny teknik - "barnsjukdomar" - eftersom nya hållbara fosforer utvecklas. . Matrixproduktionskapaciteten växer också.

Historik

Den franske forskaren André Bernanose och hans medarbetare upptäckte elektroluminescens i organiska material i början av 1950-talet genom att applicera högspänningsväxelström till transparenta tunna filmer av akridin orange färgämne och kinakrin .  År 1960 utvecklade forskare vid Dow Chemical Company AC-kontrollerade elektroluminescerande celler med hjälp av dopad antracen .

Den låga elektriska ledningsförmågan hos sådana material begränsade utvecklingen av teknik tills mer avancerade organiska material som polyacetylen och polypyrrol blev tillgängliga . År 1963, i en serie artiklar, rapporterade forskare att de hade observerat hög ledningsförmåga i joddopad polypyrrol. De har nått en konduktivitet på 1 S / cm . Denna upptäckt var "förlorad". Och först 1974 undersöktes egenskaperna hos en melaninbaserad bistabil strömbrytare med hög konduktivitet i tillståndet "på". Detta material avgav en ljusblixt när den slogs på.

1977 rapporterade en annan grupp forskare om hög konduktivitet i liknande oxiderad och joddopad polyacetylen. År 2000 fick Alan Heeger , Alan McDiarmid och Hideki Shirakawa Nobelpriset i kemi för "upptäckten och studien av ledande organiska polymerer". Det fanns inga referenser till tidigare upptäckter.

Den första mikromolekylbaserade diodenheten skapades på 1980-talet på Eastman Kodak av Dan Qingyun och Steven Van Slyke ( nu CTO för Kateeva) [ 9] .  För uppfinningen av OLED 2014, nominerades forskare till 2014 års Nobelpris i kemi [10] . I februari 1999 bildade Sanyo Electric Corporation och Eastman-Kodak en allians för att utveckla och marknadsföra OLED-skärmar.

Den första ljusemitterande polymeren, polyphenylene vinylene ( Eng.  Poly(p-phenylene vinylene) ) syntetiserades vid Cavendish Laboratory vid University of Cambridge 1989. 1990 dök en artikel av forskare upp i tidskriften Nature , som rapporterade om en polymer med grön ljusstyrka och "mycket hög effektivitet" [11] . 1992 bildades Cambridge Display Technolodgy (CDT) för att producera polymera ljusemitterande material. Sedan dess började två riktningar för produktion av lysdioder att utvecklas parallellt: baserat på mikromolekyler (sm-OLED) och polymerer (P-OLED).

Nyligen[ när? ] har utvecklat ett hybrid ljusemitterande skikt som använder icke-ledande polymerer dopade med ljusemitterande ledande molekyler. Användningen av en polymer erbjuder fördelar i mekaniska egenskaper utan att kompromissa med optiska egenskaper. De ljusemitterande molekylerna har samma hållbarhet som i den ursprungliga polymeren.

Teknikhändelser

Utveckling av Samsung och LG Electronics

LG kunde, genom mer prisvärd WRGB fyrfärgspixelteknik, introducera ett bredare och mer prisvärt utbud av OLED-TV tidigare.

Sonys utveckling Andra företag

Samsung X120 -telefon - första telefonen med OLED-skärm, 2004

Nokia N85-smarttelefonen, som tillkännagavs i augusti 2008 och lanserades i oktober 2008, är den första smarttelefonen från det finska företaget som har en AM-OLED- skärm.

Den 11 mars 2008 demonstrerade GE Global Research den första roll-to-roll OLED [22] .

Chi Mei EL Corp i Tainan demonstrerade 25-tums lågtemperaturtransparenta kisel-OLEDs vid en konferens i Los Angeles (20-22 maj 2008).

Epson släppte en 40-tumsskärm 2004.

Sommaren 2017 lyckades specialister från Korean Institute of Advanced Technology KAIST utveckla organiska dioddisplayer som vävs in i tyg [23] .

