50 |
H A R D W A R E Ú Â ı Ì Ó Î Ó „ Ë Ë |
|
|
еУМЛЪУ ˚ Б‡‚Ъ ‡¯МВ„У
‰Ìfl
O L E D - д и с п л е и
Органические светодиоды постепенно меняют цифровой мир. Пока, правда, их используют лишь для изготовления дисплеев небольших размеров. Вместе с тем, эта технология способна совершить настоящую революцию в мире мониторов.
ВIT-отрасли совершается переворот, однако общественность пока что этого не замечает. То, над чем
корпят ученые в своих лабораториях, существенно облегчит условия работы всех компьютерных пользователей. Речь идет о технологии OLED — Organic Light Emitting Diode (создании дисплеев нового поколения на основе органических светоизлучающих диодов).
Органические светодиоды таят в себе такой огромный потенциал, что изготовленные с их помощью дисплеи превзойдут по качеству все, что есть в данном секторе на сегодняшний день, и в
сравнении с ними даже современные |
|
высококачественные TFT-дисплеи бу- |
|
дут смотреться простенькими игрушка- |
|
ми. Качество изображения OLED-дис- |
|
плеев попросту не сравнимо с совре- |
|
менными мониторами. Привлекатель- |
|
ность новой технологии состоит еще и |
|
в том, что сочность, яркость и резкость |
|
изображения подняты на совершенно |
|
новый уровень, угол обзора составляет |
|
практически 180°. Очень быстро про- |
|
исходит и регенерация изображения: |
|
смена кадров может осуществляться в |
|
100–1000 раз быстрее, чем на жидко- |
|
кристаллическом дисплее. |
» |
C H I P |
Ä Ç É ì ë í |
2 0 0 3 |
O L E D - ‰ Ë Ò Ô Î Â Ë |
51 |
» Наряду с этими радикальными улуч- |
принцип работы OLED-мониторов ос- |
лимеры светятся ярче, чем дисплеи, со- |
|||||||||||
шениями новая технология обеспечива- |
тается неизменным: активный материал |
зданные по LCD-технологии. «Лабора- |
|||||||||||
ет и другие важные потребительские |
под воздействием электрического тока |
торные разработки OLED-технологии |
|||||||||||
свойства: низкий уровень потребляемой |
начинает светиться. Подходящими ма- |
шагнули намного дальше, чем об этом |
|||||||||||
энергии, малый вес дисплеев, их невос- |
териалами, которые обладают так назы- |
известно широкой общественности», — |
|||||||||||
приимчивость к вибрации и сотрясени- |
ваемым люминесцентным эффектом, |
заявляет профессор эксперименталь- |
|||||||||||
ям — то, что необходимо портативным |
являются органические микромолекулы |
ной физики Маркус Шверер из Фраун- |
|||||||||||
устройствам. Но и это еще не все: благо- |
(технология OLED), напыленные по- |
гоферовского института. Долгое время |
|||||||||||
даря полимерной основе, которая изги- |
слойно на матрицу, а также длинные це- |
было непонятно, можно ли с помощью |
|||||||||||
бается в любом направлении, дисплею |
почки полимеров (технология LEP — |
разработанных методов создавать дис- |
|||||||||||
можно придать любую форму, размес- |
Light Emitting Polymer). В обоих случаях |
плеи больших размеров. Теперь же со- |
|||||||||||
тить его на любой поверхности. В пер- |
молекулы пигмента возбуждаются и из- |
вершен очередной прорыв, и ученым |
|||||||||||
спективе компьютерные мониторы ста- |
лучают свет, причем каждый OLED-пик- |
удалось создать первый OLED-мони- |
|||||||||||
нут намного тоньше, чем самый тонкий |
сель светится самостоятельно. Пожира- |
тор большого |
размера. |
Профессор |
|||||||||
современный TFT-монитор. |
ющие энергию источники освещения |
Шверер авторитетно заявляет, что «это |
|||||||||||
|
(как, например, у TFT-дисплеев) новым |
лучший монитор из тех, что мне прихо- |
|||||||||||
ëÓ ÒÍÓ ÓÒÚ¸˛ Ò‚ÂÚ‡ |
