Органические светодиоды: Органические светодиоды – OLED. Работа и особенности. Применение

Органические светодиоды – OLED. Работа и особенности. Применение

В последние несколько лет можно было наблюдать резкий всплеск развития технологий в области oled освещения и органических светодиодов. Вызвано это тем, что произошло осознание того, что технологии освещения при помощи органических светодиодов являются будущим данной индустрии. На текущий момент сотни известных и малоизвестных компаний разрабатывают, исследуют и производят OLED-устройства на органических светодиодах. Обороты рынка в данном направлении уже достигли миллиарды долларов. И все только начинается, в будущем органические светодиоды смогут найти большее применение.

Принцип действия

Органические светодиоды (OLED) представляют полупроводниковые приборы, созданные из ряда пленок органического происхождения. При прохождении электрического тока через данное соединение происходит излучение света.

Органический светодиод включает следующие элементы:

 

Подложка выполняется из фольги, стекла или пластика. Анод производится из оксида индия с легированием оловом. В качестве излучающего и проводящего слоя используются низкомолекулярные органические вещества и полимеры. Катод производится из металла в виде алюминия и кальция.

Органические светодиоды работают по следующему принципу:

• На анод подается положительное напряжение, после чего стартует движение электронов к аноду от катода.
• Отдача электронов в излучающий слой приводит к переходу электронов из проводящего слоя к аноду, то есть от анода к проводящему слою отходят носители положительного заряда, называемыми дырками.
• В результате электроны и дырки направляются друг другу навстречу. В месте их контакта будет наблюдаться снижение энергии электронов, благодаря чему будет происходить излучение, то есть свечение.

Особенности органических светодиодов

• Главное свойство органических светодиодов — равномерное распределение по всей площади. Подобная технология приобрела аббревиатуру OLED.
• Принципиальное отличие устройств OLED от аналогов на базе ЖК-технологии кроется в применении органических веществ, которые излучаются под действием электрического поля. В свою очередь свет в ЖК-дисплеях излучается лампой подсветки и направляется через светофильтры и ЖК-матрицы. Благодаря указанной особенности в OLED-дисплеях нет нужды использовать поляризующие пленки, лампу подсветки, а также иные компоненты, которые являются обязательными элементами ЖК-устройств.
• OLED-дисплеи за счет более простой структуры можно сделать невероятно легкими и тонкими. К тому же они способны работать от меньшего напряжения, если сравнивать с ЖК. Также они выделяют незначительное число тепла и выделяются низким уровнем энергопотребления.

Применение

На текущий момент OLED-технология используется в многочисленных узкоспециализированных разработках:

• Для создания специализированных приборов ночного видения.
• Органические дисплеи встраиваются в автомобильные бортовые компьютеры, цифровые фотоаппараты, телефоны в коммерческие OLED-телевизоры (на данный момент преимущественно в переносные).
• Создаются небольшие OLED-дисплеи для лицевых панелей автомагнитол, цифровых индикаторов, карманных цифровых аудиопроигрывателей и тому подобное. Прорабатывается возможность серийного выпуска электронных книг и планшетных компьютеров с OLED-дисплеями.

Рынок OLED-дисплеев медленно, однако достаточно уверенно растет. Среди крупных производителей, использующих органические светодиоды можно отметить LG, RiTdisplay, Pioneer и Samsung. К коммерческому производству готовятся Hitachi, Canon, Matsushita Electric Industrial, Toshiba, Panasonic и многие другие компании.

Достоинства и недостатки  Среди преимуществ применения OLED-технологии в дисплеях можно выделить:

• Если сравнивать с плазменными дисплеями;
  — меньший вес и габариты;
  — возможность создания гибких экранов;
  — сравнительно низкое энергопотребление с сохранением аналогичной яркости изображения;
  — возможность создания экранов, имеющих большое разрешение к размеру;
• Если сравнивать с жидкокристаллическими дисплеями;
  — отсутствие необходимости в подсветке;
  — меньший вес и габариты;
  — мгновенный отклик, полное отсутствие инерционности;
  — большие углы обзора – на дисплее изображение видно с любого угла без потери качества;
  — высокая контрастность;
  — значительный диапазон рабочих температур;
• OLED-дисплеи обеспечивают высокую контрастность (10 000:1 и более).
• OLED-дисплеи могут обеспечить широкий диапазон яркости излучения.
  — для ночной работы — от нескольких кд/м².
  — до высочайшей яркости – более 100 000 кд/м². При этом можно регулировать яркость в широчайшем динамическом диапазоне.
• Энергопотребление у OLED-дисплеев прямо пропорционально площади свечения и яркости. Дисплеи ЖК требуют малой величины тока, но вспомогательные средства, которые обеспечивают ее работу, также могут потреблять энергию.

Среди достоинств самих органических светодиодов можно выделить:

• Низкое энергопотребление.
• Равномерное распределение света по поверхности материала.
• Длительный срок службы.
• Высокий коэффициент полезного действия.
• Более высокая экологичность и энергоэффективность вследствие отсутствия в них тяжелых металлов.
• Мягкий свет, от которого не устают глаза.
• Существенная тонкость, гибкость и долговечность.

Среди недостатков органических светодиодов можно выделить:

• Сравнительно маленький на данный момент срок службы диодов, обеспечивающих некоторые цвета (несколько лет).
• Дороговизна технологии в создании больших OLED-матриц.
• Неотработанная технология.
• Высокая стоимость изготовления.
• Органические материалы, применяемые для создания органических светодиодов, довольно активно контактируют с водой: окисляются и органика. Поэтому требуется надежная герметизация. На данный момент падения и удары подобным экранам противопоказаны.

Ближайшее будущее органических светодиодов

Сегодня компании активно инвестируют в исследования и само производство. Планируется, что именно органические светодиоды станут основной экранной технологией в конце второго десятилетия XXI века.

• OLED технология является наиболее перспективной для создания трехмерной картинки. При этом многослойное использование органических светодиодов позволит создать не иллюзорную, а по-настоящему трехмерную картинку.
• Повсеместным станет оснащение OLED-панелями в виде элементов декора. Уже сегодня проектировщики создают системы с применением датчиков движения, дабы освещение менялось с учетом движения людей.
• В перспективе все, что казалось фантастическим плодом воображения, станет реальным;
  — невидимые солнечные батареи;
  — мониторы, которые можно поместить в карман;
  — осветительные приборы, не требующих практически никакой энергии;
• Появятся недорогие OLED-дисплеи с высочайшим качеством цветопередачи, широким углом обзора и мгновенным откликом. Они будут иметь минимальные габариты и невероятную легкость.
• Органические светодиоды будут использоваться для освещения операционных, а также применяться в оборудовании медицинского назначения.
• Военное применение.
• Светящаяся одежда.

Похожие темы:

Органические светодиоды для рекламных OLED экранов

Электронные светящиеся дисплеи сопровождают нашу жизнь постоянно. Они есть в телефоне, компьютере, на рекламном экране на улице. В последнее время стала популярной OLED прогрессивная технология. Она основана на способности органических светодиодов излучать свет. Именно это качество и является основной отличительной чертой установки и отсутствием необходимости организовывать дополнительную подсветку.

Компания ООО «ГК Лед Экраны» устанавливает качественные рекламные OLED экраны. Мы представляем продукцию самых известных китайских производителей, которых имеют хорошие рекомендации на российском рынке.

Принцип работы оборудования

Технология экрана OLED основана на способности некоторых органических соединений, пропуская электрический ток, издавать свет. Поскольку одна единица такого светодиода не представляет высокой ценности, их объединяют в матрицы. Слаженная работа механизма обеспечивает качественную работу и передачу данных на экран.

На тонкопленочную структуру наносится полимеры в несколько слоев. Каждый из них имеет разную проводимость. Верхний эмиссионный слой, как правило, обогащается электронами с отрицательным зарядом, а нижний — с положительным. Поскольку органические соединения имеют лучшие проводимые способности для положительно заряженных частиц, то встреча с электроном происходит в эмиссионном слое. Этот процесс сопровождается испусканием излучения и эмиссией фотонов.

Преимущества и недостатки установок

Новейшие технологии позволяют создавать такие установки, которые невозможно создать, используя другие разработки. К основным достоинствам органических светодиодов являются такие качества:

• возможность контролировать излучающую способность каждого пикселя;

• высокие качественные показатели контрастности и четкости изображения;

• невысокое потребление энергии;

• достижение угла обозрения до 180 градусов;

• невысокий вес и толщина оборудования;

• нет необходимости в дополнительной подсветке;

• возможность воспроизводить информацию с двух сторон;

• безопасность и экологичность.

К недостаткам установки можно отнести высокую стоимость. При этом заявленная продолжительность работы составляет 50 — 65 тыс. часов. Кристаллы могут выгорать, а под воздействием прямых солнечных лучей изображение может быть невидимым.

Компания ООО «ГК Лед Экраны» поможет подобрать место для установки оборудования так, чтобы минимизировать недостатки органических светодиодов.

---

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Системы управления LED экранами • Инкапсуляция светодиодов • Светодиодная LED-реклама

Органические светодиоды сделали максимально приятными для глаз – Наука

ТАСС, 23 декабря. Химики и физики из России создали новый тип светильника на базе органических светодиодов (OLED). Он одновременно и яркий, и обладает естественным теплым спектром излучения. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ) со ссылкой на публикацию в научном журнале Chemical Communications.

“Мы получили рекордно низкую цветовую температуру светодиода при сохранении достаточной яркости. Более того, мы не использовали металлы платиновой группы, которые в настоящий момент являются стандартом для цветных OLED-дисплеев и световых панелей, а заменили их дешевыми аналогами”, – прокомментировал один из авторов работы, сотрудник Физического института РАН Илья Тайдаков.

У светодиодных ламп на базе органических или неорганических светодиодов есть не только плюсы (низкое потребление энергии и относительную долговечность), но и масса минусов – начиная с неестественного спектра и заканчивая токсичностью производства.

Как объясняют ученые, неестественный характер света связан с тем, что современные светодиодные излучатели вырабатывают белый свет двумя путями – смешивая три базовых цвета (красный, синий и зеленый) или же конвертируя излучение синего светодиода в поток белого света, обстреливая им специальное вещество-люминофор.

В результате этого в спектре этих светильников часто возникает избыток синего излучения, неприятный для глаз и предположительно негативно воздействующий на организм человека. По этим причинам ученые и инженеры пытаются заменить их или изобрести более экономичные формы уже существующих типов ламп.

Светодиодное Солнце

Экспериментируя с различными типами красителей и покрытий, которые могут поглощать и повторно излучать свет, Тайдаков и его коллеги выяснили, как можно ликвидировать часть недостатков, которые присущи современным органическим светодиодным излучателям.

Как правило, люминофоры OLED-ламп состоят из двух или трех подобных красок, одна из которых обычно вырабатывает синий свет.

Как отмечает пресс-служба РНФ, российские химики и физики впервые подобрали такую комбинацию из двух типов ароматических углеводородных молекул и соединений алюминия, которая вырабатывает очень мягкий, естественный и при этом яркий желто-зеленый свет. Это связано с тем, что в отличие от других подобных люминофоров сила свечения этой краски не падает слишком быстро по мере сдвига в сторону теплой части спектра.

Это открытие позволило ученым создать на базе этих красителей прототип OLED-лампы, которая излучает естественный свет и при этом остается достаточно мощной. Одно из главных преимуществ подобных светильников – простота конструкции. Они содержат в себе не три-четыре излучающих слоя, как обычные светодиодные лампы, а всего один, причем его свойствами можно гибко управлять, меняя структуру слоя и параметры электропитания.

По своему спектру этот светильник похож на свечу или Солнце, что выгодно отличает его от других типов светодиодных излучателей, который сейчас используются в быту и промышленности. Как надеются ученые, их разработку быстро внедрят в производство OLED-ламп и других приборов на их базе, что сделает их более приятными для глаз, а также более яркими и дешевыми.

Органические светодиоды и дисплеи по технологии OLED

Электронные устройства с дисплеями стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, требуя к себе всё больше и больше внимания. К экранам мониторов и телевизоров, планшетных ПК и смартфонов, фото- и видеокамер ежедневно прикован взгляд миллионов людей. Кто-то работает, кто-то развлекается, но все желают видеть качественное изображение на дисплее.

На протяжении последних лет лидерство в производстве матриц удерживает LCD технология с LED подсветкой. Однако ей не перестаёт «наступать на пятки» OLED технология, основанная на способности органических светодиодов излучать свет. Что же такое OLED дисплеи и что мешает им на равных конкурировать с ЖК экранами?

Принцип работы и технология изготовления

Organic light-emitting diode или сокращенно OLED представляет собой полупроводниковый прибор, созданный на основе органических соединений, которые при пропускании электрического тока излучают видимый свет. В единичном экземпляре органический светодиод не представляет практического интереса. Поэтому их объединяют в матрицы для создания устройств отображения информации.

Технология OLED – это процесс создания тонкоплёночной структуры, на которую нанесено несколько слоёв полимеров, имеющих различную проводимость.

На рисунке в вертикальном разрезе показана OLED структура в двухслойной интерпретации. Здесь два полимерных слоя находятся между электродами (анодом и катодом), на которые подают напряжение соответствующей полярности. При этом верхний (эмиссионный) слой наполняется электронами, испускаемыми катодом, которые устремляются к границе с нижним (проводящим) слоем. Одновременно с этим проводящий слой получает положительный заряд от анода, направляя дырки к границе с верхним слоем. Граница двух полимеров напоминает p-n-переход обычного полупроводника, где происходит процесс рекомбинации. Но в данном случае заряженные частицы рекомбинируют в эмиссионном слое, что достигается за счет большей скорости дырок в органических структурах. Так же как и в обычных светодиодах, потеря энергии электроном сопровождается эмиссией фотонов в видимом волновом спектре. По этой причине верхний слой назван эмиссионным.

Органический светодиод излучает свет только при соблюдении полярности питающего напряжения. Если к электродам приложить обратное напряжение, то электроны и дырки рекомбинировать не будут. Материалом для анода, как правило, служит плёнка из прозрачного оксида индия, а для катода – из алюминия или кальция.

Основные направления

Независимое проведение исследований по созданию OLED матриц среди учёных разных стран способствовало появлению светодиодных дисплеев, отличающихся по типу и назначению. Каждая из технологий имеет свои практические преимущества и, следовательно, перспективу развития.

TOLED (Transparent OLED) – позиционируется как прозрачное органическое светоизлучающее устройство. Технологически можно задать любое направление излучения, включая двустороннее. TOLED отличаются высококонтрастным изображением и прозрачностью плёнки в выключенном состоянии, что значительно расширяет область их применения.

FOLED (Flexible OLED) – реализуется за счёт фиксации органической плёнки между гибкими электродами. В качестве электродов может выступать как тончайшая алюминиевая фольга, так и прозрачная плёнка, позаимствованная у TOLED. Таким образом, можно создавать гибкие прозрачные экраны с широкими возможностями, размещая их на лобовом стекле авто и в самолётах. Уже сейчас в продаже есть телевизоры с выгнутым OLED дисплеем. SOLED (Stacked OLED) – представляет собой структуру вертикально сложенных органических светодиодов. Каждый подпиксель (синий, красный, зелёный) расположен друг над другом, что позволяет в несколько раз повысить разрешающую способность экрана. Неоспоримая особенность SOLED – это коэффициент заполнения цвета, равный 100%. Это означает, что при задании на экране красного цвета все пиксели будут светиться только красным. Включение аналогичного режима в дисплеях с горизонтальной структурой приведёт к отключению синего и зелёного пикселей. В результате появятся так называемые пробелы, которые станут заметны на экранах с большой диагональю.

Очевидно, что последующее развитие OLED технологий состоит в совокупной реализации указанных методик и выпуске гибких прозрачных дисплеев высокой контрастности.

Отдельной строкой стоит выделить OLED панели белого свечения. Их практическая реализация более проста, так как исключает необходимость в создании отдельных пикселей и управляющих матриц. С помощью люминофора можно задать любой оттенок, а изменяя ток – регулировать яркость. Панели большого размера можно будет использовать в качестве экономичных потолочных и настенных светильников.

Основные отличия OLED дисплеев

Приоритетным отличием OLED от LCD дисплеев является отсутствие блока подсветки. Органические светодиоды самостоятельно излучают свет и для формирования изображения им не нужен дополнительный источник света. В свою очередь, качество изображения LCD экрана напрямую зависит от вида подсветки и, несмотря на замену люминесцентных ламп более компактными LED, без неё нельзя обойтись. Даже самая тонкая LED подсветка состоит из SMD-светодиодов, световодов, отражателей и узлов их крепления, что естественно сказывается на толщине, массе, качестве изображения и надёжности изделия.

Помимо этого, OLED матрицам приписывают меньшее энергопотребление, опять-таки из-за отсутствия подсветки. Однако это отличие не настолько существенно. Чтобы засветить каждый органический светодиод, через него необходимо пропустить ток. В результате OLED телевизор с диагональю 55″ потребляет около 100 Вт, что соизмеримо с потреблением аналогичного LCD телевизора.

Важная характеристика любого дисплея – это угол обзора. В OLED экранах этот параметр доведён до совершенства, а значит, смотреть на него можно с любой стороны, сверху и снизу без ухудшения качества изображения. В LCD панелях подобный результат достигнут на IPS матрицах. Однако полностью избавиться от искажений не удалось.

Контрастность OLED дисплеев в несколько раз выше, чем у жидкокристаллических аналогов, что объясняется двумя факторами. Во-первых, отсутствует дополнительная подсветка. Во-вторых, выключенный органический светодиод ничего не излучает, а значит, воспринимается глазом как абсолютно черная точка. Контрастность ныне выпускаемых телевизоров составляет 10000:1. По утверждению разработчиков – это далеко не предел.

По быстродействию дисплей OLED превосходит LCD в 1000 раз. Об этом свидетельствует время отклика, равное примерно 10 мкс. Сравнивая это значение с возможностями человеческого глаза, можно смело утверждать об отсутствии инерционности при просмотре самых динамических видеосюжетов.

Яркость свечения каждого Organic LED зависит от величины прямого тока. Управляя током пикселей, можно добиться требуемой яркости без потери качества, что невозможно было реализовать в LCD технологии. Работать за OLED монитором одинаково приятно как в ночное время, так и в солнечную погоду. В теории показатель яркости OLED матрицы может превышать 100 тыс. кд/м2. Но в таком режиме срок службы светодиодов резко снижается. Поэтому на практике пока ограничиваются яркостью в 1000 кд/м2.