Producenter och försäljningsmarknad

OLED-skärmmarknaden växer sakta men säkert. Huvudtillverkare: Samsung (27 %), Pioneer (20 %), RiTdisplay (18 %), LG Display (18 %) [24] .

Idag produceras kommersiella OLED -TV- apparater på världsmarknaden av LG [25] (den första försäljningsstarten i Korea i februari 2013, på sommaren i USA och Europa) [26] , Sony , Panasonic (sedan 2015), Toshiba , och alliansbolagen Matsushita Electric Industrial , Canon och Hitachi .

Nedan är de mest kända matristillverkarna:

Utsikter för utveckling

OLED-skärmar förväntas ersättas av mer effektiva och kostnadseffektiva TMOS -skärmar (Time-Multiplexed Optical Shutter), en teknik som använder trögheten hos den mänskliga näthinnan [27] .

O-TFT (Organic TFT) utvecklas också - organisk transistorteknik.

Huvudinriktningar för forskning och utveckling

De huvudsakliga forskningsområdena för utvecklare av OLED-paneler, där det finns verkliga resultat idag:

PHOLED

PHOLED (Phosphorescent OLED) är en teknologi som är en prestation av Universal Display Corporation (UDC) i samarbete med Princeton University och University of Southern California. Liksom alla OLED fungerar PHOLED på följande sätt: en elektrisk ström appliceras på organiska molekyler som avger starkt ljus. PHOLED använder dock principen om elektrofosforescens för att omvandla upp till 100 % av elektrisk energi till ljus [28] . Till exempel omvandlar traditionella fluorescerande OLED:er cirka 25-30 % av elektrisk energi till ljus [3] .

På grund av deras extremt höga nivå av energieffektivitet, även jämfört med andra OLED, undersöks PHOLED för potentiell användning i stora skärmar som tv-skärmar eller skärmar för belysningsbehov. Potentiell användning av PHOLED för belysning: Du kan täcka väggar med gigantiska PHOLED-skärmar. Detta skulle göra det möjligt för alla rum att lysa jämnt, istället för att använda glödlampor som sprider ljuset ojämnt över rummet. Eller bildskärmar-väggar eller fönster - bekvämt för organisationer eller de som gillar att experimentera med interiören.

Dessutom inkluderar fördelarna med PHOLED-skärmar ljusa, mättade färger, samt en ganska lång livslängd.[ vad? ] .

TOLED

TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) är en teknik som låter dig skapa transparenta (Transparent) displayer, samt uppnå en högre kontrast.

Transparenta TOLED-skärmar: riktningen för ljusemissionen kan bara vara uppåt, bara nedåt eller båda (transparent). TOLED kan avsevärt förbättra kontrasten, vilket förbättrar skärmens läsbarhet i starkt solljus.

Eftersom TOLEDs är 70 % genomskinliga när de är avstängda kan de monteras direkt på vindrutan i en bil, på skyltfönster eller för installation i en virtuell verklighetshjälm. Genomskinligheten hos TOLED gör att de kan användas med metall, folie, kiselkristall och andra ogenomskinliga substrat för framåtriktade skärmar (kan användas i framtida dynamiska kreditkort). Skärmtransparens uppnås genom att använda transparenta organiska element och material för tillverkning av elektroder.

Genom att använda en lågreflektionsabsorbent för TOLED-substratet kan kontrastförhållandet vara en storleksordning överlägsen LCD-skärmar (mobiltelefoner och cockpits på militära stridsflygplan).

TOLED-teknik kan också användas för att producera flerskiktsenheter (till exempel SOLED) och hybridmatriser (Bidirectional TOLED TOLED gör det möjligt att fördubbla det visade området vid samma skärmstorlek - för enheter där den önskade mängden utdatainformation är större än den befintliga).