мониторам уже не нужны. Это позволяет |
дилось видеть до настоящего времени». |
|||||||||||
Открытие специалистов Kodak породи- |
сделать их легкими и тонкими. |
Помимо этого, ученые работают над |
|||||||||||
ло настоящую гонку за создание дисплея |
Со времени открытия |
физического |
проблемой |
равномерного |
напыления |
||||||||
будущего. Перечень фирм, работающих |
эффекта свечения органических ве- |
полимеров |
на |
большие поверхности |
|||||||||
в этом направлении, напоминает знаме- |
ществ созданные на основе OLED- |
(технология LEP). С помощью данного |
|||||||||||
нитый справочник «Желтые страницы». |
технологии устройства |
развивались |
метода намного проще и дешевле со- |
||||||||||
Наряду с исследовательскими лаборато- |
очень быстро. Уже первые образцы но- |
здавать дисплеи на основе пассивной |
|||||||||||
риями таких гигантов, как Kodak, Sony, |
вых дисплеев имели яркость 150 кд/см2 |
матрицы, чем применяя органические |
|||||||||||
Toshiba, Sanyo, Xerox и Philips, над созда- |
и контраст 100:1. Можно считать, что |
микромолекулы. |
|
|
|
||||||||
нием удивительных дисплеев будущего |
сегодня началась эра новых дисплеев, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
работают и другие научно-исследова- |
которые в будущем заменят современ- |
иУ‚У‰ ‰Оfl УФЪЛПЛБП‡ |
|||||||||||
тельские центры во всем мире. |
ные высококачественные TFT-монито- |
Целью разработок ученых является не |
|||||||||||
Огромный интерес к данной проблеме |
ры. На смену еле светящимся лаборатор- |
только создание компьютерных монито- |
|||||||||||
основан на точных расчетах. Так, марке- |
ным образцам приходят яркие панели, |
ров, но и индикаторов для различных |
|||||||||||
тологи предсказывают, что объем про- |
мощность излучения которых достигает |
бытовых приборов — холодильников, |
|||||||||||
даж OLED-мониторов уже в 2005 году |
200 000 кд/м2. Без темных очков на них |
пылесосов или стиральных машин. |
|||||||||||
составит более €3 млрд, а к 2010 году он |
смотреть уже опасно. |
|
|
Пока что препятствием на пути к се- |
|||||||||
возрастет до 20 млрд. |
«Кто хоть однажды видел новый дис- |
рийному производству является слож- |
|||||||||||
Пока же в лабораториях ведутся рабо- |
плей, понимает, почему мы инвестируем |
ность напыления органических моле- |
|||||||||||
ты по совершенствованию новой техно- |
в них», — заявляют представители ком- |
кул. Дорогостоящие установки конвей- |
|||||||||||
логии: изучаются возможности приме- |
пании Osram Opto Semiconductors. |
ерного типа для напыления плюс необ- |
|||||||||||
нения различных материалов и способов |
При напряжении электрического то- |
ходимость поддержания стерильной чи- |
|||||||||||
их производства. Вместе с тем, главный |
ка всего в 5 В, по словам физиков, по- |
стоты являются актуальными проблема- » |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 зУ‚˚И Ы„УО Б ВМЛfl: МВФУТ В‰ТЪ‚ВММУВ Т ‡‚МВ- |
|
|
МЛВ Ьд-‰ЛТФОВfl (ТОВ‚‡) Л OLED-‰ЛТФОВfl (ТФ ‡- |
|
|
‚‡) ‰ВПУМТЪ Л ЫВЪ Ф ВЛПЫ˘ВТЪ‚‡ МУ‚УИ ЪВıМУ- |
|
|
ÎÓ„ËË. çÓ‚ËÌ͇ ÔÓÁ‚ÓÎflÂÚ ‚ÓÒÔ ÓËÁ‚Ó‰ËÚ¸ fl - |
|
1 зУ‚˚В ‚УБПУКМУТЪЛ: У „‡МЛ˜ВТНЛВ ‰ЛТФОВЛ ПУКМУ ‡БПВТЪЛЪ¸ |
||
НУВ ЛБУ· ‡КВМЛВ, ıУ У¯У ‚Л‰ЛПУВ ФУ‰ О˛·˚П |
||
‚ Т‡П˚ı МВУКЛ‰‡ММ˚ı ПВТЪ‡ı, М‡Ф ЛПВ М‡ У‰ВК‰В |
Û„ÎÓÏ Ó·ÁÓ ‡ |
C H I P |
Ä Ç É ì ë í |
2 0 0 3 |
52 |
H A R D W A R E Ú Â ı Ì Ó Î Ó „ Ë Ë |
|
|
Принципы OLED-технологии
Органические диоды против жидких кристаллов
В новых дисплеях используется эффект свечения некоторых материалов при протекании через них электрического тока.