Преимущества и недостатки технологии OLED

На основании предыдущего раздела можно выделить несколько положительных моментов, благодаря которым дисплеи на органических светодиодах превосходят все предыдущие технологии:

– меньший вес и размеры, что достигается за счёт малой толщины матрицы;
– низкое потребление энергии, которое в перспективе ещё снизится;
идеальный угол обзора;
– отсутствие подсветки;
– контрастность, яркость и время отклика на несколько порядков лучше, чем у LCD;
– возможность создания гибких и прозрачных экранов, которые будут стабильно работать в широком диапазоне температур.

Как любой технологический процесс, изготовление OLED матриц имеет недостатки, которые существенно тормозят их серийное производство. Причём главный сдерживающий фактор не столько зависит от несовершенства технологии, сколько определяется покупательской способностью.

Второй недостаток заключается в малом времени непрерывной работы органических светодиодов некоторых цветов. Но эта проблема уже успешно решается, что подтверждается серийным выпуском ноутбуков и телевизоров с OLED матрицей компаниями с мировым именем.

К минусам можно отнести эффект выжигания экрана, который возникает за счёт длительного отображения статического изображения. Эффект напоминает проявление ложной картинки на ЭЛТ и плазменных мониторах. Чтобы исключить выжигание светодиодов, в новых моделях матриц реализован динамический сдвиг цветных пикселей, незаметный для глаз.

Технология OLED ещё несколько лет будет совершенствоваться и дорабатываться, что на сегодняшний день также можно назвать её отрицательной стороной.

Перспективы и область применения

В том, что OLED технология будет доминировать на рынке электроники, сомнений нет. Но пока этот инновационный способ отображения информации вынужден преодолевать большие трудности, связанные с необходимостью больших коммерческих вливаний. По этой причине некоторые компании значительно сократили расходы или вовсе прекратили финансирование исследований по созданию собственных OLED матриц. Например, Sony сделала ставку на производство LCD телевизоров с разрешением 4К, считая такой подход экономически оправданным.

Среди тех, кто не собирается сдаваться и продолжает улучшать качество дисплеев на органических светодиодах, фаворитами являются южнокорейские LG и Samsung. В ближайшем будущем эти компании рассчитывают снизить себестоимость OLED матриц и стать главными их поставщиками для других производителей электронной техники.

Уже сейчас можно наблюдать активное продвижение «умных» гаджетов с небольшими экранами. OLED часы, смартфоны, нетбуки находят своих покупателей, для которых переплата в 20-30% – ничто по сравнению с супер качественным изображением. Розничная цена OLED телевизора диагональю 55˝ на данный момент в 2-2,5 раза выше, чем LCD телевизора с такими же параметрами.

Насколько быстро OLED сможет взять верх – покажет время. Одно можно сказать с уверенностью – рынок OLED дисплеев будет прогрессировать с каждым годом.

Технология oled освещения. Органические светодиоды, светильники, панели

На сегодняшний день уже более сотни компаний, как небольших, так и крупных, занимаются исследованием, разработкой и производством OLED-устройств, а обороты рынка уже исчисляются миллиардами долларов (в основном, за счёт OLED-дисплеев).

Проекты, лампы и светильники на основе oled панелей LG Chem

Большинство аналитиков склоняется к тому, что рынок OLED-устройств будет только расти в ближайшие годы. Рынок делится на три основных сферы: маленькие/средние дисплеи для мобильных устройств, большие дисплеи для телевизоров и осветительные устройства. Каждый из этих секторов с миллиардными оборотами.

Также органические светодиоды могут затрагивать на первый взгляд совершенно невообразимые для них сферы рынка, все это благодаря их потенциалу к гибкости и прозрачности.

Инновационная технология OLED уверенно занимает свое место на рынке освещения. Разработки и инвестиции в этом направлении находятся в приоритете у многих ведущих производителей.

Еще 10 лет назад LED-технология делала первые шаги в коммерческом направлении, а светодиоды широко использовались только как индикаторы. Сегодня весь мир переходит на светодиодные лампы, светильники и отдает предпочтение телевизорам, смартфонам, холодильникам и другой технике с LED-дисплеем. Однако индустрия движется вперед, и на рынок выходит инновационная технология OLED (Organic Light-Emitting Diode).

Это органические светодиоды, которые устроены по принципу многослойного сэндвича: несколько тонкопленочных структур помещены между электродами и излучают свечение при пропускании тока. Технология OLED активно развивается: ежегодно на 30 % повышается эффективность и на столько же снижается стоимость.

Преимущества

• Равномерная яркость

Современные OLED-устройства светят равномерно, без мелькания и ослепления. Они излучают яркость от 2-3 кд/м2, что подходит для ночной работы, до максимальных значений  – свыше 100 тыс. кд/м2. Данный показатель можно регулировать в широком динамическом диапазоне. Срок службы светильника обратно пропорционален яркости, потому рекомендуется установить умеренный уровень. При 1 тыс. кд/м2 устройство прослужит не менее 10 тыс. ч.

• Высокая контрастность

Дисплеи на базе органических светодиодов лидируют по контрастности среди других устройств  – ее предел достигает 1 000 000:1, в отличие от LCD-технологии, которая обеспечивает лишь 2000:1. Это обеспечивает хорошую читаемость информации с экрана телевизора или смартфона при солнечном свете. Показатель контрастности OLED в 50 раз выше, чем у LED.

• Угол обзора и цветопередача

Благодаря технологии OLED на дисплей можно смотреть под любым углом: качество при этом не изменяется. Цветопередача панелей на основе органических светодиодов более высокая в сравнении с предшественниками.

• Мгновенный отклик

Практически полное отсутствие инерционности обеспечивает мгновенный отклик при работе OLED-экрана. В новых телевизорах OLED TV скорость отклика более чем в 1 тыс. раз выше, в сравнении с остальными LCD и LED-панелями. Это позволяет получить максимально реалистичное отображение самых динамичных моментов фильма.

• Эффективность

Многие компании предлагают светильники, эффективность которых составляет около 25-40 лм/Вт, но этот параметр стремительно повышается. В скором времени будет возможно приобрести световые панели, способные производить 100 лм/Вт, а к 2015-2016 г. этот показатель достигнет 150 лм/Вт.

OLED: что это?

«Оrganic light emitting diode» или OLED – органический светоизлучающий диод.

Употребление слова «органический» в наименовании может ввести в заблуждение, поэтому стоит сразу уточнить, что данная технология не имеет ничего общего с растительным или животным происхождением.

Материалы, котрые используються при изготовлении OLED, являются продуктами органической химии (в их составе присутствуют углеродные соединения), именно по этой причине данный тип диода именован «Органическим».

Органический светодиод — твёрдый полупроводник, состоящий из тонкого слоя органического (углеродного) материала, генерирующего излучение, в ответ на электрический ток.

В OLED-панелях при похождении тока электроны двигаются от катода к аноду. Другими словами, катод «толкает» электроны в эмитирующий слой, а анод убирает их из проводящего слоя (что приводит к «дыркам» в этом слое). «Новые» электроны с эмитирующего слоя объединяются с дырками проводящего слоя, в результате чего образуются квазичастицы — экситоны. В процессе происходит освобождение фотонов, это и даёт такой световой эффект. Для того чтобы цвет излучения был разным, используют различные типы эмитирующих веществ. Интенсивность освещения регулируется силой тока.

Было проведено множество исследований (и они, несомненно, до сих пор проводятся), специалисты стремятся создать более эффективные материалы и конструкции. Эксперименты во всем: некоторые используют всего 2 слоя, а кто-то — все 10. Что касается материалов, всегда выбирается компромисс между цветонасыщенностью, прочностью и продуктивностью. Некоторые материалы для OLED дешевле в производстве или легче в использовании.

Краткая история развития технологии органических светодиодов в освещении

Электролюминесценция в органических  материалах была открыта французским ученым  Андрэ Бернанозом еще в 1950-х гг., спустя 10 лет  разработкой заинтересовалась компания Dow  Chemical. Но первое OLED-устройство было произведено лишь в 1980-х компанией Eastman Kodak. В 2000  г. А. Мак-Диармид, А. Хигер и Х. Сиракава были удостоены Нобелевской премии по химии за открытие и развитие токопроводящих органических полимеров. Сегодня разрабатываются несколько OLED-технологий: PHOLED, TOLED, FOLED, SOLED, Passive/Active Matrix.

Ниже представлен список основных исторических событий:

1950: Открытие осветительных свойств органических материалов

1987: В Eastman Kodak создано первое OLED-устройство

2008: В GE представлена первая в мире световая OLED-панель, произведённая с помощью техники печати «с рулона на рулон»

2008: В OSRAM представлена первая в мире OLED-лампа, было изготовлено всего 25 штук, которые были проданы по цене 25 000 евро каждая

2008: В Universal Display разработаны белые органические диоды с эффективностью 100 Лм/Вт

2008: В GE прекращается производство ламп накаливания, все силы направляются на разработки органических и неорганических диодов

2009: В Philips начинаются продажи световых OLED-панелей марки Lumiblade

2009: Компания OSRAM начинает продавать световые OLED-панели Orbeos

2009: Компания Samsung выпускает панели OLED освещения

2009: LG Chem присоединяется к гонке освещения OLED

2009: В Konica Minolta разработан план производства панелей для OLED освещения, планируемый объем продаж $ 1 млрд. по 2017/18 г.

2010: В Lumiotec запускают продажу световых OLED-панелей

2010: Компании Pioneer и Mitsubishi объединяют силы для производства световых OLED-панелей

2010: Novaled совместно с автопроизводителем разрабатывают OLED освещение — которое будет использоваться в качестве внутреннего освещения в автомобилях

2010: Компания Showa Denko K.K. (SDK) опубликовала бизнес-план. В 2015г. запланирован выпуск белых OLED панелей с эффективностью 80 Лм/Вт и сроком службы 40000 часов.

2010: Panasonic, Kaneka, Neoview-Kolon, Ledon – выпускают новые образцы белых OLED панелей.

2011: В Verbatim начинаются продажи световых OLED-панелей с регулировкой цвета (Velve)

2011: В Philips представляют панель Lumiblade Plus, наиболее эффективную панель (45 Лм/Вт)

2011: Philips инвестирует € 40 млн на увеличения мощностей производства OLED светильников.

2011: В Panasonic разработан самый эффективный белый органический светодиод (128

Лм/Вт)

2011: Kaneka принимает заказы на OLED квадратные панели в пяти цветах (теплый белый, красный, оранжевый, синий и зеленый). Панели будут регулируемой яркостью (в диапазоне от 1000 кд/м 2 до 5000 кд/м 2 ).

2011: OSRAM расширяет линейку OLED панелей Orbeos

2011: Konica Minolta начинает продажи OLED панелей под брендом Symfos

2011: OSRAM разработала самую эффективную гибкую OLED панель для освещения (32 Лм/Вт)

2012: Первая прозрачная световая OLED-панель поставляется компанией COMEDD

2012: LG Chem начинает массовое производство OLED панели с эффективностью 45 Лм/Вт, планирует выпуск более эффективных, гибких и прозрачных панелей

2012: Philips представляет новую функциональную OLED панель освещения с эффективностью 115 лм/Вт

2012: Выпуск первых прозрачные OLED панелей освещения Tabola OLED

2013: Panasonic разработала OLED панель с эффективностью 114 Лм/Вт

2013: В компании LG Chem заплонирован выпуск первых в мире гибких OLED панели освещения.

2013: NEC Lighting разработала наиболее эффективную панель OLED для освещения, 156 лм/Вт

2013: Philips, Merck и Audi разработала 3D OLED прототипы фар для Audi TT

2014: LG Chem выпускает крупнейшую в мире OLED-панель освещения размером 320×320 мм

2014: Konica Minolta объявила, что она начинает строить фабрику по производству гибких OLED панелей

2014: Konica Minolta разработала световую OLED панель, эффективность 139 Лм/Вт

2014: LG Chem сократили цены на панели OLED более чем на 60%;

Принцип действия OLED устройств

При подаче на анод «+» относительно катода напряжения поток электронов протекает через прибор от катода к аноду. В эмиссионный слой ячейки с катода поступают электроны, а с анода – дырки. По факту перемещение дырок в эмиссионный слой означает тоже перемещение электронов (из эмиссионного слоя в материал анода), в результате которого в веществе-эмиттере возникают положительные заряды – «дырки». При встрече зарядов происходит их рекомбинация и возникает возбужденная частица – экситон, т.е пара электронов в возбужденном состоянии. Возвращение электронов в основное состояние сопровождается испусканием (эмиссией) электромагнитного излучения.

Устройство не будет функционировать при подаче на анод «-» относительно катода напряжения. В этом случае дырки движуться к аноду, а электроны – в обратном направлении к катоду, и рекомбинации не происходит, ячейка при этом не разрушается. Более того, имеется информация, что периодически подаваемый обратный ток способствует повышению устойчивости устройства, поскольку при этом уничтожаются деффектные участки люминисцентных слоев. Таким образом следует , что для питания OLED может быть использован переменный ток, что упрощает конструирование приборов, рассчитанных на работу в привычной сети переменного тока.

Для высокой эффективности OLED необходимо соблюдение еще одного условия –обеспечение баланса зарядов в эмиссионном слое. Кроме того, для облегчения инжекции зарядов в прилегающие слои анод и катод покрывают ультратонкими слоями специальных неорганических или металлоогранических материалов.

Структура OLED

OLED-панели состоят из следующих компонентов:

основание: поддерживает всю панель

органические слои: основные материалы, составляющие конструкцию.

защитное покрытие (оболочка): внешняя плёнка, защищающая OLED панель от воздействия кислорода, влаги и прочих физических воздействий.

Основание

Есть три основных материала, из которых делают основания для OLED-панелей: стекло, металл и пластик.

На сегодняшний день OLED-панели помещены на стеклянное основание, так как оно очень практичное в использовании, прозрачное и обеспечивает хорошую защиту. Сейчас некоторые компании уже работают над разработкой специального стекла для органических светодиодов. Компания Corning уже изобрела такое стекло, которое назвали Lotus Glass, а в феврале 2012 года было создано совместное предприятие с Samsung по производству стеклянных панелей.

Использование стекла в данной отрасли имеет определенные недостатки: оно очень жёсткое, относительно толстое, тяжелое и не очень прочное. Пока некоторые компании (например, Corning) разрабатывают тонкое небьющееся стекло, следующее поколение OLED-панелей будет, скорее всего, выпускаться на пластиковом или металлическом профиле.

Пластик ударопрочен, его можно сделать и гибким, и прозрачным, и тонким. С гибким основанием из пластика можно использовать метод струйной печати «с рулона на рулон», который очень эффективен.

Производство такого специализированного пластика тоже не самый тривиальный процесс. Компания Samsung производит пластиковые (полимидные) основания, у неё есть заводы, на которых запланировано производство пластмасс для OLED-оснований.

Компания LG тоже заинтересована в пластиковых гибких OLED-компонентах, чтобы дать начало «небьющимся устройствам», и они объявили о старте производства, запланированного на 2013-2014 год.

Металлическая рама (которая вероятнее всего будет состоять из стали или алюминия) не будет прозрачной, однако будет обладает некоторыми интересными свойствами: высокопрочность, высокая теплопроводность, красивый внешний вид, что может быть особенно важно для световых OLED-табло. Металлические рамы также представляют собой хорошую защиту и могут крепиться на магниты в любое необходимое место.

Органические слои

Берется эмитивный OLED-слой и помещается между катодом (который вводит электроны) и анодом (который их убирает). Конечно, такая грубая первичная схема недостаточно эффективна, и современные устройства состоят из куда большего количества слоёв: некоторые компании используют более 10 слоёв в своих OLED-разработках. На рисунке ниже показан пример строения из семи органических слоёв.

Для создания качественного и долговечного устройства ценность имеет каждый слой. Некоторые компании (среди которых, Novaled) концентрируются только на не проводных слоях, функция которых заключается только в транспортировке и введении электронов.

Изоляция

Материалы, используемые для производства органических светоизлучающих диодов чувствительны к воздействию воды и кислорода, поэтому для их защиты необходимо ещё одно покрытие. Иногда этот финальный слой называют изоляцией или герметичным покрытием. В идеале изоляция должна быть достаточно прочной для обеспечения надёжной защиты, гибкой, дешёвой и не трудоёмкой. Ну и конечно же прозрачной.

На современном производстве органические светодиоды изолируются стеклом, это хороший защитный материал, который прост в использовании – стекло уже используется в LCD-панелях и в OLED-дисплеях в качестве задней панели. С другой стороны, стекло – не самый идеальный для этого материал, т.к обладает рядом минусов: твердое, относительно тяжелое, не прочное.

Несколько компаний работают над созданием изоляционных материалов. Это совершенно новые виды пластика и наноматериалов. Пластик нового поколения достаточно тонкий, гибкий и прозрачный, к тому же он способен обеспечивать необходимую защиту, при этом будет относительно недорогим по сравнению со стеклом.

У компаний лидеров, LG и Samsung на дисплеях их производства установлена не стеклянная изоляция. В 2010 году компания Samsung купила Vitex Systems, которая разработала технологию защитного покрытия Vacuum Polymer (VPT), кардинально решающую проблему деградации активной структуры органических светодиодов. Однако технология производства Vitex весьма сложная и затратная как по времени, так  и по стоимости . И все же, на сегодняшний день это самый разработанный технологический процесс, имеющийся в распоряжении Samsung.

В начале 2011 года компания Universal Display представила новую гибридную однослойную органическо-неорганическую технологию изоляции (под брендом UniversalBarrier). Компания сотрудничала с Flexible Display Center (FDC) в университете штата Аризоны. Уже к концу 2012 года было объявлено, что был получен «значительный прогресс», и уже назначался старт переговоров с некоторыми компаниями партнёрами (Samsung в том числе) по улучшению технологии. Разработчики из Universal Display до сих пор не могут расширить масштабы применения этой технологии (на сегодняшний день у них есть работающий девайс, способный охватывать площадь в 6 дюймов, однако этого все равно недостаточно для старта массового производства).

Изоляция (стеклянная или любая другая) намертво приклеивается с помощью эпоксида (или полимера).  Хороший эпоксид качественно клеится, у него низкая газопроницаемость, и он стойкий к воздействию химикатов, воды, тепла, пламени и растворителей.

Различные типы OLED

Молекулярная масса (малые молекулы против полимеров)

OLED-материалы делятся по молекулярной массе. Если масса меньше, чем 1,000 г/моль¯¹, то такие органические светодиоды называются маломолекулярными, а если больше – то полимерными (или макромолекулярными).