FOLED

FOLED (Flexible OLED) - Huvudfunktionen är flexibiliteten hos OLED-skärmen. En plast- eller flexibel metallplatta används som substrat på ena sidan och OLED-celler i en förseglad tunn skyddsfilm på den andra. Fördelarna med FOLED: ultratunn display, ultralåg vikt, styrka, hållbarhet och flexibilitet, vilket gör att OLED-paneler kan användas på de mest oväntade platser. (Utbyggnad för fantasi - omfattningen av möjlig tillämpning av OLED är mycket stor).

SOLED

Stacked OLED är en skärmteknik från UDC (Stacked OLED). SOLEDs använder följande arkitektur: bilden av underpixlar staplas (röda, blå och gröna element i varje pixel) vertikalt istället för sida vid sida, som är fallet i ett LCD- eller katodstrålerör.

I SOLED kan varje subpixelelement styras oberoende. Färgen på en pixel kan justeras genom att ändra strömmen som flyter genom de tre färgade elementen (icke-färgskärmar använder pulsbreddsmodulering). Ljusstyrkan styrs genom att ändra strömstyrkan.

Fördelar med SOLED: hög densitet att fylla displayen med organiska celler, varvid en bra upplösning uppnås, vilket innebär en högkvalitativ bild.

Passiv/ aktiv matris ( AMOLED )

Varje pixel i en färg-OLED-skärm består av tre komponenter - organiska celler som ansvarar för blå, gröna och röda färger.

OLED är baserad på passiva och aktiva cellkontrollmatriser.

Den passiva matrisen är en matris av anoder arrangerade i rader och katoder arrangerade i kolumner, där varje skärningspunkt är en OLED-diod. För att applicera en laddning på en viss organisk diod måste du välja önskat antal katod och anod, i skärningspunkten där målpixeln är belägen, och starta strömmen. Ju högre spänning som appliceras, desto ljusare blir pixelns ljusstyrka. Den används i monokroma skärmar med en diagonal på 2-3 tum (skärmar av mobiltelefoner, elektroniska klockor, olika informationsskärmar av utrustning).

Active Matrix : Precis som i fallet med LCD-skärmar används transistorer för att styra varje OLED-cell och lagrar den information som krävs för att upprätthålla ljusstyrkan hos en pixel. Styrsignalen appliceras på en specifik transistor, på grund av vilken cellerna uppdateras tillräckligt snabbt. TFT-tekniken (Thin Film Transistor) används - en tunnfilmstransistor. En uppsättning transistorer skapas i form av en matris, som är överlagrad på substratet direkt under displayens organiska skikt. TFT-skiktet är bildat av polykristallint eller amorft kisel.