è Ë̈ËÔ ‡·ÓÚ˚
Простейший OLED-монитор состоит из слоя электролюминесцентного материала, располагающегося между двумя электродами. При подаче на электроды напряжения заряженные частицы движутся через органический слой до тех пор, пока они могут рекомбинироваться в экситоны* (пары «электрон-дырка»). При этом избыток энергии излучается в виде светового импульса. Чтобы видеть излучаемый свет, один из электродов должен быть прозрачным.
å‡Ú ˇÎ˚
Цвет излучаемого света зависит от используемого материала (могут использоваться как соединения окиси алюминия, так и бикомпонентные полимеры — активные материалы, состоящие из длинных полимерных цепочек). Они хорошо
растворимы и могут наноситься слоями на подложку.
щЩЩВНЪЛ‚МУТЪ¸
Потоки электронов и «дыр», как правило, не находятся в равновесии. Это значит, что доминирующий вид носителей зарядов пронизывает всю толщу материала, не находя частицы с противоположным зарядом. Следствием этого является высокое энергопотребление и низкая эффективность работы дисплея. Лучший результат достигается в том случае, когда вместо одного органического слоя используются два различных слоя: в то время как граничащий с анодом слой поставляет «дыры», слой, прилегающий к катоду, оптимизирован на создание и транспортировку электронов. На границе слоев частицы как бы тормозятся и поджидают, пока не прибудет частица с противоположным зарядом. За счет этого существенно повышается КПД всей системы. Процесс рекомбинации в тонком пограничном слое вызыва-
ЬЛ‰НУН ЛТЪ‡ООЛ˜ВТНЛИ ‰ЛТФОВИ
Свет
Лампа
подсветки
Поляризующий
фильтр
Стеклянная Жидкие пластина кристаллы
Стеклянная пластина 
Поляризующий фильтр 
Светофильтр
1 З Б‡‚ЛТЛПУТЪЛ УЪ У ЛВМЪ‡ˆЛЛ КЛ‰НЛı Н ЛТЪ‡ООУ‚ ·В-
О˚И ФУОfl ЛБУ‚‡ММ˚И Т‚ВЪ ЛТЪУ˜МЛН‡ Т‚ВЪ‡ ОЛ·У Ф У- ФЫТН‡ВЪТfl ЛПЛ, ОЛ·У МВЪ. л‚ВЪУЩЛО¸Ъ УЪ‚В˜‡ВЪ Б‡ УН ‡¯Л‚‡МЛВ ЛБУ· ‡КВМЛfl
ет свечение мельчайших точек. |
нических светоизлучающих ди- |
||||||||||
Еще большая эффективность |
одах всех этих недостатков ли- |
||||||||||
достигается при использова- |
шены. |
||||||||||
нии трехслойного материала, |
|
|
|
|
|||||||
когда два слоя, как и прежде, |
ÄÍÚË‚Ì˚È |
||||||||||
оптимизированы для переноса |
ËÎË Ô‡ÒÒË‚Ì˚È |
||||||||||
«дыр» и электронов, а третий, |
Как и жидкокристаллические |
||||||||||
расположенный между ними, |
дисплеи, светодиодные экраны |
||||||||||
отвечает за качество люминес- |
могут иметь либо активную, ли- |
||||||||||
ценции. |
бо пассивную матрицу. В пас- |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
сивных матрицах каждый пик- |
||||
OLED Т‚ВЪЛЪТfl, |
сель включается в том случае, |
||||||||||
ÊˉÍËÈ Í ËÒÚ‡ÎÎ — ÌÂÚ |
когда на горизонтальную и вер- |
||||||||||
Принципиальное отличие от |
тикальную строки, характеризу- |
||||||||||
жидкокристаллического дис- |
ющие его местоположение, по- |
||||||||||
плея состоит в том, что OLED- |
дается напряжение. В активной |
||||||||||
экран сам является источником |
же матрице каждый пиксель |
||||||||||
света. Сущность LCD-техноло- |