Макромолекулярные органические светодиоды – очень перспективны. Они не напыляются в вакуумной среде и распадаются в растворительной среде, так что их можно применять в технологии печати и ротационного отложения. Макромолекулы позволяют достичь улучшенной гибкости в химической «конструкции» и требуют меньше электрического напряжения по сравнению с микромолекулами. Некоторые специалисты предполагают, что недорогие OLED-телевизоры с широкой диагональю можно сделать только с помощью технологий печати, которые как раз доступны для макромолекул. Вообще, макромолекулы были открыты в Cambridge Display Technology (теперь они принадлежат компании Sumitomo Chemical), которая предоставляла лицензии на их использование таким компания, как DuPont, Merck и Seiko-Epson.

На самом деле, разработки в области микромолекул тоже далеко продвинулись. Вакуумное напыление – довольно самодостаточная технология, а сами материалы предлагают лучшую продуктивность и долговечность. Для справки: все производимые сегодня OLED-дисплеи (и световые панели) базируются именно на микромолекулах. Кроме того, в результате интенсивных разработок, проводимых компаниями Merck, DuPont и UD, растворимые микромолекулярные OLED-материалы встали почти в один строй с напыляемыми материалами.

Обрабатываемые раствором органические светодиоды

На сегодняшний день во всех OLED-дисплеях серийного производства использована технология вакуумного напыления. Некоторые материалы обрабатываются в растворе, а это значит, что их можно использовать вместе с раствором и напылять с помощью технологии печати или ротационного отложения (поэтому некоторые называют такие дисплеи «печатными»). Как уже упоминалось, макромолекулы лучше приспособлены к нахождению в растворе (раствор – это их естественная среда), чем малые молекулы.

Технологии печати и ротационного отложения считаются очень перспективными в плане снижения затратности (в сравнении с вакуумным напылением, которому требуется большое количество материала) что, в конечном счёте, может привести к снижению цены на целые OLED-панели. Проблема этих технологий заключается в том, что материалы, использующиеся для них хоть и дешевле, но никак не долговечнее и продуктивнее, а даже наоборот. Это связано с взаимодействием органических веществ и раствора. К тому же, технология печати ещё не до конца отработана. Далее о ней будет рассказано подробнее.

OLED: флуоресцентные и фосфорецентные

Эмитирующий OLED-слой (то есть слой, освобождающий фотоны, вследствие чего происходит излучение) может быть изготовлен из флуоресцентных и фосфорецентных материалов. Изначально у органических светодиодов было флуоресцентное излучение, однако эти материалы не так эффективны, так как максимальный теоретический коэффициент внутреннего квантового выхода равняется примерно 25% (то есть, примерно четверть высвобождаемой энергии является собственно светом). Фосфорецентные материалы более эффективны (с коэффициентом до 100%). Фосфорецентные OLED обычно совмещаются с металлоорганическим комплексом, содержащим атомы тяжёлых металлов (обычно это иридий). Взаимные реакции между атомами металла и органическими веществами выливается в более эффективную и долгую работу светодиодов.

Фосфорецентные диоды были открыты в Принстонском университете и университете Южной Калифорнии ещё в 1990 г. Корпорация Universal Display является владельцем независимого патента на этот материал и активно продвигает его. Уже общепринято, что для создания эффективного OLED-устройства нужно использовать фосфорецентные материалы.

Выходит, что создать долговечный фосфорецентный OLED-дисплей сложнее, чем флуоресцентный. Особенно это касается источников синего света. Можно также смешивать различные OLED-материалы (это относится к гибридным типам). К примеру, в Samsung берут красные фосфоресцентные источники и смешивают их с зелёными и синими флуоресцентными для создания активных матриц на органических диодах.

Зачастую с тремя схожими признаками: люминесцентный, флуоресцентный и фосфорецентный — возникает путаница. Люминесцентный материал, если в целом, излучает свет при низких температурах. Впрочем, это касается  флуоресцентных и фосфорецентных материалов. Последние два различаются во времени затухания излучаемого света, у фосфорецентных затухание медленное (порядка одной тысячной секунды, а у некоторых материалов, использующихся в наручных часах, период может достигать нескольких часов), что касается флуоресцентных материалов, то время сокращается до пары десятков наносекунд.

OLED-панели: прямая эмиссия и светофильтры

В классическом варианте OLED-светильника используются 3 типа подпикселей (красный, зелёный и синий, то есть, RGB-смешивание) для создания полноцветности. Такие OLED-панели обычно считаются панелями с прямой эмиссией, так как свет, излучаемый органическими диодами, не проходит через фильтры.

Существует ещё один вид архитектуры OLED-панелей, суть которой заключается в том, что используются белые OLED-подпиксели, а их свет пропускается через фильтры. Такое смешивание сокращают аббревиатурой WRGB (впервые разработанное компанией Kodak, а в настоящее время принадлежащее корпорации LG). Как можно догадаться, в этом случае смешиваются три цвета плюс дополнительный белый цвет, который не проходит через фильтры. Добавление дополнительного белого цвета обеспечивает повышенную яркость цветных OLED панелей.

Белые органические светодиоды на самом деле получаются в итоге смешивания разных OLED-источников. Есть 2 варианта: смешивание красного, зелёного, синего цвета или синего с жёлтым.

Например, WRGB-панели от LG используют вторую опцию: смешивание жёлтого и синего цвета. К слову, жёлтый является фосфорецентным источником.

Сложенные органические светоизлучающие устройства

Ещё одна возможная архитектура OLED-дисплеев заключается в помещении красного, зелёного и синего слоёв прямо друг на друга, а не линейно. Это имеет смысл, так как OLED-материалы прозрачны по своей природе. Это решило бы проблему структурирования. Технология получила название «сложенная».

У классического OLED дисплея на сложенных органических светодиодах все три цветных слоя наложены друг на друга; что означает — излучаемый свет белый.  Для многоцветной RGB OLED дисплея три одноцветных слоя R,G,B разделены прозрачными электродами: так осуществляется отдельный контроль каждого слоя. Свет на выходе получается от отдельных светоизлучающих элементов.

Прозрачное или непрозрачное основание?

Конструкция считается непрозрачной, когда стандартный OLED-дисплей обязательно включает светоотражающий катод и прозрачный анод (обычно из оксида индия и олова), а свет проходит через стеклянное основание.

Второй вариант предполагает применение прозрачного катода (тоже изготовленного из оксида индия и олова) и светоотражающего анода, который отражает испускаемый свет в обратном направлении.

Если и катод, и анод удастся сделать прозрачными, получится уже двухэмиссионная архитектура с прозрачными органическими диодами, где свет будет излучаться в обоих направлениях (то есть свет будет исходить с двух сторон).

От недостатков никуда не деться: неметаллический катод менее эффективен и не позволяет использовать технологию вывода излучения, как в дисплеях с непрозрачным основанием.

Ламбертовское OLED-устройство

В целом все OLED-устройства являются ламбертовскими, если подробнее, то свет излучается ими во все направления. Это очень неплохо для световых табло, но весьма неудобно для телевизоров, которым требуется рассеивание света на угол 180º. Получается, что половина излучаемой подсветки буквально уходит в никуда.

Для телевизоров в некоторых конструкциях применяются рефлективные электроды, они отражают часть света в нужном направлении. В других используют микрорезонаторную структуру, которая обладает более узким эмиссионным спектром и направляет большее кол-во излучения в нужное направление.

Есть одно занимательное исследование, задействующее микролинзы на органических светодиодах. Идея состоит в том, чтобы создать маленькие аккуратные полусферы (несколько микрометров в диаметре), а сверху напылить органические материалы. Таким образом предпологается, что OLED-панель сможет выдавать ещё больше света.

Как производят OLED-устройства

Изготовление полимерно-органической панели весьма непростая задача, которая происходит в несколько этапов: подбор и очистка основания, изготовление задней панели, наложение и компоновка органических слоёв, изоляция дисплея.

Для основания, задней панели и изоляции техника производства не является эксклюзивной для OLED-устройств.

Производство световых OLED-панелей

Чаще всего световые OLED-панели похожи на большие белые экраны, которые состоят из одного единственного огромного пикселя. Такое устройство экрана исключает необходимость компоновки пикселей и подпикселей, что упрощает процесс производства и даёт более широкие возможности для производства. Для световых органических панелей двумя приоритетными характеристиками являются световая температура (цвет) и эффективность лм/вт.

Разумеется, у производства световых панелей свои характерные проблемы. Ток органического светодиода проходит по краям панели, и когда питание устремляется к центру экрана, появляется эффект ореола. Это происходит по причине передвижения электронов в органических слоях. Чем дальше от источника питания, тем менее яркой будет панель. Если внимательно посмотреть на картинку, можно различить этот самый эффект ореола.

Компании, занимающиеся OLED-освещением, упорно работают над устранением этого дефекта. Самым простым решением этой проблемы было бы создание более мелких микросхем внутри светодиода, но тогда появляются довольно заметные «соты» на поверхности, как на панели от OSRAM’s Orbeos на рисунке ниже.

Другое решение – пикселизация экрана, или просто конструкция, состоящая из нескольких более мелких панелей.

Наложение и компоновка

Полимерно-органический дисплей состоит из нескольких слоев, и в некоторых случаях можно складывать слои, которые были обработаны разными методами, такими как вакуумное напыление, лазерная компоновка, струйная печать и др.

Вакуумное напыление и теневая маска

Технология вакуумного напыления или точнее вакуумно-термического напыления заключается в том, что органические молекулы помещаются в вакуумные камеры, где происходит их нагревание, затем парообразование и, наконец, конденсация на охлаждённое основание. Для формирования органического слоя пикселей необходимо использовать маску. Такая маска называется прецизионной металлической или просто теневой и представляет собой очень тонкий металлический слой с отверстиями под пиксели.

Эта технология является самой разработанной на сегодняшний день, и все AMOLED-дисплеи сейчас производятся с ее применением. Вакуумное напыление имеет 3 серьёзных недостатка.

Прежде всего, этот метод не так эффективен, так как большинство органических молекул оседает на стенках вакуумной камеры или маски. Даже несмотря на то, что некоторые материалы можно перерабатывать и использовать заново, технология вакуумного напыления все равно довольно затратна.

Специалисты компании Samsung разработали новый уникальный метод, который назвали технологией малых сканирующих масок и который полностью заменил предыдущий. Суть метода в том, что маска подвешивается и неподвижно закрепляется, но основание двигается. Это значит, что маска может быть меньше, так как ей не нужно покрывать всю поверхность подложки. В Samsung заявили, что этот метод позволит изготавливать дисплеи на подложке 8-го поколения с использованием все того же вакуумного напыления. До недавнего момента специалисты Samsung разрезали основание на 4 части перед тем, как наносить на него OLED-материалы. С появлением технологии малых сканирующих масок эта нужда отпала, так что эффективность производства повысилась.

Лазерное нанесение

Как можно догадаться из названия, это технология нанесения полимерно — органических материалов с помощью лазера. Сначала органический материал посредством вакуумного напыления наносится на плёнку, которую ещё называют донорской, плёнка в свою очередь помещается на основание.  Далее применяется лазер, который разогревает материал и переносит его на основание.

У этой технологии есть несколько методик, одна из которых называется лазерной термопечатью. Лазер действует намного точнее, чем вакуум (точность 2,5 мкм). Также этот метод более применим к крупномасштабным дисплеям, поэтому компания Samsung планирует заменить им все остальные применяемые технологии масок.

Лазерный метод, однако, все еще затратный по используемым материалам, так как часть с вакуумным напылением никуда не делась, но эти материалы проще других перерабатывать.

Важно не спутать два схожих метода: лазерного нанесения и лазерной кристаллизации. Суть второго метода заключается в том, что для превращения аморфного кремния в уже известный нам низкотемпературный поликристаллический кремний используется эксимерный УФ-лазер.

Технология струйной печати

Здесь для напыления берутся материалы, обработанные особым раствором, и распыляются на основании как при обычной струйной печати. Этот специальный принтер очень аккуратно и быстро напыляет, благодаря чему этот метод считается относительно эффективным и перспективным в масштабировании.

Сразу несколько компаний работают над технологией струйной печати, но производство таких дисплеев начнётся ещё не скоро. Основной задачей является создание быстросохнущих чернил. Над этим сейчас упорно работает компания Kateeva.

Помимо этого требуются достаточно эффективные и надёжные OLED-материалы, обрабатываемые в растворе. Полимерные OLED-материалы тоже пригодны для обработки в растворе, и они легко могут быть адаптированы для печати, а также возможно создание микромолекул, которые можно распылять. На самом деле несколько компаний (таких, как Merck, UDC и DuPont) уже заявили о прорывах в области разработок растворимых микромолекулярных OLED-материалов и даже о том, что они встали в один ряд с распыляемыми молекулами, так что можно сказать, что эта задача все-таки решаема.

Аэрографная печать

Компания DuPont совместно с Dai Nippon Screen разработала метод нанесения, который они назвали аэрографной (или распылительной) печатью. Разница со струйным методом в том, что тут чернила вылетают непрерывным потоком, а не каплями.

Печать с рулона на рулон

Очень перспективный метод производства, так как он может оказаться наиболее дешёвым в изготовлении крупноформатных дисплеев (особенно это актуально для производства световых панелей). Гибкое основание из металла или пластика сворачивается в рулон, который можно сделать длинным до бесконечности. Компоновка производится разными способами, среди которых струйная печать. Некоторые компании (в частности GE) ведут активные разработки в этом направлении.

Вообще, специалисты из GE работают над этим ещё с 2003 года. А в 2007 году у компании наблюдались довольно высокие коэффициенты дефектности (с производства выходило только 65% изделий), но вскоре проблему устранили, и выход производства составил 90-95%. Другой трудоёмкой задачей для научных сотрудников оказалась изоляция. Чтобы решить проблему, они придумали гибкие высокобарьерные слои — плёнки (с применением улучшенной технологии паро-химического напыления), которые были прозрачными и хорошо клеились. В GE абсолютно уверены: к 2015 году они уже смогут печатать OLED-дисплеи, которые будут одновременно недорогими и эффективными.

Ротационное отложение

Основание вращается на высокой скорости, а жидкая форма OLED-материалов разбрызгивается на него. Центробежная сила равномерно распределяет их на поверхности. Основание крутится в горизонтальной плоскости, как пластинка в граммофоне, на который кстати, эта центрифуга чем-то похожа. Этот прибор может использоваться на очень тонких плёнках, но, как и вакуумному напылителю, ей требуется дополнительное количество материалов, так как их часть может отложиться на края основания.

Шлицевой метод нанесения

В специальном контейнере содержатся органические материалы в жидком состоянии, затем в камере происходит перепад давления, что отделяет их от воды и переносит на подвижное основание. Это очень простой и действенный метод, который применяют при нанесении покрытий, в результате которого получаются длинные одинаковые полосы. Способ позволяет быстро наносить покрытия на движущиеся подложки.

Печать органическим паром

Технология нанесения органическим паром была открыта компанией Universal Display и Принстонским университетом. В камеру с низким давлением помещаются молекулы органических полимеров, которые под влиянием внутреннего инертного газа, например азота, переносятся на основание. Далее компания Universal Display передала патент на эту технологию фирме Aixtron, которая производила стандартное и экспериментальное оборудование для научных разработок. По словам специалистов Aixtron, метод печати органическим паром более точен и продуктивен, чем технология вакуумного напыления. Несмотря на это, метод пока не применяется в серийном производстве.

В Universal Display была ещё одна разработка: способ струйной печати органическим паром. Проще говоря, это гибридная технология нанесения органическим паром и струйной печати.

Органические материалы выпариваются в маленькой камере, а потом накладываются через крошечные распылители. Таким образом, создаётся прицельные струи газа, направленные на основание. По мнению разработчиков, это точная и действенная технология.

Характеристики OLED-устройств

Для оценки эффективности работы OLED-устройств применяется более 10 параметров, перечиленных ниже.

Энергетическая эффективность OLED

Для  устройств светодиодного освещения энергетическая эффективность выражается в единицах люмен на Ватт (Лм/Вт) и принята в качестве основной. Именно этот параметр учитывается прежде всего при оценке достигнутого уровня и планирования развития светодиодной индустрии. Данный показатель современных светодиодов (LED) составляет 100 Лм/Вт. На лабораторном образце белого светодиода компания Nichia Corp. получила эффективность 150 Лм/Вт при постоянном токе 20 мА. Вычисление теоритического предела эффективности по мощности представляет некоторые трудности из-за множественности взаимосвязанных параметров, влияющих на эффективность источника излучения. По этой причине велечины теоритической максимальной эффективности, приводимые разными источниками, сильно разнятся между собой: 360,370 и 683 Лм/Вт. Лучший результат по эффективности, полученный на лабораторном образце OLED, уже сегодня превышает 180 Лм/Вт.

Яркость свечения

Яркость свечения измеряется в канделах (кд/м²), является самой распространенной и простой характеристикой OLED-устройств.

Напряжение включения и рабочее напряжение

Среди параметров, характеризующих работу OLED-устройств, часто упоминается напряжение включения и рабочее напряжение. Данные величины позволяют определить суммарную проводимость органических слоев и оценить люминисцентную эффективность эмиссионного слоя.

За напряжение включения принято считать напряжение, при котором яркость свечения светодиода достигает 1 кд/м² или плотность потока достигает 0,1 мА/см². Обе величины легко определяются при регистрации вольт-яркостных и вольт-амперных характеристик светодиода.

Рабочее напряжение не имеет четкого определения, хотя этот параметр, для эксплуатации OLED наиболее важен. В большинстве случаев показатель соответствует напряжению, при котором достигается оптимальная яркость и эффективность (люминисцентная, токовая, энергетическая). Для лабораторных светодиодов рабочее напряжение имеет границы от 3 до 40 В. Приемлемый диапазон находится в пределах 3-5 В, что необходимо для их долговременной работы. Такие значения обусловлены параметрами современных электронных систем, в которые интегрируются OLED. Кроме того, с точки зрения энергопотребления использование низких рабочих напряжений весьма существенно.

Цвет свечения

Использование OLED для освещения накладывает дополнительные требования на спектр электролюминисценции. Необходимо получить не просто белый цвет, а цвет, который удовлетворяет жестким медико-биологическим стандартам. В противном случае освещение будет приводить к нарушению восприятия окружающих предметов, а также к тяжелым психологическим проблемам, стрессам и даже офтальмологическим проблемам.

Срок службы OLED — устройств

Все OLED-девайсы когда-нибудь сталкиваются с выгоранием яркости, если конечно они не будут заменены раньше пользователем на более современную, усовершенствованную модель. Когда органические светодиоды были открыты, их излучение продолжалось буквально несколько секунд, и уже тогда учёные поняли, что недолговечность этих устройств будет одним из самых существенных минусов. Эксплуатационный ресурс считается близким к завершению, когда яркость дисплея выгорает наполовину (это ещё называют периодом полужизни). Как правило, когда яркость составляет 70% от первоначальной , эксплуатацию завершают.