Se även

Länkar

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Kuryshev E. OLED . hifinews.ru (29 oktober 2005). Hämtad 15 mars 2019. Arkiverad från originalet 14 mars 2019.
  2. ↑ Samarin A. OLED-skärmar: från myter till verklighet  // Komponenter och teknologier: tidning. - 2007. - Nr 2 .
  3. ↑ 1 2 Romanova I. Organiska lysdioder. Nya material, ny teknik  // ELEKTRONIK: Vetenskap, Teknik, Business: tidskrift. - 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 Arkiverad 10 januari 2009 på Wayback Machine , Nature 1999, 397 , 121
  5. ↑ 6 skäl att inte köpa en smartphone med en böjd skärm Arkiverad 3 juni 2020 på Wayback Machine // lifehacker.ru
  6. ↑ Allt om iPhone 11, iPhone 11 Pro och iPhone 11 Pro Max: specifikationer, foton och priser i Ryssland . https://hitech.vesti.ru/.+ Hämtad 1 november 2019. Arkiverad från originalet 1 november 2019.
  7. ↑ OLED (nedlänk) (20 april 2006). Hämtad 7 januari 2010. Arkiverad från originalet 16 januari 2014. 
  8. ↑ Holst Center har skapat en verkligt flexibel OLED-panel Arkiverad 17 november 2017 på Wayback Machine // IXBT.com , nov 2017
  9. ↑ Tang, CW; VanSlyke, SA Organiska elektroluminescerande dioder  // Applied Physics Letters : journal. - 1987-09-21. - T. 51 , nej. 12 . - S. 913-915 .
  10. ↑ Thomson Reuters förutspår nobelister  //  The Scientist: Journal. - 25 september 2014.
  11. ↑ Burroughes, JH; Bradley, DDC; Brown, A.R.; Marks, R.N.; MacKay, K.; Vän, RH; Burns, P.L.; Holmes, AB Ljusemitterande dioder baserade på konjugerade polymerer   // Nature . - 1990. - Vol. 347 , nr. 6293 . — S. 539 . - doi : 10.1038/347539a0 . — .
  12. ↑ OLED-TV kommer snart att bli billigare än LCD -skärmar (otillgänglig länk) . CNEWS (2 november 2009). Hämtad 15 mars 2019. Arkiverad från originalet 27 september 2011. 
  13. ↑ LG Electronics kommer att börja sälja AMOLED-TV i november Arkiverad 2 september 2009 på Wayback Machine // 2009-08-31.
  14. ↑ CES 2012: Samsung och LG visar upp världens största OLED-paneler Arkiverade 13 januari 2012 på Wayback Machine (11 januari 2012)
  15. ↑ Är OLED död? Det stora hoppet för TV-tekniken bleknar snabbt . TechRadar (15 september 2014). Hämtad 20 mars 2019. Arkiverad från originalet 24 mars 2019.
  16. ↑ Samsung slutar tillverka OLED-TV-apparater på grund av LG:s dominans . GSMArena-bloggen (14 april 2014). Hämtad 20 mars 2019. Arkiverad från originalet 25 augusti 2018.
  17. ↑ LG avslöjar massiv 77-tums böjd OLED 4K HDTV . PCMag.com (6 september 2013). Hämtad 20 mars 2019. Arkiverad från originalet 12 juni 2018.
  18. ↑ I kölvattnet av CES 2013: Samsung förbereder 4,99" Super AMOLED-skärm . Tom's HardWare (15 januari 2013). Hämtad 18 mars 2019. Arkiverad från originalet 29 maj 2013.
  19. ↑ CES 2013: Samsungs flexibla OLED-smarttelefonprototyp visas upp . Toms hårdvara (11 januari 2013). Hämtad 18 mars 2019. Arkiverad från originalet 22 januari 2018.
  20. ↑ Sony bänkar OLED-TV för 4K-apparater . Nikkei Asian Review (13 maj 2014). Hämtad 20 mars 2019. Arkiverad från originalet 3 maj 2019.
  21. ↑ Specifikationer A1 . Sony . Hämtad: 20 mars 2019.
  22. ↑ Organiska ljusfält skrivs nu ut som tidningar . membrana.ru (13 mars 2008). Hämtad 20 mars 2019. Arkiverad från originalet 30 december 2009.
  23. ↑ Koreanska forskare skapar tygintegrerad OLED-skärm . dålig (9 augusti 2017). Hämtad: 18 mars 2019.
  24. ↑ TV som bakgrund: LG:s nya millimetriska nyhet . Nyheter. Ekonomi (20 maj 2015). Hämtad 18 mars 2019. Arkiverad från originalet 10 juli 2019.
  25. ↑ LG OLED TV . LG . Hämtad 15 mars 2019. Arkiverad från originalet 24 september 2016.
  26. ↑ Alla LG TV-apparater 2013 . HDTV.ru. _ Hämtad 15 mars 2019. Arkiverad från originalet 11 mars 2019.
  27. ↑ LCD- och OLED-skärmar ersätts av mer effektiva och ekonomiska TMOS-skärmar Arkiverad 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 Nästan 100 % intern fosforescenseffektivitet i en organisk ljusemitterande enhet  //  Journal of Applied Physics  : journal. - 2001. - Vol. 90 , nej. 10 . — S. 5048 . - doi : 10.1063/1.1409582 .
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 Halvledardioder
Enligt överenskommelse
lysdioder
Rättande
Generatordioder
Referensspänningskällor
Övrig
se även