управляется как минимум дву- |
||||||||||
гии, как известно, заключается |
мя транзисторами. |
||||||||||
в том, что в зависимости от |
|
|
|
|
|||||||
приложенного напряжения из- |
*ЭКСИТОН (от лат. excito — «возбуж- |
||||||||||
меняется пространственная |
даю») — квазичастица, соответствующая |
||||||||||
электронному возбуждению, мигрирую- |
|||||||||||
ориентация жидких кристал- |
|||||||||||
щему по кристаллу, но не связанному с |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
лов, которые либо пропускают |
переносом заряда и массы. Экситон мо- |
||||||||||
излучаемый лампой подсветки |
жет быть в виде связанного состояния |
||||||||||
белый свет, либо не пропуска- |
электрона проводимости и «дырки», рас- |
||||||||||
положенных или в одном узле кристалли- |
|||||||||||
ют. Недостатки данной техно- |
|||||||||||
ческой решетки (экситон Френкеля), или |
|||||||||||
логии состоят в малом угле |
|||||||||||
на расстояниях, значительно больших |
|||||||||||
обзора, а также в том, что де- |
междуатомных (экситон Ванье — Мотта). |
||||||||||
фектный пиксель в виде чер- |
Понятие экситона используется при объ- |
||||||||||
яснении оптических и других свойств по- |
|||||||||||
ной точки моментально броса- |
|||||||||||
лупроводников и диэлектриков (Большой |
|||||||||||
ется в глаза. Дисплеи на орга- |
|||||||||||
энциклопедический словарь). |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OLED-‰ЛТФОВИ |
|
|
|
|
||||||
|
Катод (металл) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Слой переноса |
|
|
|
|
||||||
|
электронов |
|
|
Анод |
|||||||
|
Органический |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
светоизлучающий |
|
|
Свет |
|||||||
|
слой |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||
|
Слой |
|
|
|
|
||||||
|
переноса «дыр» |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 OLED Т‡П fl‚ОflВЪТfl ЛТЪУ˜МЛНУП Т‚ВЪ‡: ‚ ‡НЪЛ‚МУП
ТОУВ Ф Л Ф ЛОУКВМЛЛ Н МВПЫ ˝ОВНЪ Л˜ВТНУ„У М‡Ф fl- КВМЛfl (‚ Б‡‚ЛТЛПУТЪЛ УЪ Ф ЛПВМflВПУ„У П‡ЪВ Л‡О‡) ‚УБМЛН‡ВЪ Т‚В˜ВМЛВ МЫКМУ„У ˆ‚ВЪ‡
C H I P |
Ä Ç É ì ë í |
2 0 0 3 |
»ми производства, которое должно быть достаточно дешевым.
Однако ученые видят перспективы использования своей технологии не только в изготовлении простых индикаторных дисплеев для всевозможных электрических приборов. Заменив стекло гибкой прозрачной пленкой, можно создавать ультратонкие дисплеи, которые найдут свое применение
всамых различных областях. Пока же на пути воплощения в жизнь самых необычных проектов (например, сворачивающийся в трубку экран ноутбука) встает проблема герметичной «упаковки» чувствительных светоизлучающих материалов в гибкую пленку из полиэтилентерефталата.
Внастоящее время ведется работа над совершенствованием технологии изготовления экрана на основе полимеров. Пока что для нанесения люминофорных точек на подложку используется метод трафаретной печати. Кроме того, для этой же цели вполне успешно опробовано использование струйного принтера.