За прошедшие несколько лет наблюдается скачок в развитии этих материалов.

Компания Universal Display представила новый материал – P2OLED. Их продуктивность была следующая: 176 000 часов для зелёного цвета, 126 000 — для красного и 8 000 – для светло-синего.

На рисунках ниже показано, насколько быстро развивалась технология P2OLED специалистами компании UDC.

Синие фосфорецентные OLED-элементы более эффективны, чем их флуоресцентные собратья, но они не так надёжны (срок их эксплуатации ниже). К счастью, OLED-компоненты можно комбинировать (это относится к гибридным органическим диодам): например, в Samsung используют красные PHOLED вместе с флуоресцентными голубыми и зелёными (было объявлено, что компания собирается перейти на зелёные  PHOLED-элементы в некоторых линейках продуктов для повышения эффективности). Другое возможное решение этой проблемы заключается в том, что можно использовать более крупный синий подпиксель (который будет больше зелёного и красного подпикселя), понизить его яркость (и он будет таким же ярким, как зелёный и красный подпиксель), таким образом, срок эксплуатации увеличится. Компания Universal Display предложила новый тип архитектуры, где светло-синий подпиксель добавляется к классической структуре RGB (то есть, имеются 4 различных цвета: красный, зелёный, светло-синий и темно-синий или RGBB). Эта новая технология, подходящая  кстати, как для световых дисплеев, так и для телевизоров, позволит внести существенные изменения в направлении эффективности и сроков эксплуатации, считают специалисты из UDC.

Если взять мультицветный световой дисплей, то срок службы синего цвета ограничится сроком службы всего дисплея, а это уже 20 000-50 000 часов. Конечно, это ещё зависит от способа использования, какие цвета будут чаще использоваться. К примеру компания LG Display ставит для своих OLED-телевизоров с диагональю 55 дюймов срок эксплуатации, равный 30 000 часов: это более 10 лет, если смотреть его по 8 часов каждый день.

Как уже было сказано, яркость со временем выцветает, также появляется проблема приработки (это относится и к плазменным экранам, и к старым дисплеям на электронно — лучевых трубках). Если на дисплее устройства, которым вы пользуетесь, подолгу отображается какая-нибудь иконка или значок (например, индикатор заряда батареи или сети на телефоне), пиксели на этом месте выгорят быстрее и со временем они станут менее яркими. Решением этой проблемы может стать создание графического пользовательского интерфейса, который уменьшит влияние этих негативных факторов (стабилизирует использование пикселей). Существуют технологии внешней компенсации, которые отслеживают работу отдельных пикселей (или подпикселей).

Температура цвета. Шкала Кельвина

Цветовая температура определяет спектральный состав излучения источника света. Также это отражение объективности восприятия света человеком.

Любой предмет в нашем мире имеет определенную температуру, выше абсолютного ноля, соответственно присутствует тепловое излучение. Единица измерения данного параметра, была предложена в 1848 году William Thomson (он же лорд Кельвин), официально утверждена в Международной системе единиц (СИ) и как водится названа в его честь.

Все начинается с ноля  в том числе и световое излучение. Существует такое понятие как абсолютно черное тело — идеализированный объект, поглащающий все падающее на него излучение и ничего не отражающий. Все объекты излучают тепло, какие то лучше какие то хуже, в зависимости от условий, именно поэтому применяют модель черного тела являющуюся «идеальным тепловым излучателем».

Цвет абсолютно черного тела в зависимости от температуры нагревания.

• Начало отсчета начинается с «0» Кельвин – это и есть абсолютный ноль температуры .
• При нагреве до 800 К мы уже видим слабое красное свечение абсолютно черного тела.
• Повышая температуру мы получаем более насыщенный красный свет, т.е условно говоря красному цвету соответствует температура 1300К
• При 2000К мы увидим оранжевый оттенок , схожий с цветом угольков в костре или пламенем свечи.
• Желтый цвет соответствует температуре 2500К
• Белый цвет 5500 К похожий цвет свечения солнца в 12.00 по полудню
• Голубой спектр  9000К , нагреть тела до такой температуры или выше можно только в лабораторных условиях

Цветность света очень хорошо описывается цветовой температурой

Диаграмма цветности

Существуют 3 базовые цветности света: ˂ 3300К теплый-белый, 3300-5000К нейтральный-белый и ˃ 5000К белый.

Для светодиодных источников света существует более широкая цветность света: теплый белый, дневной белый, белый, холодный белый

Индекс цветопередачи

Необходимость во введении CRI была вызвана тем, что 2 различных источника освещения могут иметь одинаковую цветовую температуру, но отображать цвета по-разному.

Для каждого человека восприятие того или иного цвета весьма субъективное. То есть можно сказать, что «название» цвета не более чем, соглашение между людьми называть его именно так, к примеру «желтый». Корректное цветовое восприятие – больше психологический процесс, нежели физический. С этим связана необходимость объективной количественной формы передачи цвета.

Индекс цветопередачи CRI (Color Rendering Index)  является количественной мерой способности источника света для воспроизведения цвета различных объектов по сравнению с идеальным или источником света природного происхождения. Видимый свет отличается своим оттенком, видимые предметы своей четкостью. Основными параметрами, отвечающими за данные характеристики, считается индекс цветопередачи и цветовая температура.

Источники с одинаковой цветностью излучения (такие, как OLED) могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого ими света.

В зависимости от места установки источника света (OLED) и выполняемой им задачи искусственный свет должен обеспечивать возможность наиболее лучшего восприятия цвета (как при естественном дневном освещении).

Данная возможность определяется характеристиками цветопередачи источника света, которые выражаются  с помощью различных степеней «общего коэффициента цветопередачи» Ra.

Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естесственного цвета тела к видимому цвету этого тела при освещении его эталонным источником света. Для определения значения Ra фиксируется сдвиг цвета с помощью эталонных цветов (указанных в стандарте DIN 6169), который наблюдается при направлении света тестируемого или эталонного источника света на эти эталонные цвета.

Чем меньше отклонение цвета света тестируемого OLED от эталонных цветов, тем точнее будет восприятие цветопередачи. Источник света с показателем цветопередачи Ra=100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта.

Потребление электроэнергии OLED-устройствами

Эффективность OLED-панелей будет выше, чем у обычных малоразмерных флуоресцентных ламп, однако они, возможно, не станут эффективнее LED-панелей. Хотя современные OLED-панели ещё не достигли своего уровня.

Температурный диапазон работы

Современные OLED-приборы способны нормально функционировать при температурах

-40…+80°С.

Деградация OLED

Органические светоизлучающие устройства в условиях эксплуатации, постепенно снижают свои рабочие показатели: снижается яркость, искажаются цвета, изменяется напряжение и сила тока. Эти изменения определяют время жизни  светодиода. Следует отметить , что изменения характеристик устройства может происходить и в неработающем состоянии, однако при пропускании тока процессы разрущения значительно ускоряются. Полная деградация в некоторых случаях заканчивается в течении нескольких часов или даже минут, но может протекать и длительный период – десятки и сотни тысяч часов. Принято различать три основных механизма выхода из строя OLED: появление и развитие темных пятен (нелюминисцирующих участков) на светящейся поверхности диода, электрический пробой и внутренняя деградация, выражающаяся в прогрессирующем понижении яркости и изменении цвета эмиссии.

Появление и постепенное расширение темных пятен объясняется несколькими причинами, одной из которых является локальное расслоение катода и прилегающего органического слоя. Такой деффект, в свою очередь, может быть следствием плохой адгезии катода к материалу соседнего слоя, попаданием механических загрязнений при напылении катода, выделением газа или летучих веществ из органического слоя в результате электрохимических реакций или локального нагрева при пропускании тока. Причиной расслоения могут быть также изменения в органическом слое в виде появления крупных зерен, приводящие к нарушению контакта в интерфейсе органический слой/катод. Существенной причиной появления неэмиссионных участков являются химические реакции катодного металла и органического вещества с кислородом и влагой воздуха, способными проникать в OLED-дисплей. С меньшей вероятностью, но тем не менее реальной причиной появления темных пятен может быть вода на поверхности анода, сохраняющаяся даже после тщательного высушивания. Темные пятна иногда объясняются существованием в органических слоях микроканалов с повышенной проводимостью, возникающих в результате нарушения структуры материала или из-за примесей. Повышенный ток в точке канала приводит к местному разогреву и далее к разрушению вещества и потере светимости. Простым и практически единственным способом защиты от появления темных пятен является (кроме использования высокочистых материалов и тщательного выполнения сборки) капсуляция устройства, то есть изоляция рабочих слоев и электродов от окружающей атмосферы. С этой целью всю конструкцию светодиода покрывают слоем полимера или плотного вещества, например нитрида кремния, который может быть напылен в вакууме. Для устройств со стеклянной несущей основой практически всегда используется метод заклеивания, при котором сэндвичевая структуа OLED покрывается вторым стеклом в инертной атмосфере и оба стекла склеиваются по периметру. Технология капсулирования хорошо отработана, и проблема считается решенной.

Причины электрического пробоя или короткого замыкания между электродами, приводящего к немедленному прекращению свечения, тоже кроются в присутствии деффектов в органическом материале. Через дефектные участки начинает протекать повышенный ток, материал в этой точке разогревается и плавится или разлогается, приводя к образованию короткого замыкания. Установлено, что использование переменного тока значительно снижает вероятность пробоя.

Деградация проявляется как постепенное и ровное понижение яркости или искажение цвета всей светящейся площади OLED.  В отличии от электрического пробоя и потемнения за счет темных пятен третий путь разрушения светодиода не зависит от внешних факторов, а определяется природой материалов, входящих в состав устройства.  Одной из основных причин ухудшения показателей устройства, так же как и в первом случае, является фазовая нестабильность органических материалов. Появление участков с более крупными кристаллами приводит к понижению зарядопроводящих свойств слоя, нарушению контакта между органическими слоями.

Среди эмиссионных материалов, генерирующих три основных цвета — красный, зеленый и синий, особенно низкой устойчивостью отличаются синие люминофоры. В связи с этим поиски новых устойчивых голубых эмиттеров были и остаются особенно актуальными.

Экологичны ли OLED-материалы?

OLED-дисплеи и панели могут быть очень эффективными, но экологичны ли они?

Тяжёлые металлы: в OLED-материалах не содержится никаких вредных или токсичных элементов типа ртути, их легко утилизировать и перерабатывать. Фосфорецентные OLED-материалы содержат тяжёлые металлы (иридий), но они нетоксичны и их количество крайне мало.

Транспортировка: OLED-панели очень тонкие и лёгкие. Например, OLED телевизор LG с диагональю 55 дюймов всего 4 мм толщиной и весит 3-5 кг. Это значит, что для транспортировки OLED-панелей в сравнении с ЖК потребуется меньше ресурсов, что нанесет меньше вреда окружающей среде.

Освещение на базе органических светоизлучающих диодов

Возможно, что органические светоизлучающие диоды — будущее всего освещения, технология, которая позволит создавать тонкие и сверхэкономичные световые панели. Также эти удивительные полимерные материалы предлагают настоящее раздолье для воображения дизайнеров: их можно сделать прозрачными, гибкими или вовсе меняющими свой цвет, как хамелеон.

Свойства освещения органических полимеров изучались в лабораториях крупнейших мировых компаний (включая OSRAM, GE и Philips), а также десятками небольших. Световые панели из органических полимеров всё ещё довольно сложны в производстве и недостаточно эффективны, но технология развивается. Некоторые световые панели уже можно увидеть в продаже: они предназначены как для экспериментальных установок, так и для световых инсталляций премиум класса.

Первая OLED-лампа была представлена известной компанией Osram в 2008 году. Лампа, дизайном которой занимался Инго Мауэр, содержала 10 OLED-панелей, а всего таких ламп было изготовлено 25 штук, каждая стоила 25 000 евро. На сегодняшний день такие лампы могут предложить несколько компаний, цена самой недорогой из них составляет около 500 долларов.

В 2009 году компания Philips стала первой, кто представил световые OLED-панели под брендом Lumiblade. Эти панели в основном пользуются спросом у дизайнеров, которые экспериментируют с новыми технологиями. Хотя, они используются и при создании световых инсталляций высокого класса: к примеру, компания Aston Martin не поскупилась и купила около 800 панелей марки Lumiblade для украшения своей выставки в Великобритании — все панели крепились к потолку.

Среди компаний, предлагающих образцы световых OLED-панелей, можно выделить следующие: Philips, OSRAM, Lumiotec, LG Chem, Panasonic Idemitsu OLED Lighting, Verbatim и Konica Minolta. Большинство панелей несгибаемые и на стеклянной подложке, зато они наконец-то стали прозрачными и некоторые даже с регулируемым цветом. Наверное скоро в продаже мы увидим первые гибкие модели.

Самая большая световая OLED-панель была создана при участии сразу нескольких корпораций, среди которых Philips, OSRAM, Novaled и Fraunhofer IPMS. Размеры панели  33×33 см (площадь активной области 828 см², светосила 76%), её световой поток 25 люмен на ватт при яркости 1 000 кандел на м². Самая большая световая OLED-панель, которую можно купить, продаётся под брендом Lumiotec. Её размеры 15х15 см. Световой поток самой яркой панели равняется 60 люмен на ватт — почти как у компактной люминесцентной лампочки (у них обычно от 50 до 70 люмен на ватт). У компании Panasonic получилось создать очень эффективную панель со световым потоком 128 люмен на ватт. А американская компания DoE планирует к 2020 году повысить значение светового потока до 150-170 люмен на ватт.

Многие продаваемые на сегодняшний день световые OLED-панели можно считать прототипами: они дорогие, производятся ограниченными выпусками, не гнутся, так как крепятся на стеклянную подложку и не достаточно эффективны. Настоящее серийное производство этих панелей всё еще остается вопросом нескольких лет до тех пор, пока компании, занимающиеся его решением, не придумают, как снизить цену, увеличить масштаб и повысить эффективность. Скорее всего, это произойдёт к 2015-2017 году.

OLED-освещение

Рынок осветительных устройств на органических полимерах всё ещё находится в зачаточном состоянии. Конечно, есть компании, которые производят световые OLED-панели (Philips, Osram, Panasonic, LG Chem и Lumiotec), но массовое производство пока не было запущено ни у одной из них, цена всё ещё очень высока, а эффективность неоднозначна (что касается яркости и срока службы). Вероятно, что уйдут годы, прежде чем технология будет достаточно развита, изделия будут доступны по адекватной цене и будут более производительны. Скептики полагают, что OLED-технология так и не будет доведена до такого прогресса.

Обороты мирового рынка OLED-освещения равняется примерно 75 миллиардам долларов, так что даже мизерный его процент — великое достижение для любой компании. Скорее всего, основными клиентами таких компаний будут другие компании, нежели частные лица: органические светодиоды дорого стоят, но дешево обходятся. Помимо классического освещения, органические полимеры можно втиснуть в рынки дизайнерского освещения, автопром и др.

Есть предположение, что рынок OLED-освещения резко возрастёт в 2015-2016 году, а обороты будут почти равны 5 миллиардам долларов. В основном, они будут применяться в автопроме, однако считается, что в 2016 году первенство перейдёт классическому освещению (2,7 миллиарда долларов прибыли), за которым будет следовать рынок архитектуры (950 миллионов долларов) и автомобильный рынок (800 миллионов).

В DisplaySearch не так оптимистично настроены, и предсказывают достижение рынком оборотов 6 миллиардов долларов только к 2018 году.

Это не мешает некоторым аналитикам сомневаться в успешности этого рынка. В июле 2011 года компания Lux Research обнародовала отчёт, который гласил, что в 2020 году рынок OLED-освещения обернётся 58 миллионами долларов. Это объясняется тем, что органические светодиоды всегда будут стоить дороже, чем прочие осветительные элементы. Понятно, что и их цена когда-нибудь начнёт падать, но к этому времени цены на все остальное упадут ещё ниже, в результате чего OLED-устройства все равно будут оставаться дорогими , что повлияет на их рентабельность.

Это интересное мнение. Учитывая тот факт, что все производители освещения, так или иначе, вкладывают огромные деньги в OLED-индустрию.

Почему именно OLED-освещение: а почему нет?

Явление органических светодиодов считается самой захватывающей технологией современности. Первая причина — их перспективная эффективность. Теоретически они могут быть очень эффективны, ожидается, что их световой поток скоро достигнет отметки 150 люмен на ватт, а потом они обойдут компактные светодиодные лампочки. Если не считать мизерных количеств нетоксичного, но тяжёлого иридия, они не содержат токсичных или радиоактивных элементов, так что их легко перерабатывать. Это значит, что органические полимеры — довольно экологичный материал.

Вторая причина — это безграничные возможности для воплощения фантазии и креатива. Органический светодиод — это тонкое светоизлучающее устройство. Они не излучают точечное освещение, как обычные диодные лампы, и не излучает линейный свет, как флуоресцентные лампочки. Органические полимеры можно сделать гибкими и прозрачными, так что их можно будет поместить, например, непосредственно в оконное стекло, и они сольются с ним, когда вы их выключите.

Также такую панель можно расположить на любой криволинейной поверхности.

Ещё одним положительным свойством органических полимеров является их световая температура. Они могут излучать очень красивый, приятный и в то же время натуральный свет. Цвет также может регулироваться, и будет меняться от лёгкого прокручивания диммера с выбором цветовой температуры свечения. Можно поставить автоматическую смену цвета или настроить смену в соответствии с временем суток.

Огромнейшей проблемой этих чудо-диодов является их стоимость — цена продающихся сейчас световых панелей завышена до неприличия, и есть мнение, что OLED-устройства всегда будут стоить на порядок дороже, чем все остальные. Возможно, с помощью новых технологий производства удастся снизить цену и сделать эти устройства доступнее, но эта перспектива очень размыта. Постройка заводов по производству таких устройств требует нереально огромных вложений, на которые способны только те компании, которые свято верят в светлое будущее этой технологии, однако никто не может сказать, может ли хотя бы одна компания в мире совершить такой подвиг.

Другой проблемой, с которой столкнутся органические светодиоды в мире осветительных устройств, является то, что они не смогут заменить все стандартные осветители, потому что они не просто более современны, а качественно отличны. Нельзя же купить световую OLED-панель вместо перегоревшего точечного светильника или лампочки накаливания.

Органические светодиоды и прочие источники света

Можно выделить три основные осветительные технологии: это неорганические диоды, флуоресцентные лампы и лампы накаливания. Рассмотрим все три более подробно, чтобы понять, конкурентоспособность.

Лампы накаливания существуют уже целый век, их легко производить, они отличаются низкой стоимостью. Кратко о методе их работы: металлический проводок нагревается до определённой высокой температуры, которая заставляет его светиться. Свет, излучаемый такими лампами, считается очень приятным для наших глаз. Самой главной проблемой этих ламп, безусловно, является эффективность (примерно 90% энергии затрачивается на нагревание). Их светоотдача колеблется в пределах 10-40 люмен на ватт (высший порог доступен для некоторых галогеновых ламп). Срок их службы невелик, и составляет всего около тысячи часов. В многих странах даже запретили их продажу, и опять же по этой причине. В целом, всем ясно, что золотой век этой технологии подошёл к концу.

Флуоресцентные лампы кажутся удачной заменой лампам накаливания. В этих газоразрядных лампах используется ртуть, которая излучает УФ-излучение, в результате которого фосфор излучает видимое нам излучение. Они более дорогие, но эффективные (светоотдача 50–75 люмен на ватт) и срок их работы больше (от 6 000 до 15 000 часов). Основная проблема данного источника света: ртуть, которую сложно утилизировать.

Неорганические светодиоды — это полупроводники, которые излучают свет. У них есть несколько преимуществ: они более эффективны (светоотдача 100-150 люмен на ватт), они меньше, срок их службы больше (обычно от 25 000 до 100 000 часов). Неорганические диоды также более прочные.

Они поддерживают много цветов, не содержат ртути. Однако, они достаточно дорогие, особенно те, которые предназначены для популярных брендов.

Многие уверены, что в будущем рынок освещения будет поделён на три сектора: компактные люминесцентные, светодиодные и органические полимеры. Органические полимеры еще достаточно долго будут дорогой технологией, но именно они предоставят безграничную свободу для дизайнеров.

Качество OLED-освещения

Эффективность источников света — это один из решающих факторов, но не менее важно и качество освещения. Некоторым людям не нравится свет, излучаемый люминесцентными лампами, он считается излишне белым, холодным и искусственным. Светодиодные лампы излучают приятный глазу свет, с которым не могут сравниться все остальные. Однако у некоторых OLED-панелей заявлены более интригующие характеристики, например, они могут регулировать температуру цвет (вы можете менять оттенок освещения лёгким движением руки), это уже подойдет многим потребителям. Есть интересная идея: «научить» OLED-лампочку имитировать солнечный свет, таким образом, получится очень натуральное свечение.

Ещё один часто используемый параметр — показатель цветопередачи (CRI). Обычно он показывает, насколько соответствующе передаются цвета. Другими словами, это процент между цветовыми образцами, испускаемыми источником света в тестовых условиях, и  эталонным источником. У лампы накаливания этот коэффициент равняется 100, так как это почти идеальный излучатель. Для большинства людей коэффициент 80 в такой лампочке  считается хорошим для внутреннего освещения, а 90 и выше присваивается различным видам визуального контроля (печать, текстильная промышленность). Показатель цветопередачи как у Panasonic, так и Lumiotec, остаются на уровне 90 и выше.

Этот параметр часто становится предметом споров: высокий показатель цветопередачи не означает хорошую визуализацию цвета и не говорит о высоком качестве. На самом деле есть мнение, что цветопередача вообще неэффективный параметр для светодиодных устройств: некоторые исследования показали, что в некоторых случаях диодная лампочка с цветопередачей 20 светит лучше такой же, но с показателем 80. У показателей качества воспроизведения цветов есть ещё несколько стандартов, но этот используется чаще всех.

Осветительная OLED-промышленность

В освещение органическими полимерами за последние годы было вложено немало средств, вследствие чего появились эффективные источники освещения. Интересно наблюдать, но в трёх разных частях света (США, Европе и Японии) эта технология продвигается по-разному.

Министерство энергетики США полагает, что освещение на органических полимерах — потенциальное будущее следующего поколения осветительных устройств, поэтому они вкладывают миллионы долларов на всевозможные гранты по развитию этого направления, а руководят этими проектами крупные корпорации типа GE, DuPont и Universal Display, а также различные научно-исследовательские институты и университеты. Компания DOE поставила следующую установку: достичь планки по эффективности 125 Лм/Вт к 2015 году и 150-170 Лм/Вт к 2020 году. Органические светодиоды — не единственное направление, над которым там работают: например, также поддерживается технология светодиодных ламп на квантовых точках.

В Европе другой подход: там предпочитают поощрять компании, университеты и научно-исследовательские институты, такие как институт им. Фраунгофера, которые занимаются разработками OLED-устройств. Существуют десятки проектов под руководством таких организаций, как OSRAM, Philips, BASF, CDT, Novaled и Aixtron. В большинстве этих проектов применяются новейшие знания в технологии, производственных процессах и материалах, что может позволить уже в ближайшем будущем снизить стоимость OLED-панелей и повысить их эффективность. Не обходят стороной и внешний вид осветительных устройств, а также программное моделирование, придумываются новые области применения органических полимеров.

В стране восходящего солнца участие правительства в этих разработках менее выражено. Некоторые компании объединили свои усилия для того, чтобы им было, что поставлять на рынок органических светодиодных устройств. Так в 2008 году группа компаний (Mitsubishi, Rohm, Toppan Printing и Mitsui) образовали новый бренд, Lumiotec, и сосредоточили в нем все свои знания об органических полимерах. Сейчас под маркой уже выпускаются и продаются световые панели. Компании Mitsubishi и Pioneer ведут совместные разработки в этой области, а получившиеся продукты планируют реализовывать от бренда Verbatim. Совместное предприятие есть и у Idemitsu Kosan и Panasonic, которое они образовали в 2011 оду и назвали Panasonic Idemitsu. Сфера деятельности — исключительно органические светодиоды.

Органические светодиоды резко подешевеют

Специалисты Ames Laboratory научились изготавливать органические светодиоды без дорогостоящих редкоземельных металлов, таких как, например, индий.

Ученые обнаружили новые способы применения известных полимеров в органических светоизлучающих диодах (OLED). В перспективе это позволит уйти от использования светодиодов на основе хрупких оксидов металлов, которые распространены повсеместно: в компьютерах, телевизорах и мобильных телефонах.

Оксид индия и олова (ITO) является прозрачным проводником и в течение десятилетий используется для производства плоских экранов и светодиодов. Однако цена на редкоземельный индий постоянно растет, что затрудняет широкое распространение новых технологий. Ученые давно работают над поиском энергоэффективной и дешевой замены индию, однако существует не так много материалов, которые являются одновременно прозрачными и электропроводящими.

Обычно поиски лежат в плоскости использования оксидов других, более дешевых, металлов, но ученые из Ames Laboratory решили пойти другим путем и заменить ITO токопроводящим полимером. Имеется ввиду полимер поли(3,4-этилен диокситиофен):поли(стирол сульфонат), сокращенно PEDOT:PSS. Этот материал известен 15 лет, но до сих пор его удавалось изготовить либо не очень прозрачным, либо не очень токопроводящим, либо наоборот. Но, с помощью новой техники нанесения множества слоев и ряда других ноу-хау, американские ученые смогли изготовить PEDOT:PSS-светодиоды со значительно улучшенными свойствами.

Новые светодиоды по крайней мере на 44% эффективнее привычных светодиодов с ITO. Кроме того, в отличие от хрупких металл-оксидных подложек, PEDOT:PSS обладает гибкостью. Это позволяет делать гибкие экраны, которые сегодня очень востребованы. По мнению разработчиков, в ближайшем будущем новая технология получит широкое распространение и сделает OLED-экраны более дешевыми и доступными.

Источник: Cnews.ru

Возврат к списку

Гибкие органические светодиоды – эволюция электроники.

Гибкие органические светодиоды (FOLED) – подвид органических светодиодов (OLED), состоящих из гибкой пластиковой подкладки, на которой располагается электролюминесцентный органический полупроводник. Это позволяет устройству оставаться в работе, даже если оно согнуто или скручено. Находясь сегодня в центре внимания исследовательских академических и промышленных групп, гибкие органические светодиоды формируют способ производства сворачиваемых в рулон дисплеев.

Технические особенности и отрасли применения

Органические светодиоды излучают свет за счет электролюминесценции тонких (толщина – около 100 нм) пленок органических полупроводников. Обычные органические светодиоды обычно создаются с использованием стекла в качестве подложки, но при замещении стекла такими гибкими пластиками, как, в том числе – полиэтиленовый терефталат (ПЭТ), они могут быть одновременно гибкими и легкими.

Такие материалы могут не подходить для аналогичных устройств на основе неорганических полупроводников из-за потребности в согласовании постоянных кристаллических решеток и подразумеваемой высокой температуры производственного процесса.

По сравнению с ними, гибкие органические светодиоды могут производиться при помощи нанесения органического слоя на подкладку способом, производным от струйной печати, что позволяет недорого производить печатную электронику посредством метода «рулон за рулоном».

Гибкие органические светодиоды могут применяться при производстве сворачиваемых в рулон дисплеев, электронной бумаги или гибких дисплеев, которые можно вшить в одежду, обои или любые другие искривленные поверхности. Прототипы, которые можно свернуть в трубочку шириной с карандаш, уже были продемонстрированы такими компаниями, как «Sony».

Недостатки

Как сам гибкий материал, так и процесс сворачивания устройства дают нагрузку на материалы. Это может остаточная нагрузка из-за размещения слоев на гибкой подкладке, тепловая нагрузка из-за различных коэффициентов теплового расширения материалов устройства, а также – внешние нагрузки из-за сворачивания устройства.

Нагрузка на органические слои может понизить эффективность или яркость устройства при деформации, или причинить выход из строя всего прибора. Оксид индия и олова, чаще всего применяемый в качестве проницаемого анода, хрупкий. Разрушение анода может привести к росту сопротивления оксидного слоя или разрушению слоистой структуры органического светодиода. Хотя ОИО – самый распространенный и изученный материал для органического светодиода, сейчас ведутся исследования в поиске альтернативных материалов для гибких устройств, в их числе – углеродные нанотрубки.

Еще одной проблемой устройств с гибкими органическими светодиодами является инкапсуляция. Материалы для светодиодов чувствительны к воздуху и влаге, что ведет к деградации самих материалов, а также – гашению возбужденных состояний в молекуле. Распространенным методом инкапсуляции обычных органических светодиодов является запечатывание органического слоя между слоями стекла. Методы гибкой инкапсуляции часто не слишком эффективны в качестве барьера для воздуха и влаги, в отличие от стекла, и нынешние исследования направлены на улучшение инкапсуляции гибких органических светодиодов.

Как работают OLED (органические светодиоды)

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 5 февраля 2020 г.

Вы помните старый стиль? Телевизоры с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ)? Самые большие были примерно 30–60 см (1-2 фута) в глубину и были почти слишком тяжелыми, чтобы их можно было поднять себя. Если вы думаете, что это плохо, вы бы видели, какие были телевизоры. как в 1940-х. ЭЛТ внутри были такими длинными, что пришлось стоять прямо, стреляя своей картиной в потолок, с небольшим зеркало наверху, чтобы загнуть его боком в комнату. Смотреть телевизор в в те дни было все равно что смотреть в перископ подводной лодки! Слава богу за прогресс. Теперь у большинства из нас есть компьютеры и телевизоры с ЖК-экранами, достаточно тонкими, чтобы их можно было закрепить на стене, и достаточно светлые, чтобы их можно было встроить в портативные гаджеты, например сотовые телефоны. Но дисплеи, сделанные на OLED (органические светоизлучающие диод) технологии даже лучше. Они сверхлегкие, почти как бумага, теоретически достаточно гибкие, чтобы печатать на одежде, и они производят более яркую и красочную картинку.Какие они и как они работают? Рассмотрим подробнее!

Фото: Технология OLED обещает более тонкие, яркие и красочные телевизоры – даже с изогнутые экраны. Фотография изогнутого OLED-телевизора Samsung UHD, любезно предоставленная K & amacr; rlis Dambr & amacr; ns. опубликовано на Flickr под лицензией Creative Commons (CC BY 2.0).

Что такое светодиод?

Фото: светодиоды на электронной панели приборов. Они делают свет контролируемым движением электроны, а не нагревая нить накала.Вот почему светодиоды потребляют гораздо меньше энергии, чем обычные лампы.

светодиода (светодиоды) – миниатюрные цветные световые индикаторы. вы видите на электронных панелях приборов. Они намного меньше, больше энергоэффективен и надежнее старого образца раскаленный лампы. Вместо того, чтобы зажечь свет, нагревая проволочную нить, пока она светится добела (так работает обычная лампа), они светятся светится, когда электроны проходят через специально обработанные («легированные») твердые материалы, из которых они сделаны.

OLED – это просто светодиод где свет производится («излучается») органическими молекулами. Когда в наши дни люди говорят об органических вещах, они обычно относится к продуктам питания и одежде, произведенным в экологически чистых удобный способ без применения пестицидов. Но когда дело доходит до химия того, как сделаны молекулы, слово имеет полностью другое значение. Органические молекулы просто основаны на линии или кольца атомов углерода, включая такие обычные вещи, как сахар, бензин, спирт, дерево и пластмассы.

Как работает обычный светодиод?

Прежде чем вы сможете понять OLED, полезно понять, как обычный светодиод работает – так что вот краткое резюме. Возьмите две пластины полупроводника. материал (что-то вроде кремния или германия), немного богатый электроны (называемые n-типом) и один немного бедный электронами (если вы предпочитаю, это то же самое, что сказать, что он богат “дырами”, где электроны должны быть, что называется р-типом). Присоединяйтесь к n-типу и плиты p-типа вместе, и там, где они встречаются, вы получаете своего рода нейтральная, нейтральная земля, формирующаяся на стыке, где излишки электроны и дырки пересекаются и нейтрализуют друг друга.Сейчас же подключите электрические контакты к двум плитам и включите питание. Если соединить контакты в одну сторону, электроны текут через соединение. от богатых к бедным, в то время как дыры текут в другую сторону, и ток течет через соединение и через вашу цепь. Подключите контактирует в другую сторону, и электроны и дырки не пересекаются; ток вообще не течет. То, что вы здесь сделали, называется перекрестком диод: электронная улица с односторонним движением, пропускающая ток только в одном направлении.Мы объясним все это более ясно и много подробнее в нашей основной статье о диодах.

Рисунок: переходной диод позволяет току течь, когда электроны (черные точки) и дырки (белые точки) перемещаются через границу между полупроводниковым материалом n-типа (красный) и p-типа (синий).

Светодиод – это переходной диод с дополнительной функцией: он светится. Каждый раз электроны пересекают переход, они проникают в отверстия на другой стороне, высвободить излишек энергии и испустить быструю вспышку света.Все эти вспышки производят тусклое непрерывное свечение, при котором светодиоды известный.

Как работает OLED?

Artwork: Расположение слоев в простом OLED-экране.

Светодиоды

работают так же, как обычные диоды и светодиоды, но вместо использования слои полупроводников n-типа и p-типа, в них используются органические молекулы, чтобы произвести свои электроны и дырки. Сделан простой OLED до шести разных слоев. Сверху и внизу есть слои защитное стекло или пластик.Верхний слой называется уплотнением, а нижний слой – подложкой. Между этими слоями есть отрицательный вывод (иногда называемый катодом) и положительный вывод (называемый анодом). Наконец, между анод и катод – это два слоя, состоящие из органических молекул. называется эмиссионным слоем (где излучается свет, который находится рядом с катодом) и проводящий слой (рядом с анодом).

Типы OLED

Существует два разных типа OLED. Традиционные OLED-дисплеи используют небольшие органические молекулы осаждаются на стекле, чтобы произвести свет.Другой тип OLED использует большие пластиковые молекулы, называемые полимерами. Эти OLED-светодиоды называются светоизлучающие полимеры (LEP) или иногда полимерные светодиоды (PLED). Поскольку они напечатаны на пластике (часто с помощью модифицированная высокоточная версия струйного принтера), а не на стекла, они тоньше и гибче.

Фото: В органических светодиодах тонкие полимеры превращают электричество в свет. Полимеры также могут работать противоположным образом, преобразовывая свет в электричество, как в подобных полимерных солнечных элементах.Фото Джека Демпси любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL (Департамент США Энергия / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

Дисплеи

OLED могут быть построены различными способами. В некоторых дизайнах свет предназначен для выхода из стеклянного уплотнения вверху; другие отправляют свои свет через подложку внизу. Большие дисплеи тоже отличаются в том, как пиксели создаются из отдельных элементов OLED. В в некоторых – красный, зеленый и синий пиксели расположены рядом; в другие пиксели накладываются друг на друга, поэтому вы получаете больше пикселей, упакованных в каждый квадратный сантиметр / дюйм дисплея и выше разрешение (правда, дисплей соответственно толще).

Преимущества и недостатки OLED

Фото: телевизоры, компьютерные мониторы и мобильные устройства (ноутбуки и планшеты) постепенно становятся тоньше благодаря технологии OLED. Фотография любезно предоставлена ​​LG Electronics, опубликована на Flickr в 2009 году по лицензии Creative Commons License.

OLED-дисплеи

превосходят ЖК-дисплеи во многих отношениях. Их самое большое преимущество в том, что они тоньше (около 0,2–0,3 мм или около 8 тысячных дюйма по сравнению с к ЖК-дисплеям, которые обычно как минимум в 10 раз толще) и следовательно, легче и намного гибче.Они ярче и не нуждаются в подсветке, поэтому они потребляют гораздо меньше энергии, чем ЖК-дисплеи (которые означает более длительное время автономной работы портативных устройств, таких как мобильные телефоны и MP3-плееры). Если ЖК-дисплеи обновляются относительно медленно (часто проблема, когда дело доходит до быстро движущихся изображений, таких как как спорт по телевизору или в компьютерных играх), OLED-светодиоды срабатывают до 200 раз Быстрее. Они дают более естественные цвета (и настоящий черный) благодаря гораздо большему количеству больший угол обзора (в отличие от ЖК-дисплеев, где цвета темнеют и исчезнут, если вы посмотрите в одну сторону). Будучи намного проще, OLED должны в конечном итоге будет дешевле в производстве, чем ЖК-дисплеи (хотя они новее и дешевле хорошо принятая, технология в настоящее время намного дороже).