Венцом всех усилий должны стать большие дисплеи с активной матрицей, которые всего через несколько лет заменят компьютерные мониторы, телевизоры и широкоформатные дисплеи. Они будут восхищать пользователей своим бесподобно высоким качеством изображения. Необходимые для этих целей светодиоды разрабатывает компания IBM, которая является ведущим звеном консорциума фирм — участниц проекта. Руководитель проекта, доктор Вальтер Рисс из исследовательской лаборатории IBM, отказывается пока что говорить о качествах готового 20-дюймового монитора, ссылаясь на секретность. Ведь конкуренты вроде Sony и Samsung тоже не дремлют, но им пока что удалось создать
7 еЛМЛ-‰ЛТФОВИ:
Н У¯В˜М˚И OLED- ˝Н ‡М ‚˚ТУНУ„У‡Б В¯ВМЛfl, ‡Б-‡·УЪ‡ММ˚И НУП- Ф‡МЛВИ IBM, Ф У- ВˆЛ ЫВЪ ЛБУ· ‡- КВМЛВ Ф flПУ М‡ ТВЪ˜‡ЪНЫ „О‡Б‡
опытный образец с диагональю «всего» 15 дюймов. Ученые из IBM отказались от использования полимерных покрытий (LEP) и используют в своих опытах только лишь микромолекулы органических веществ, превосходящие по эффективности, продолжительности работы и качеству цветов полимерные покрытия.
Доктор Рисс заявляет, что главная проблема заключается в том, чтобы сделать светодиоды более стабильными и эффективными, поскольку некоторые «умирают» слишком быстро. И если красные и зеленые пиксели «живут» около 10 000 часов, то голубые скоро теряют свою окраску.
Голландские ученые создали материал, который требует на одну точку изображения два вместо трех субпикселей. Этот полимер называется полифенилвинилин с двухатомным рутениевым комплексом. Он может светиться (в зависимости от прикладываемого напряжения) красным либо зеленым цветом.
Другим путем пошли ученые Массачусетского технологического института. Скомбинировав органическое и неорганическое активные вещества, они создали квантовый дисплей. Квантовые люминофорные точки органических светодиодов (Quantum Dot Organic Light Emitting Diode), нанесенные с использованием методов нанотехнологии, располагаются между двумя слоями органического материала. Светоизлучающая зона имеет толщину всего три атома. «С помощью квантовых пикселей мы достигаем наивысшего разрешения при небольшом
O L E D - ‰ Ë Ò Ô Î Â Ë |
53 |
энергопотреблении», — так говорит профессор Булович об этом прототипе.
OLED-технология уже сегодня применяется в устройствах с небольшим ресурсом работы. Можно, к примеру, легко подсчитать, что срок службы мобильного телефона или автомагнитолы не сможет превысить десяти тысяч часов (такова продолжительность жизни органических светоизлучающих диодов). Это позволяет использовать в данных устройствах дисплеи, созданные по новой технологии.
Фирма Kodak в своем арсенале имеет цифровой фотоаппарат с OLED-дис- плеем, о котором мы уже писали ранее. Легкие дисплеи, имеющие низкое энергопотребление и прекрасные оптические характеристики, как будто специально созданы для цифровых фотоаппаратов и видеокамер.
Вальтер Рисс из IBM полагает, что это прекрасно, когда исследовательские работы идут одновременно с внедрением в производство только что сделанных открытий. Ведь Япония, по его словам, только потому лидирует сегодня в области применения жидких кристаллов, что очень быстро стала их использовать в простых устройствах типа карманных калькуляторов.
Видя такую заинтересованность крупных компаний в продвижении данной технологии, можно предположить, что в скором времени OLED-дисплеи получат массовое распространение, существенно повысив тем самым качество визуального восприятия информации. 
OLED-‰ЛТФОВЛ — Л‰В- 3
‡О¸МУВ В¯ВМЛВ ‰Оfl ПУ·ЛО¸М˚ı ЪВОВЩУМУ‚, ФУТНУО¸НЫ УМЛ ФУЪ В·Оfl˛Ъ У˜ВМ¸ П‡ОУ ˝МВ „ЛЛ
5A‚ЪУП‡„МЛЪУО‡ ЩЛ П˚ Pioneer — У‰МУ ЛБ ФВ ‚˚ı ТВ ЛИМУ ‚˚ФЫТН‡- ВП˚ı ЫТЪ УИТЪ‚ Т OLED-‰ЛТФОВВП
C H I P |
Ä Ç É ì ë í |
2 0 0 3 |