Что касается недостатков, одна из широко цитируемых проблем заключается в том, что OLED-дисплеи не работают так долго: деградация органических молекул означала, что ранние версии OLED, как правило, изнашиваются примерно в четыре раза быстрее, чем обычные ЖК-дисплеи или светодиодные дисплеи. Производители прилагают все усилия, чтобы решить это, и это намного меньшая проблема, чем раньше.Другой сложность в том, что органические молекулы в OLED очень чувствительны к воды. Хотя это не должно быть проблемой для отечественных товаров, таких как как телевизоры и домашние компьютеры, это может быть более сложной задачей в портативных устройствах, таких как мобильные телефоны.

Для чего используются OLED?

Фото: телевизоры и телефоны по-прежнему являются наиболее привычным применением OLED, но можно ожидать гораздо большего. за чем нужно следить, поскольку цены становятся все более конкурентоспособными по сравнению со старыми технологиями, такими как ЖК-дисплеи.Фотография изогнутого OLED-телевизора LG, любезно предоставленная K & amacr; rlis Dambr & amacr; ns. опубликовано на Flickr под лицензией Creative Commons (CC BY 2.0).

Технология OLED

все еще относительно новая по сравнению с аналогичными, давно зарекомендовавшими себя такие технологии, как LCD. Вообще говоря, вы можете использовать OLED-дисплеи. везде, где вы можете использовать ЖК-дисплеи, например, на экранах телевизоров и компьютеров и дисплеи MP3 и мобильных телефонов. Их тонкость, большая яркость, а лучшая цветопередача предполагает, что они найдут много других интересные приложения в будущем.Их можно использовать для изготовления недорогие, анимированные рекламные щиты, например. Или сверхтонкие страницы для электронных книг и журналов. Как насчет картин на стене? обновить с компа? Планшетные компьютеры со складными дисплеями, которые аккуратно превратить в карманные смартфоны? Или даже одежду с постоянно меняющейся цвета и узоры, подключенные к программному обеспечению визуализатора, запускаемому с вашего iPod!

Компания Samsung начала использовать технологию OLED в своих телевизорах еще в 2013 году, а также в своих смартфонах Galaxy. в следующем году.Apple, изначально доминирующая на рынке смартфонов, до недавнего времени сильно отставал в технологии OLED. В 2015 году после нескольких месяцев слухов были выпущены долгожданные Apple Watch с OLED-дисплеем. Поскольку он был приклеен к высокопрочной стекло, Apple, по-видимому, меньше интересовала гибкость OLED, чем что они тоньше (оставляя место для других компонентов) и потребляют меньше энергии, чем ЖК-дисплеи, предлагая значительно более длительный срок службы батареи. В 2017 году iPhone X стал первый смартфон Apple с OLED-дисплеем.Несмотря на ажиотаж, потребители меньше энтузиазма по поводу мобильных телефонов с OLED-экранами, отчасти потому, что ЖК-дисплеи по-прежнему значительно дешевле.

Кто изобрел OLED?

Органические полупроводники были открыты в середине 1970-х годов Аланом Хигером, Аланом МакДиармидом и Хидеки Ширакавой, которые разделили Нобелевскую премию по химии в 2000 году за свою работу. Первый эффективный OLED, описываемый как «новое электролюминесцентное устройство . .. созданный с использованием органических материалов в качестве излучающих элементов», был разработан Чинг Тангом и Стивеном Ван-Слайком, которые тогда работали в исследовательских лабораториях Eastman Kodak в 1987 году.Их работа, хотя и новая, основана на более ранних исследованиях электролюминесценции, о которой впервые сообщил в органических молекулах французский физик Андре Бернаноз в 1950-х годах. К 1970 году Дигби Уильямс и Мартин Шадт сумели создать то, что они назвали «простым органическим электролюминесцентным диодом» с использованием антрацена, но только после работы Танга и Ван Слайка в 1980-х годах технология OLED стала по-настоящему практичной.

Как работают OLED (органические светодиоды)

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 5 февраля 2020 г.

Вы помните старый стиль? Телевизоры с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ)? Самые большие были примерно 30–60 см (1-2 фута) в глубину и были почти слишком тяжелыми, чтобы их можно было поднять себя. Если вы думаете, что это плохо, вы бы видели, какие были телевизоры. как в 1940-х. ЭЛТ внутри были такими длинными, что пришлось стоять прямо, стреляя своей картиной в потолок, с небольшим зеркало наверху, чтобы загнуть его боком в комнату. Смотреть телевизор в в те дни было все равно что смотреть в перископ подводной лодки! Слава богу за прогресс.Теперь у большинства из нас есть компьютеры и телевизоры с ЖК-экранами, достаточно тонкими, чтобы их можно было закрепить на стене, и достаточно светлые, чтобы их можно было встроить в портативные гаджеты, например сотовые телефоны. Но дисплеи, сделанные на OLED (органические светоизлучающие диод) технологии даже лучше. Они сверхлегкие, почти как бумага, теоретически достаточно гибкие, чтобы печатать на одежде, и они производят более яркую и красочную картинку. Какие они и как они работают? Рассмотрим подробнее!

Фото: Технология OLED обещает более тонкие, яркие и красочные телевизоры – даже с изогнутые экраны.Фотография изогнутого OLED-телевизора Samsung UHD, любезно предоставленная K & amacr; rlis Dambr & amacr; ns. опубликовано на Flickr под лицензией Creative Commons (CC BY 2.0).

Что такое светодиод?

Фото: светодиоды на электронной панели приборов. Они делают свет контролируемым движением электроны, а не нагревая нить накала. Вот почему светодиоды потребляют гораздо меньше энергии, чем обычные лампы.

светодиода (светодиоды) – миниатюрные цветные световые индикаторы. вы видите на электронных панелях приборов.Они намного меньше, больше энергоэффективен и надежнее старого образца раскаленный лампы. Вместо того, чтобы зажечь свет, нагревая проволочную нить, пока она светится добела (так работает обычная лампа), они светятся светится, когда электроны проходят через специально обработанные («легированные») твердые материалы, из которых они сделаны.

OLED – это просто светодиод где свет производится («излучается») органическими молекулами. Когда в наши дни люди говорят об органических вещах, они обычно относится к продуктам питания и одежде, произведенным в экологически чистых удобный способ без применения пестицидов. Но когда дело доходит до химия того, как сделаны молекулы, слово имеет полностью другое значение. Органические молекулы просто основаны на линии или кольца атомов углерода, включая такие обычные вещи, как сахар, бензин, спирт, дерево и пластмассы.

Как работает обычный светодиод?

Прежде чем вы сможете понять OLED, полезно понять, как обычный светодиод работает – так что вот краткое резюме. Возьмите две пластины полупроводника. материал (что-то вроде кремния или германия), немного богатый электроны (называемые n-типом) и один немного бедный электронами (если вы предпочитаю, это то же самое, что сказать, что он богат “дырами”, где электроны должны быть, что называется р-типом).Присоединяйтесь к n-типу и плиты p-типа вместе, и там, где они встречаются, вы получаете своего рода нейтральная, нейтральная земля, формирующаяся на стыке, где излишки электроны и дырки пересекаются и нейтрализуют друг друга. Сейчас же подключите электрические контакты к двум плитам и включите питание. Если соединить контакты в одну сторону, электроны текут через соединение. от богатых к бедным, в то время как дыры текут в другую сторону, и ток течет через соединение и через вашу цепь. Подключите контактирует в другую сторону, и электроны и дырки не пересекаются; ток вообще не течет.То, что вы здесь сделали, называется перекрестком диод: электронная улица с односторонним движением, пропускающая ток только в одном направлении. Мы объясним все это более ясно и много подробнее в нашей основной статье о диодах.

Рисунок: переходной диод позволяет току течь, когда электроны (черные точки) и дырки (белые точки) перемещаются через границу между полупроводниковым материалом n-типа (красный) и p-типа (синий).

Светодиод – это переходной диод с дополнительной функцией: он светится.Каждый раз электроны пересекают переход, они проникают в отверстия на другой стороне, высвободить излишек энергии и испустить быструю вспышку света. Все эти вспышки производят тусклое непрерывное свечение, при котором светодиоды известный.

Как работает OLED?

Artwork: Расположение слоев в простом OLED-экране.

Светодиоды

работают так же, как обычные диоды и светодиоды, но вместо использования слои полупроводников n-типа и p-типа, в них используются органические молекулы, чтобы произвести свои электроны и дырки.Сделан простой OLED до шести разных слоев. Сверху и внизу есть слои защитное стекло или пластик. Верхний слой называется уплотнением, а нижний слой – подложкой. Между этими слоями есть отрицательный вывод (иногда называемый катодом) и положительный вывод (называемый анодом). Наконец, между анод и катод – это два слоя, состоящие из органических молекул. называется эмиссионным слоем (где излучается свет, который находится рядом с катодом) и проводящий слой (рядом с анодом).

Типы OLED

Существует два разных типа OLED. Традиционные OLED-дисплеи используют небольшие органические молекулы осаждаются на стекле, чтобы произвести свет. Другой тип OLED использует большие пластиковые молекулы, называемые полимерами. Эти OLED-светодиоды называются светоизлучающие полимеры (LEP) или иногда полимерные светодиоды (PLED). Поскольку они напечатаны на пластике (часто с помощью модифицированная высокоточная версия струйного принтера), а не на стекла, они тоньше и гибче.

Фото: В органических светодиодах тонкие полимеры превращают электричество в свет.Полимеры также могут работать противоположным образом, преобразовывая свет в электричество, как в подобных полимерных солнечных элементах. Фото Джека Демпси любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL (Департамент США Энергия / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

Дисплеи

OLED могут быть построены различными способами. В некоторых дизайнах свет предназначен для выхода из стеклянного уплотнения вверху; другие отправляют свои свет через подложку внизу. Большие дисплеи тоже отличаются в том, как пиксели создаются из отдельных элементов OLED.В в некоторых – красный, зеленый и синий пиксели расположены рядом; в другие пиксели накладываются друг на друга, поэтому вы получаете больше пикселей, упакованных в каждый квадратный сантиметр / дюйм дисплея и выше разрешение (правда, дисплей соответственно толще).

Преимущества и недостатки OLED

Фото: телевизоры, компьютерные мониторы и мобильные устройства (ноутбуки и планшеты) постепенно становятся тоньше благодаря технологии OLED. Фотография любезно предоставлена ​​LG Electronics, опубликована на Flickr в 2009 году по лицензии Creative Commons License.

OLED-дисплеи

превосходят ЖК-дисплеи во многих отношениях. Их самое большое преимущество в том, что они тоньше (около 0,2–0,3 мм или около 8 тысячных дюйма по сравнению с к ЖК-дисплеям, которые обычно как минимум в 10 раз толще) и следовательно, легче и намного гибче. Они ярче и не нуждаются в подсветке, поэтому они потребляют гораздо меньше энергии, чем ЖК-дисплеи (которые означает более длительное время автономной работы портативных устройств, таких как мобильные телефоны и MP3-плееры). Если ЖК-дисплеи обновляются относительно медленно (часто проблема, когда дело доходит до быстро движущихся изображений, таких как как спорт по телевизору или в компьютерных играх), OLED-светодиоды срабатывают до 200 раз Быстрее. Они дают более естественные цвета (и настоящий черный) благодаря гораздо большему количеству больший угол обзора (в отличие от ЖК-дисплеев, где цвета темнеют и исчезнут, если вы посмотрите в одну сторону). Будучи намного проще, OLED должны в конечном итоге будет дешевле в производстве, чем ЖК-дисплеи (хотя они новее и дешевле хорошо принятая, технология в настоящее время намного дороже).

Что касается недостатков, одна из широко цитируемых проблем заключается в том, что OLED-дисплеи не работают так долго: деградация органических молекул означала, что ранние версии OLED, как правило, изнашиваются примерно в четыре раза быстрее, чем обычные ЖК-дисплеи или светодиодные дисплеи.Производители прилагают все усилия, чтобы решить это, и это намного меньшая проблема, чем раньше. Другой сложность в том, что органические молекулы в OLED очень чувствительны к воды. Хотя это не должно быть проблемой для отечественных товаров, таких как как телевизоры и домашние компьютеры, это может быть более сложной задачей в портативных устройствах, таких как мобильные телефоны.

Для чего используются OLED?

Фото: телевизоры и телефоны по-прежнему являются наиболее привычным применением OLED, но можно ожидать гораздо большего. за чем нужно следить, поскольку цены становятся все более конкурентоспособными по сравнению со старыми технологиями, такими как ЖК-дисплеи.Фотография изогнутого OLED-телевизора LG, любезно предоставленная K & amacr; rlis Dambr & amacr; ns. опубликовано на Flickr под лицензией Creative Commons (CC BY 2.0).

Технология OLED

все еще относительно новая по сравнению с аналогичными, давно зарекомендовавшими себя такие технологии, как LCD. Вообще говоря, вы можете использовать OLED-дисплеи. везде, где вы можете использовать ЖК-дисплеи, например, на экранах телевизоров и компьютеров и дисплеи MP3 и мобильных телефонов. Их тонкость, большая яркость, а лучшая цветопередача предполагает, что они найдут много других интересные приложения в будущем.Их можно использовать для изготовления недорогие, анимированные рекламные щиты, например. Или сверхтонкие страницы для электронных книг и журналов. Как насчет картин на стене? обновить с компа? Планшетные компьютеры со складными дисплеями, которые аккуратно превратить в карманные смартфоны? Или даже одежду с постоянно меняющейся цвета и узоры, подключенные к программному обеспечению визуализатора, запускаемому с вашего iPod!

Компания Samsung начала использовать технологию OLED в своих телевизорах еще в 2013 году, а также в своих смартфонах Galaxy. в следующем году.Apple, изначально доминирующая на рынке смартфонов, до недавнего времени сильно отставал в технологии OLED. В 2015 году после нескольких месяцев слухов были выпущены долгожданные Apple Watch с OLED-дисплеем. Поскольку он был приклеен к высокопрочной стекло, Apple, по-видимому, меньше интересовала гибкость OLED, чем что они тоньше (оставляя место для других компонентов) и потребляют меньше энергии, чем ЖК-дисплеи, предлагая значительно более длительный срок службы батареи. В 2017 году iPhone X стал первый смартфон Apple с OLED-дисплеем. Несмотря на ажиотаж, потребители меньше энтузиазма по поводу мобильных телефонов с OLED-экранами, отчасти потому, что ЖК-дисплеи по-прежнему значительно дешевле.

Кто изобрел OLED?

Органические полупроводники были открыты в середине 1970-х годов Аланом Хигером, Аланом МакДиармидом и Хидеки Ширакавой, которые разделили Нобелевскую премию по химии в 2000 году за свою работу. Первый эффективный OLED, описываемый как «новое электролюминесцентное устройство … созданный с использованием органических материалов в качестве излучающих элементов», был разработан Чинг Тангом и Стивеном Ван-Слайком, которые тогда работали в исследовательских лабораториях Eastman Kodak в 1987 году.Их работа, хотя и новая, основана на более ранних исследованиях электролюминесценции, о которой впервые сообщил в органических молекулах французский физик Андре Бернаноз в 1950-х годах. К 1970 году Дигби Уильямс и Мартин Шадт сумели создать то, что они назвали «простым органическим электролюминесцентным диодом» с использованием антрацена, но только после работы Танга и Ван Слайка в 1980-х годах технология OLED стала по-настоящему практичной.

Как работают OLED (органические светодиоды)

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 5 февраля 2020 г.

Вы помните старый стиль? Телевизоры с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ)? Самые большие были примерно 30–60 см (1-2 фута) в глубину и были почти слишком тяжелыми, чтобы их можно было поднять себя. Если вы думаете, что это плохо, вы бы видели, какие были телевизоры. как в 1940-х. ЭЛТ внутри были такими длинными, что пришлось стоять прямо, стреляя своей картиной в потолок, с небольшим зеркало наверху, чтобы загнуть его боком в комнату. Смотреть телевизор в в те дни было все равно что смотреть в перископ подводной лодки! Слава богу за прогресс.Теперь у большинства из нас есть компьютеры и телевизоры с ЖК-экранами, достаточно тонкими, чтобы их можно было закрепить на стене, и достаточно светлые, чтобы их можно было встроить в портативные гаджеты, например сотовые телефоны. Но дисплеи, сделанные на OLED (органические светоизлучающие диод) технологии даже лучше. Они сверхлегкие, почти как бумага, теоретически достаточно гибкие, чтобы печатать на одежде, и они производят более яркую и красочную картинку. Какие они и как они работают? Рассмотрим подробнее!

Фото: Технология OLED обещает более тонкие, яркие и красочные телевизоры – даже с изогнутые экраны.Фотография изогнутого OLED-телевизора Samsung UHD, любезно предоставленная K & amacr; rlis Dambr & amacr; ns. опубликовано на Flickr под лицензией Creative Commons (CC BY 2.0).

Что такое светодиод?

Фото: светодиоды на электронной панели приборов. Они делают свет контролируемым движением электроны, а не нагревая нить накала. Вот почему светодиоды потребляют гораздо меньше энергии, чем обычные лампы.

светодиода (светодиоды) – миниатюрные цветные световые индикаторы. вы видите на электронных панелях приборов.Они намного меньше, больше энергоэффективен и надежнее старого образца раскаленный лампы. Вместо того, чтобы зажечь свет, нагревая проволочную нить, пока она светится добела (так работает обычная лампа), они светятся светится, когда электроны проходят через специально обработанные («легированные») твердые материалы, из которых они сделаны.

OLED – это просто светодиод где свет производится («излучается») органическими молекулами. Когда в наши дни люди говорят об органических вещах, они обычно относится к продуктам питания и одежде, произведенным в экологически чистых удобный способ без применения пестицидов.Но когда дело доходит до химия того, как сделаны молекулы, слово имеет полностью другое значение. Органические молекулы просто основаны на линии или кольца атомов углерода, включая такие обычные вещи, как сахар, бензин, спирт, дерево и пластмассы.

Как работает обычный светодиод?

Прежде чем вы сможете понять OLED, полезно понять, как обычный светодиод работает – так что вот краткое резюме. Возьмите две пластины полупроводника. материал (что-то вроде кремния или германия), немного богатый электроны (называемые n-типом) и один немного бедный электронами (если вы предпочитаю, это то же самое, что сказать, что он богат “дырами”, где электроны должны быть, что называется р-типом).Присоединяйтесь к n-типу и плиты p-типа вместе, и там, где они встречаются, вы получаете своего рода нейтральная, нейтральная земля, формирующаяся на стыке, где излишки электроны и дырки пересекаются и нейтрализуют друг друга. Сейчас же подключите электрические контакты к двум плитам и включите питание. Если соединить контакты в одну сторону, электроны текут через соединение. от богатых к бедным, в то время как дыры текут в другую сторону, и ток течет через соединение и через вашу цепь. Подключите контактирует в другую сторону, и электроны и дырки не пересекаются; ток вообще не течет.То, что вы здесь сделали, называется перекрестком диод: электронная улица с односторонним движением, пропускающая ток только в одном направлении. Мы объясним все это более ясно и много подробнее в нашей основной статье о диодах.

Рисунок: переходной диод позволяет току течь, когда электроны (черные точки) и дырки (белые точки) перемещаются через границу между полупроводниковым материалом n-типа (красный) и p-типа (синий).

Светодиод – это переходной диод с дополнительной функцией: он светится.Каждый раз электроны пересекают переход, они проникают в отверстия на другой стороне, высвободить излишек энергии и испустить быструю вспышку света. Все эти вспышки производят тусклое непрерывное свечение, при котором светодиоды известный.

Как работает OLED?

Artwork: Расположение слоев в простом OLED-экране.

Светодиоды

работают так же, как обычные диоды и светодиоды, но вместо использования слои полупроводников n-типа и p-типа, в них используются органические молекулы, чтобы произвести свои электроны и дырки.Сделан простой OLED до шести разных слоев. Сверху и внизу есть слои защитное стекло или пластик. Верхний слой называется уплотнением, а нижний слой – подложкой. Между этими слоями есть отрицательный вывод (иногда называемый катодом) и положительный вывод (называемый анодом). Наконец, между анод и катод – это два слоя, состоящие из органических молекул. называется эмиссионным слоем (где излучается свет, который находится рядом с катодом) и проводящий слой (рядом с анодом).

Типы OLED

Существует два разных типа OLED. Традиционные OLED-дисплеи используют небольшие органические молекулы осаждаются на стекле, чтобы произвести свет. Другой тип OLED использует большие пластиковые молекулы, называемые полимерами. Эти OLED-светодиоды называются светоизлучающие полимеры (LEP) или иногда полимерные светодиоды (PLED). Поскольку они напечатаны на пластике (часто с помощью модифицированная высокоточная версия струйного принтера), а не на стекла, они тоньше и гибче.

Фото: В органических светодиодах тонкие полимеры превращают электричество в свет.Полимеры также могут работать противоположным образом, преобразовывая свет в электричество, как в подобных полимерных солнечных элементах. Фото Джека Демпси любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL (Департамент США Энергия / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

Дисплеи

OLED могут быть построены различными способами. В некоторых дизайнах свет предназначен для выхода из стеклянного уплотнения вверху; другие отправляют свои свет через подложку внизу. Большие дисплеи тоже отличаются в том, как пиксели создаются из отдельных элементов OLED. В в некоторых – красный, зеленый и синий пиксели расположены рядом; в другие пиксели накладываются друг на друга, поэтому вы получаете больше пикселей, упакованных в каждый квадратный сантиметр / дюйм дисплея и выше разрешение (правда, дисплей соответственно толще).

Преимущества и недостатки OLED

Фото: телевизоры, компьютерные мониторы и мобильные устройства (ноутбуки и планшеты) постепенно становятся тоньше благодаря технологии OLED. Фотография любезно предоставлена ​​LG Electronics, опубликована на Flickr в 2009 году по лицензии Creative Commons License.

OLED-дисплеи

превосходят ЖК-дисплеи во многих отношениях. Их самое большое преимущество в том, что они тоньше (около 0,2–0,3 мм или около 8 тысячных дюйма по сравнению с к ЖК-дисплеям, которые обычно как минимум в 10 раз толще) и следовательно, легче и намного гибче. Они ярче и не нуждаются в подсветке, поэтому они потребляют гораздо меньше энергии, чем ЖК-дисплеи (которые означает более длительное время автономной работы портативных устройств, таких как мобильные телефоны и MP3-плееры). Если ЖК-дисплеи обновляются относительно медленно (часто проблема, когда дело доходит до быстро движущихся изображений, таких как как спорт по телевизору или в компьютерных играх), OLED-светодиоды срабатывают до 200 раз Быстрее.Они дают более естественные цвета (и настоящий черный) благодаря гораздо большему количеству больший угол обзора (в отличие от ЖК-дисплеев, где цвета темнеют и исчезнут, если вы посмотрите в одну сторону). Будучи намного проще, OLED должны в конечном итоге будет дешевле в производстве, чем ЖК-дисплеи (хотя они новее и дешевле хорошо принятая, технология в настоящее время намного дороже).

Что касается недостатков, одна из широко цитируемых проблем заключается в том, что OLED-дисплеи не работают так долго: деградация органических молекул означала, что ранние версии OLED, как правило, изнашиваются примерно в четыре раза быстрее, чем обычные ЖК-дисплеи или светодиодные дисплеи.Производители прилагают все усилия, чтобы решить это, и это намного меньшая проблема, чем раньше. Другой сложность в том, что органические молекулы в OLED очень чувствительны к воды. Хотя это не должно быть проблемой для отечественных товаров, таких как как телевизоры и домашние компьютеры, это может быть более сложной задачей в портативных устройствах, таких как мобильные телефоны.

Для чего используются OLED?

Фото: телевизоры и телефоны по-прежнему являются наиболее привычным применением OLED, но можно ожидать гораздо большего. за чем нужно следить, поскольку цены становятся все более конкурентоспособными по сравнению со старыми технологиями, такими как ЖК-дисплеи.Фотография изогнутого OLED-телевизора LG, любезно предоставленная K & amacr; rlis Dambr & amacr; ns. опубликовано на Flickr под лицензией Creative Commons (CC BY 2.0).

Технология OLED

все еще относительно новая по сравнению с аналогичными, давно зарекомендовавшими себя такие технологии, как LCD. Вообще говоря, вы можете использовать OLED-дисплеи. везде, где вы можете использовать ЖК-дисплеи, например, на экранах телевизоров и компьютеров и дисплеи MP3 и мобильных телефонов. Их тонкость, большая яркость, а лучшая цветопередача предполагает, что они найдут много других интересные приложения в будущем.Их можно использовать для изготовления недорогие, анимированные рекламные щиты, например. Или сверхтонкие страницы для электронных книг и журналов. Как насчет картин на стене? обновить с компа? Планшетные компьютеры со складными дисплеями, которые аккуратно превратить в карманные смартфоны? Или даже одежду с постоянно меняющейся цвета и узоры, подключенные к программному обеспечению визуализатора, запускаемому с вашего iPod!

Компания Samsung начала использовать технологию OLED в своих телевизорах еще в 2013 году, а также в своих смартфонах Galaxy. в следующем году.Apple, изначально доминирующая на рынке смартфонов, до недавнего времени сильно отставал в технологии OLED. В 2015 году после нескольких месяцев слухов были выпущены долгожданные Apple Watch с OLED-дисплеем. Поскольку он был приклеен к высокопрочной стекло, Apple, по-видимому, меньше интересовала гибкость OLED, чем что они тоньше (оставляя место для других компонентов) и потребляют меньше энергии, чем ЖК-дисплеи, предлагая значительно более длительный срок службы батареи. В 2017 году iPhone X стал первый смартфон Apple с OLED-дисплеем.Несмотря на ажиотаж, потребители меньше энтузиазма по поводу мобильных телефонов с OLED-экранами, отчасти потому, что ЖК-дисплеи по-прежнему значительно дешевле.

Кто изобрел OLED?

Органические полупроводники были открыты в середине 1970-х годов Аланом Хигером, Аланом МакДиармидом и Хидеки Ширакавой, которые разделили Нобелевскую премию по химии в 2000 году за свою работу. Первый эффективный OLED, описываемый как «новое электролюминесцентное устройство … созданный с использованием органических материалов в качестве излучающих элементов», был разработан Чинг Тангом и Стивеном Ван-Слайком, которые тогда работали в исследовательских лабораториях Eastman Kodak в 1987 году.Их работа, хотя и новая, основана на более ранних исследованиях электролюминесценции, о которой впервые сообщил в органических молекулах французский физик Андре Бернаноз в 1950-х годах. К 1970 году Дигби Уильямс и Мартин Шадт сумели создать то, что они назвали «простым органическим электролюминесцентным диодом» с использованием антрацена, но только после работы Танга и Ван Слайка в 1980-х годах технология OLED стала по-настоящему практичной.

Как работают органические светодиоды

OLED ( Organic Light-Emitting Diode ) похож на светодиод; однако OLED имеет излучающий электролюминесцентный слой пленки, состоящий из органических молекул.Свет излучается, когда электрический ток проходит через органические молекулы. Итак, почему бы вам выбрать OLED вместо LCD (жидкокристаллический дисплей) или VFD (вакуумный флуоресцентный дисплей)? Что ж, отвечая на ваш вопрос, OLED тоньше и имеет лучший дисплей. OLED-дисплей имеет более яркий, более контрастный дисплей, более быстрое время отклика, более широкие углы обзора и меньшее энергопотребление. OLED-дисплей
Что составляет OLED?

OLED состоит из 6 слоев, каждый из которых играет важную роль в создании хорошо структурированного и энергоэффективного OLED:

1. Уплотнение: Стеклянная пластина
2. Катод: Отрицательно заряженный электрод (притягивает катионы)
3. Эмиссионный слой: Состоит из органических молекул или полимеров, переносящих электроны от катодного слоя
4. Проводящий слой: Состоит из органических молекул или полимеров, переносящих отверстия из анодного слоя
5. Анод: Положительно заряженный электрод (притягивает электроны или анионы)
6. Подложка: Стеклянная нижняя пластина

Как светодиоды излучают свет?

Для излучения света OLED необходимо подать электрический ток на анодный и катодный слои. Энергия проходит от катодного слоя через органический материал (излучающий и проводящий слой) к анодному слою. Ток отдает электроны излучающему слою и удаляет электроны из проводящего слоя. Удаление электронов оставляет дыры в проводящем слое, которые необходимо повторно заполнить электронами. Чтобы рекомбинировать с электронами, дырки переходят из проводящего слоя в заполненный электронами излучающий слой. Когда электроны заполняют эти отверстия, высвобождается дополнительная энергия, которая производит яркий электролюминесцентный свет, который виден через самый внешний слой стекла (подложка и уплотнение).

Вместо подсветки, как в светодиодах, дисплей OLED самосветится из-за своего органического материала. Из-за отсутствия подсветки OLED-светодиоды значительно тоньше стандартных модулей ЖК-дисплея или VFD.

Типы OLED и их использование

Существуют различные типы OLED, такие как OLED с пассивной матрицей, OLED с активной матрицей, прозрачные OLED, OLED с верхним светом, складные OLED и белые OLED.

OLED с пассивной матрицей (PMOLED) имеют анодные полосы, которые расположены перпендикулярно катодным полосам.Это конкретное пересечение составляет пиксели, излучающие свет. Яркость каждого пикселя пропорциональна величине приложенного тока. Однако для подачи тока на выбранные полосы анодов и катодов необходима внешняя схема. Эта внешняя схема заставляет PMOLED потреблять больше энергии, чем другие типы OLED. PMOLED подходят для текста, значков и небольших экранов (например, сотовых телефонов).

PMOLED Структура OLED с активной матрицей (AMOLED)
имеют тонкопленочный транзистор (TFT) под анодным слоем, который образует матрицу.Массив TFT определяет, какие пиксели включаются для формирования изображения. Матрицы TFT требуют меньше энергии, чем внешние схемы, поэтому AMOLED потребляют меньше энергии, чем PMOLED. AMOLED более эффективны для больших дисплеев и видео (потому что у них более высокая частота обновления). AMOLED обычно используются для компьютерных мониторов, экранов телевизоров и электронных вывесок / рекламных щитов. Структура AMOLED
Прозрачные OLED-светодиоды построены только из прозрачных материалов, таких как подложка, катод и анод.Когда OLED выключен, он прозрачен до 85%, но после включения OLED свет может проходить в обоих направлениях. Прозрачные OLED-светодиоды также могут быть пассивными или активными. Прозрачные OLED-дисплеи используются для отображения на лобовом стекле, таких как Google Glass или самолеты. Эти дисплеи называются хедз-ап дисплеями, потому что пользователь может смотреть вперед, вместо того, чтобы постоянно смотреть вверх и вниз между проходом впереди и приборной панелью. Проекционный дисплей Прозрачная структура OLED OLED-структура с верхним излучением

OLED с верхним излучением имеют подложку, которая может быть непрозрачной или отражающей.Этот тип OLED лучше всего работает с активной матрицей. Основное применение OLED-дисплеев с верхним излучением – смарт-карты (также известные как карты с микропроцессорным чипом).

Складные OLED-светодиоды состоят из гибкой металлической фольги или пластика для подложки. Складные OLED-дисплеи очень легкие и прочные, что помогает предотвратить поломку устройств, в которых они находятся. Некоторые компании, производящие сотовые телефоны, начали включать в свои устройства складные OLED-дисплеи.

Белые OLED-светодиоды излучают белый свет, который ярче и более энергоэффективен, чем свет, излучаемый люминесцентными лампами.Использование белых органических светодиодов в домах и зданиях – шаг, который может помочь сократить расходы на электроэнергию.

Плюсы и минусы OLED

Плюсы
Создает все цвета / яркие изображения
Широкий угол обзора (почти 90 °)
Низкое энергопотребление (при просмотре более темных цветов)
Быстрое время отклика

Минусы
Некоторые OLED чувствительны к влаге
Ограниченный срок службы (в основном из-за чувствительности к влаге)
Повышенное энергопотребление (при просмотре более ярких цветов)
Продолжительное воздействие УФ-света может повредить OLED

Обзор OLED и основная информация об OLED

Что такое OLED?

OLED (Органические светоизлучающие диоды) – это плоская светоизлучающая технология, созданная путем размещения ряда органических тонких пленок между двумя проводниками. При подаче электрического тока излучается яркий свет. OLED – это излучающие дисплеи, для которых не требуется подсветка, поэтому они тоньше и эффективнее ЖК-дисплеев (для которых требуется белая подсветка).

OLED-дисплеи не просто тонкие и эффективные – они обеспечивают лучшее качество изображения, а также их можно сделать прозрачными, гибкими, складными и даже сворачиваемыми и растягиваемыми в будущем. OLED – это будущее дисплейных технологий!

OLED по сравнению с ЖК-дисплеем

OLED-дисплей имеет следующие преимущества перед ЖК-дисплеем:

• Улучшенное качество изображения – лучшая контрастность, более высокая яркость, более полный угол обзора, более широкий цветовой диапазон и гораздо более высокая частота обновления.
• Низкое энергопотребление.
• Более простой дизайн, обеспечивающий ультратонкие, гибкие, складные и прозрачные дисплеи
• Повышенная долговечность – OLED-дисплеи очень долговечны и могут работать в более широком диапазоне температур

Будущее – гибкие и прозрачные OLED-дисплеи

Как мы уже говорили, OLED-светодиоды можно использовать для создания гибких и прозрачных дисплеев. Это довольно интересно, поскольку открывает целый мир возможностей:

• Изогнутые OLED-дисплеи, размещенные на неплоских поверхностях
• Носимые OLED-светодиоды
• Складные OLED-светодиоды и раскладывающиеся OLED-светодиоды, которые можно использовать для создания новых мобильных устройств
• Прозрачный OLED-светодиоды, встроенные в окна или лобовые стекла автомобилей
• И многие другие, которые мы даже не можем себе представить сегодня…

Гибкие OLED-дисплеи уже много лет на рынке (в смартфонах, носимых и других устройствах), и в 2019 году мы наконец увидели первые складные устройства, такие как Samsung Galaxy Fold и Huawei Mate X – Оба смартфона открываются, чтобы стать планшетными устройствами со складными OLED-экранами. В 2019 году LG также анонсировала первый в мире раскладной OLED-телевизор – 65-дюймовый OLED-телевизор R, который может быть установлен в его основу!

Как работают OLED?

OLED создается путем размещения ряда органических тонких пленок между двумя проводниками.При подаче электрического тока излучается яркий свет. Щелкните здесь, чтобы получить более подробный обзор технологии OLED.

Так что же органического в OLED?

OLED-светодиоды являются органическими, потому что они сделаны из углерода и водорода. Нет никакой связи с органическими продуктами питания или сельским хозяйством – хотя OLED очень эффективны и не содержат вредных металлов – так что это настоящая зеленая технология.

Где я могу найти OLED-дисплей сегодня?

OLED сегодня используются в мобильных телефонах, цифровых камерах, гарнитурах виртуальной реальности, планшетах, ноутбуках и телевизорах.В 2018 году было произведено более 500 миллионов AMOLED-экранов – в основном для удовлетворения спроса со стороны производителей мобильных телефонов. Ведущим производителем AMOLED-дисплеев является Samsung Display, и в большинстве современных телефонов премиум-класса используются жесткие и гибкие OLED-дисплеи. Apple, например, использует гибкий AMOLED в своем iPhone XS 2018 года – 5,8-дюймовую OLED-панель 1125×2436 от SDC, такой же дисплей, как у iPhone X AMOLED. IPhone XS Max оснащен большим 6,5-дюймовым гибким AMOLED-дисплеем 1242×2688. Эксперты по дисплею говорят, что iPhone XS Max Display – лучший дисплей для смартфонов в мире.

OLED-светодиоды используются сегодня в мобильных устройствах, потому что они тонкие, эффективные, гибкие и яркие. OLED-дисплеи имеют более высокую цену по сравнению с ЖК-дисплеями, но компании используют эти дисплеи все больше и больше по мере роста производительности и снижения цен. Вот наш список продуктов и гаджетов с OLED-дисплеями. Если вы хотите внедрить OLED-дисплей в свое собственное устройство, наш OLED-рынок – это самый полный в мире каталог OLED-дисплеев.

OLED-телевизоры

OLED – лучшая технология отображения – и действительно, OLED-панели сегодня используются для создания самых потрясающих телевизоров – с наилучшим качеством изображения в сочетании с самыми тонкими наборами. И это только начало, так как в будущем OLED позволит использовать большие съемные и прозрачные телевизоры!

В настоящее время единственной компанией, производящей панели для OLED-телевизоров, является LG Display. Корейский производитель дисплеев производит 55-дюймовые, 65-дюймовые и 77-дюймовые OLED-панели 4K (в 2019 году он также начнет производить 88-дюймовые панели – в дополнение к раскладывающимся OLED-телевизорам), предлагая их производителям телевизоров. Неудивительно, что LG Electronics является ведущим производителем OLED-телевизоров, но другие компании, такие как Panasonic, Sony, Philips и другие, также предлагают OLED-телевизоры на основе панелей LG.

LG предлагает широкий выбор OLED-телевизоров, от «базового» (но все же премиального) OLEDB8 до первоклассного OLEDW8 в стиле обоев. Обзоры современных OLED-телевизоров были впечатляющими: большинство обозревателей и потребителей считают, что OLED-телевизоры предлагают лучшее качество изображения! Линейка OLED-телевизоров LG 2019 года включает в себя большой 88-дюймовый 8K OLED Z9 и выкатной 65-дюймовый Signature OLED R.

Недостатки

OLED

OLED не идеальны. Во-первых, производство OLED обходится дороже, чем производство ЖК-дисплеев – хотя мы надеемся, что это изменится в будущем, поскольку OLED-светодиоды потенциально могут быть даже дешевле ЖК-дисплеев из-за их простой конструкции (некоторые считают, что будущие OLED-светодиоды будут напечатаны с использованием простых струйных технологий).

OLED имеют ограниченный срок службы (на самом деле, как и любой дисплей), что было серьезной проблемой несколько лет назад. Но прогресс был постоянным, и сегодня это почти не проблема. Сегодня OLED служат достаточно долго, чтобы их можно было использовать в мобильных устройствах и телевизорах. OLED также могут вызывать проблемы под прямыми солнечными лучами из-за их эмиссионной природы. Но компании работают над его улучшением, и новые AMOLED-дисплеи (такие как Super AMOLED и Super AMOLED Plus от Samsung и CBD-дисплеи от Nokia) в этом отношении неплохие – некоторые даже считают их лучше ЖК-дисплеев.

OLED белое освещение

OLED можно использовать для создания отличного источника света. OLED-светодиоды обеспечивают рассеянное освещение и могут быть гибкими, эффективными, легкими, тонкими, прозрачными, настраиваемыми по цвету и т. Д. OLED, вероятно, будут использоваться в совершенно новых конструкциях освещения.

Компании по всему миру, включая LG, OSRAM, GE, Lumiotec, Pioneer и другие, работают над OLED-освещением. Многие компании уже предлагают образцы и мелкосерийные панели, но цены все еще очень высоки, поскольку объем производства невелик.

О OLED-Info.com

Основанная в 2004 году, OLED-Info является ведущим интернет-порталом OLED, предоставляющим ежедневные новости, ресурсы и услуги для индустрии и сообщества OLED. Ознакомьтесь с картой сайта OLED-Info, чтобы просмотреть полный список ресурсов и статей по OLED. Вот еще немного информации о нас.

Вы также можете посетить нашу страницу в Facebook, подписаться на нас в Twitter. Не забудьте подписаться на нашу ежемесячную новостную рассылку, если хотите оставаться в курсе OLED-экранов!

Дополнительная литература

Преимущества и недостатки OLED | HowStuffWorks

В настоящее время ЖК-дисплей используется в небольших устройствах, а также в широкоэкранных телевизорах.Обычные светодиоды часто образуют цифры на цифровых часах и других электронных устройствах. OLED-светодиоды обладают множеством преимуществ перед ЖК-дисплеями и светодиодами:

• Пластиковые органические слои OLED на тоньше, легче и гибче , чем кристаллические слои в светодиодах или ЖК-экранах.
• Поскольку светоизлучающие слои OLED легче, подложка OLED может быть гибкой вместо жесткой. Подложки OLED могут быть пластиковыми, а не стеклянными, используемыми для светодиодов и ЖК-дисплеев.
• OLED-светодиоды на ярче светодиодов. Поскольку органические слои OLED намного тоньше, чем соответствующие слои неорганических кристаллов светодиода, проводящие и эмиссионные слои OLED могут быть многослойными. Кроме того, для светодиодов и ЖК-дисплеев требуется стекло для поддержки, а стекло поглощает немного света. Для OLED не требуется стекло.
• OLED не требуют подсветки, как ЖК-дисплеи (см. Как работают ЖК-дисплеи). ЖК-дисплеи работают, выборочно блокируя области подсветки, чтобы создавать изображения, которые вы видите, в то время как OLED-дисплеи сами генерируют свет.Поскольку для OLED-дисплеев не требуется подсветка, они потребляют гораздо меньше энергии, чем ЖК-дисплеи (большая часть мощности ЖК-дисплея идет на подсветку). Это особенно важно для устройств с батарейным питанием, таких как сотовые телефоны.
• OLED-светодиоды проще в производстве, и их можно делать большего размера. Поскольку OLED-дисплеи по сути являются пластиками, их можно делать большими тонкими листами. Вырастить и отложить такое количество жидких кристаллов намного сложнее.
• OLED имеют больших полей зрения , около 170 градусов.Поскольку ЖК-дисплеи блокируют свет, им присуще препятствие для просмотра под определенными углами. OLED-светодиоды излучают собственный свет, поэтому имеют гораздо более широкий диапазон обзора.

Проблемы с OLED

OLED кажется идеальной технологией для всех типов дисплеев, но у него также есть некоторые проблемы:

• Срок службы – В то время как красные и зеленые OLED-пленки имеют более длительный срок службы (от 46 000 до 230 000 часов), синие органические пленки в настоящее время имеют гораздо более короткий срок службы (примерно до 14 000 часов [источник: OLED-Info.com]).
• Производство – Производственные процессы сейчас дороги.
• Вода – Вода может легко повредить OLED-светодиоды.

В следующем разделе мы поговорим о некоторых текущих и будущих применениях OLED.

Что такое OLED и что он может сделать для вашего телевизора?

Изогнутые OLED-дисплеи LG позволяют создавать впечатляющие дизайны.

Сара Тью / CNET

Все современные телевизоры используют одну из двух основных технологий отображения: LCD и OLED. Подавляющее большинство из них – это ЖК-дисплеи, и только некоторые новейшие телевизоры от LG и Sony оснащены OLED-дисплеями. Хотя ЖК-дисплеи могут быть нормой, OLED-телевизоры в целом предлагают лучшее качество изображения, хотя и по более высокой цене.

Вы, наверное, слышали, что OLED обсуждали, когда дело касается дисплеев мобильных телефонов. В топовых моделях от Apple, Samsung, Google и других используются OLED-экраны.Это похоже на технологию OLED в телевизорах, хотя и не совсем то же самое.

Чем OLED отличается от ЖК-дисплеев, которые можно найти в большинстве домов? Как они создают более привлекательные изображения? Почему они такие дорогие? Читай дальше.

---

CNET Now

Все последние технические новости доставляются на ваш почтовый ящик. Это бесплатно!

---

Органический контраст

OLED – органический светоизлучающий диод. Каждый пиксель на OLED-дисплее сделан из материала, который светится, когда вы ударяете его электричеством.Похоже на нагревательные элементы в тостере, но с меньшим нагревом и лучшим разрешением. Этот эффект называется электролюминесценцией, что является одним из тех восхитительных слов, которые велики, но на самом деле имеют смысл: «электро» для электричества, «люмин» для света и «escence» для, ну, в основном, «сущность».

Что такое «органическая» часть? Конкретные электролюминесцентные материалы, используемые в OLED-дисплеях, представляют собой органические соединения, что означает, что они содержат углерод и некоторые другие ингредиенты. Для каждого цвета требуются разные органические соединения (хотя это не обязательно цвета, которые вы видите на экране телевизора – подробнее об этом позже).

Это означает, что каждый крошечный пиксель OLED на экране создает свет в зависимости от того, какой электрический ток вы ему посылаете. Много тока, много света. Нет тока, нет света. И это один из ключей к отличному качеству изображения OLED.

Маркетинг OLED-телевизоров часто заявляет о «бесконечных» коэффициентах контрастности, и хотя это может звучать как типичная гипербола, это один из крайне редких случаев, когда такие утверждения действительно верны. Поскольку OLED может воспроизводить идеальный черный цвет, вообще не излучающий света, его коэффициент контрастности (выраженный как самый яркий белый, разделенный на самый темный черный) технически бесконечен.А коэффициент контрастности, пожалуй, самый важный аспект качества изображения.

Освещение OLED-телевизоров :

• Чрезвычайно темные оттенки черного
• Отсутствие «засветки» вокруг ярких объектов на темном фоне
• Лучший коэффициент контрастности среди всех существующих дисплеев
• Не такой яркий, как большинство ЖК-дисплеев
• В настоящее время только производится от LG Display, хотя продается LG и Sony (и другими брендами за пределами США).

OLED по сравнению с ЖК-дисплеем

OLED – единственная технология, которая позволяет получать абсолютно черный и чрезвычайно яркий белый цвет на попиксельной основе.LCD определенно не может этого сделать, и даже хваленая, любимая, давно ушедшая из жизни плазменная панель не могла сделать абсолютно черный цвет.

Почему ЖК-дисплей не может этого сделать? Жидкий кристалл, из которого состоит ЖК-дисплей, блокирует только свет, создаваемый его подсветкой. Это как положить солнцезащитные очки перед свечой. Даже самые лучшие ЖК-дисплеи не могут полностью блокировать весь свет, поэтому, чтобы получить эти чернильные черные цвета, как в кинотеатре, вы должны выключить подсветку («свеча» в этой аналогии).

Сара Тью / CNET

В большинстве ЖК-дисплеев вся подсветка работает как единое целое, затемняя весь экран (если это так).ЖК-дисплеи со светодиодной подсветкой с локальным затемнением намного лучше, но все же независимо затемняют и осветляют только относительно большие «зоны» экрана. В OLED-телевизорах «затемнение» работает попиксельно. Таким образом, в то время как лучшие светодиодные ЖК-дисплеи с локальным затемнением могут иметь несколько десятков, несколько сотен или до 1000 зон затемнения на экране, 4K OLED-телевизор имеет более 8 миллионов – по одной на каждый пиксель. Ни один ЖК-дисплей не имеет такого контроля над яркостью каждого пикселя, как OLED-телевизор.

OLED, тем не менее, не обладает такой яркостью, как у лучших ЖК-телевизоров текущего поколения.Они по-прежнему очень яркие и имеют лучший черный цвет для лучшего коэффициента контрастности, но в хорошо освещенной комнате или под прямыми солнечными лучами вы сможете лучше видеть ЖК-дисплей. Благодаря этому лучшему коэффициенту контрастности в большинстве других ситуаций или в комнате с занавесками, телешоу и фильмы – все от стандартной четкости до высокой четкости и 4K с расширенным динамическим диапазоном – все действительно популярно.

Желтый плюс синий превращается в зеленый (а также красный, голубой и пурпурный)

В настоящее время все OLED-телевизоры производятся LG, и то, как они их делали, довольно необычно.Все телевизоры для создания изображений, которые вы смотрите, используют красный, зеленый и синий, смешанные вместе, чтобы создать все цвета радуги (ну, не совсем всех цветов, но большинство). Для создания цветного света ЖК-дисплеи используют цветные фильтры RGB, в то время как плазма использует люминофор RGB, а недолговечные OLED-телевизоры Samsung (и все их телефоны с OLED-экранами) используют красные, зеленые и синие OLED-элементы.

OLED от LG использует только два цвета: сэндвич из синего и желтого материалов OLED. Затем, используя цветные фильтры, желтый и синий свет фильтруются, чтобы создать красный, зеленый и синий.Чтобы добавить немного яркости, также есть чистый «белый» элемент. Будет намного проще, если я покажу вам:

Шаги по созданию изображения с помощью OLED от LG.

Желтый материал OLED создает желтый (т.е. красный и зеленый) свет. В сочетании с синим (1) это создает «белый» свет (2). С помощью цветных фильтров (3) создается желаемый цвет субпикселя (включая прозрачный / белый) (4).

Джеффри Моррисон / CNET

Хотя это кажется странным и запутанным, очевидно, что это работает, поскольку LG – единственная компания, которая успешно продала широкоэкранные OLED-телевизоры в любых количествах.Это потому, что его производство более рентабельно (здесь ключевое слово «больше»).

Очевидные недостатки, такие как светоотдача и точность цветопередачи, не кажутся проблемой. Конечно, они не такие яркие, как самые яркие ЖК-дисплеи, но они все равно очень яркие, а текущие модели имеют такую ​​же цветовую насыщенность, как и лучшие ЖК-дисплеи.

Сейчас играет: Смотри: Обзор телевизора LG B9 OLED: это высококачественный телевизор 2019 года выпуска…

3:45

Burn-in

Если говорить о очевидных недостатках, вот еще один: выгорание. Или, по крайней мере, возможность пригорания. Выгорание – это когда область экрана не может давать такое же количество света, как остальная часть. Он существенно более изношен, чем остальные. Этот участок может выглядеть так, как будто он имеет небольшую тень, или, в крайнем случае, вы можете различить форму того, что выгорело.Например, при смене канала может быть видно нечеткое остаточное изображение логотипа канала новостной станции.

OLED-телевизоры подвержены выгоранию, но во всех случаях, кроме самых крайних, то, что вы увидите, более точно описывается как «остаточное изображение». Остаточное изображение исчезает после просмотра чего-либо еще в течение нескольких минут. Выгорание является постоянным и произойдет только в том случае, если, скажем, вы будете смотреть только один канал по 8 часов в день каждый день. Если вы используете телевизор для просмотра различного контента (т.е., более одного канала), все должно быть в порядке.

Вот часть экрана OLED-телевизора LG C8 2018 года с серым тестовым шаблоном после 5 часов просмотра CNN в самом ярком (ярком) режиме. Это одно и то же изображение, но мы обвели раздел с логотипом справа, чтобы выделить его. Чтобы лучше видеть, увеличьте яркость экрана и найдите прямоугольную форму. Лично он более заметен в темной комнате, но гораздо менее заметен на движущихся изображениях, чем на тестовом шаблоне. Поскольку оно исчезло после запуска программы LG Pixel Refresher, это пример того, что изображение остается, а не выгорает.

Сара Тью / CNET

Мы не думаем, что выгорание станет проблемой для большинства людей, поэтому мы по-прежнему рекомендуем OLED-телевизоры людям, которые ищут наилучшее качество изображения. Если вам интересно узнать о выгорании и остаточном изображении, ознакомьтесь с выгоранием OLED-экрана: что вам нужно знать.

Срок службы

Еще один частый вопрос, который я задаю об OLED-телевизорах, – это их срок службы. Синий OLED-материал всегда был менее долговечным, чем другие «разновидности» OLED.Но ждать! Я слышу, как вы восклицаете. Разве это не означало бы, что весь телевизор LG вымрет с более высокой скоростью синего, поскольку каждый пиксель включает синий? Очевидно, сочетание синего OLED с желтым, как это сделала LG, обеспечивает преимущества в долговечности.

По словам представителя LG: «Мы обеспечили срок службы OLED-телевизоров более 50 000 часов, что в целом больше, чем у обычных телевизоров». Итак, если вы смотрите телевизор шесть часов в день, это более 22 лет использования.

По крайней мере, так долго они ожидают, что панель прослужит.На большинстве современных телевизоров любой техники именно блок питания умирает задолго до панели. Не говоря уже о том, что телевизор, купленный сегодня, вероятно, не сможет ни к чему быть подключен через 22 года (точно так же, как телевизоры 1994 года устарели сегодня). Но это для другой статьи.

Будущее

Как и в случае с любой другой технологией, мы увидим более крупные, дешевые и лучшие OLED от LG, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. LG уже показала OLED-телевизоры, которые сворачиваются, а также впечатляющие и огромные модели 8K.

Samsung на короткое время продавала OLED-телевизоры, но фактически уступила пространство OLED-телевизоров LG. Ходят слухи, что в ближайшем будущем они могут измениться, но пока это все еще игра LG. Sony покупает OLED-панели у LG и вносит в них свою собственную обработку и дизайн. За пределами США такие же компании, как Panasonic и Philips.

Два пузырька с фотолюминесцентными квантовыми точками рядом с прототипом синей фотоэлектролиминесцентной КТ.

Nanosys – Аманда Карпентер и Олег Грачев

Одна из самых интересных современных ЖК-технологий – это квантовые точки.Эти микроскопические частицы светятся определенным цветом, когда вы даете им энергию. Многие новые телевизоры имеют люминесцентную версию photo с точками, которые светятся определенным цветом при попадании света (обычно это свет от светодиодной подсветки). Они помогают светодиодным ЖК-дисплеям получать более глубокие цвета, необходимые для широкого цветового охвата и высокого динамического диапазона (HDR).

Чуть дальше по дороге – электролюминесцентная версия этой технологии. Полностью отсутствует светодиодная подсветка; просто пиксели из квантовых точек.Эти дисплеи с квантовыми точками прямого обзора, если хотите, «QLED», должны предлагать все преимущества OLED по еще более низким ценам. Это то, чем занимается Samsung, поскольку не может заставить OLED работать на экранах больших размеров.

Возможно, самое интересное, это не взаимоисключающие технологии. Квантовым точкам (фотолюминесцентной версии) все равно, какой свет вы им даете. Таким образом, у вас может быть материал OLED, создающий один цвет света, а квантовые точки создают другие цвета (вместо цветовых фильтров).Может, это будет QOLED («Куох-свинец»)? Q-DOLED («Que-doh-lead»)?

В любом случае, посмотрим.

В ближайшем будущем появится мини-светодиод. Хотя здесь все еще используется ЖК-слой, существует гораздо больше светодиодов, создающих свет. Большинство ЖК-дисплеев с локальным затемнением (то есть практически все ЖК-дисплеи высокого класса, представленные сегодня на рынке) имеют несколько сотен светодиодов. Первый мини-светодиод TCL 8-й серии насчитывает 25000 светодиодов. В результате получается изображение, которое намного ближе к OLED, без надбавки к цене этой технологии.Увидим ли мы больше мини-светодиодов в будущем? Наверное, по крайней мере, до тех пор, пока мы не получим MicroLED, это совершенно другая технология, причем еще более крутая.

Итог

OLED-дисплеи дороги, но их падение в цене по сравнению с тем, что было всего несколько лет назад, является значительным. Это несколько выровнялось, но взамен они стали еще лучше, с более высокой яркостью и более широкой цветовой гаммой.

За прошедшие годы мы рассмотрели несколько моделей OLED, и они неизменно дают фантастические изображения.Они регулярно выбираются CNET за лучшее качество изображения в году.

Хотели бы мы, чтобы они были еще дешевле и производились более чем одной компанией? Абсолютно. А до тех пор они обязательно сделают прекрасные снимки.

---

Есть вопрос для Джеффа? Во-первых, ознакомьтесь со всеми другими статьями, которые он написал, на такие темы, как почему вам не следует покупать дорогие кабели HDMI, объяснения разрешения телевизора, как работает HDR и многое другое.

Остались вопросы? Напишите ему в Твиттере @TechWriterGeoff, а затем посмотрите его фотографии из путешествий в Instagram.Он также считает, что вам стоит посмотреть его научно-фантастический бестселлер и его продолжение.

.