Orgaaninen valodiodi ( lyhenne OLED ) on orgaanisista yhdisteistä valmistettu puolijohdelaite , joka lähettää tehokkaasti valoa, kun sähkövirta kulkee niiden läpi.
OLED-teknologia löytää pääsovelluksensa tietojen näyttölaitteiden ( näytöt ) luomisessa.
Orgaanisten valodiodien (OLED) luomiseen käytetään ohutkalvo-monikerrosrakenteita, jotka koostuvat useiden polymeerien kerroksista . Kun anodille kohdistetaan positiivinen jännite suhteessa katodiin , elektronien virtaus virtaa laitteen läpi katodilta anodille. Näin ollen katodi luovuttaa elektroneja emissiokerrokseen ja anodi ottaa elektroneja johtavasta kerroksesta eli toisin sanoen anodi luovuttaa reikiä johtavalle kerrokselle. Emissiivinen kerros saa negatiivisen varauksen ja johtava kerros positiivisen varauksen. Sähköstaattisten voimien vaikutuksesta elektronit ja reiät liikkuvat toisiaan kohti ja yhdistyvät uudelleen, kun ne kohtaavat. Tämä tapahtuu lähempänä katodia, koska orgaanisissa puolijohteissa reiät ovat liikkuvampia kuin elektronit. Rekombinaation aikana elektroni menettää energiaa, johon liittyy fotonien emissio ( emissio ) näkyvän valon alueella. Siksi kerrosta kutsutaan emissiokerrokseksi.
Laite ei toimi, kun anodiin kohdistetaan negatiivinen jännite suhteessa katodiin . Tässä tapauksessa reiät liikkuvat kohti anodia ja elektronit liikkuvat vastakkaiseen suuntaan katodia kohti, eikä reikien ja elektronien rekombinaatiota tapahdu.
OLED-materiaalit jaetaan mikromolekyylisiin ("pienimolekyyli" OLED), polymeereihin (Polymer Light Emitting Diodes - PLED) ja kahden ensimmäisen tyypin hybrideihin [1] . Suurin ero LEDien valmistuksessa on menetelmässä levittää valoa säteileviä kiteitä alustalle. SM-OLEDit valmistetaan tyhjiöpinnoituksella, PLEDit valmistetaan mustesuihkutulostuksella (yksinkertaisempi ja halvempi tekniikka) [2] . Universal Display Corporation (UDC) kehitti 1990-luvun lopulla fosforoivia orgaanisia valodiodeja, joissa reikien ja elektronien kerrokset on tehty polymeeriliukoisen fosforoivan matalan molekyylipainon materiaalin pohjalta [3] . PHOLED-diodien käyttö lisää paneelien kirkkautta neljä kertaa perinteiseen OLEDiin verrattuna.
Anodimateriaali on yleensä tinalla seostettua indiumoksidia . Se on läpinäkyvä näkyvälle valolle ja sillä on korkea työskentelytoiminto , mikä edistää reikien ruiskuttamista polymeerikerrokseen. Katodi valmistetaan usein metalleista, kuten alumiinista ja kalsiumista , koska niillä on alhainen työskentelytoiminto , mikä helpottaa elektronien ruiskuttamista polymeerikerrokseen [4] .
OLED-näytöt on sisäänrakennettu älypuhelimiin (esim. Samsung Galaxy (note 8, J5, S9), Oneplus 5t, Google Pixel 2 jne.), tabletteihin , e -lukijoihin , digikameroihin , autotietokoneisiin , OLED - televisioihin . julkaistiin pienet OLED-näytöt autoradioiden etupaneelien digitaalisille ilmaisimille, taskudigitaalisoittimille , älykelloille , kuntorannekkeille (XIAOMI Mi Band, Fitbit Charge 2, Garmin Vivosport). Tarve luomunäytösten tuomille hyödyille kasvaa vuosi vuodelta. Tämän tosiasian perusteella voimme päätellä, että lähitulevaisuudessa OLED-tekniikoilla tuotetuista näytöistä tulee todennäköisesti hallitseva asema elektroniikkamarkkinoilla.
Tällä hetkellä OLED-tekniikkaa käytetään monissa pitkälle erikoistuneissa kehityshankkeissa, esimerkiksi pimeänäkölaitteiden luomisessa .
OLED-valoa voidaan käyttää korkearesoluutioisessa holografiassa (volumetrinen näyttö). 12. toukokuuta 2007 3D-video esiteltiin EXPO:ssa Lissabonissa (näiden materiaalien mahdollinen sovellus).
Orgaanisia LEDejä käytetään valonlähteinä . OLED-valoja käytetään yleisinä valonlähteinä ( EU :ssa - OLLA-projekti).
Kaareva näyttö (älypuhelin (esim. Samsung Galaxy S6 / S7 Edge), TV) - käytetään paksua kalvoa (hieman yli 1 mm paksu), jonka sisällä on orgaaniset LEDit (matriisin takana, kerroksen alla kuparifoliosta, siinä on iskuja vaimentava kerros) [5] .
Myös tämän tekniikan perusteella - joustava näyttö joustavalle älypuhelimelle ( Samsung Galaxy Fold , Escobar Fold ).
Verrattuna plasmanäyttöihin :
Verrattuna nestekidenäyttöihin :
Vihreän LEDin käyttöikä on 130 000 tuntia, punaisen 50 000 tuntia ja sinisen LEDin 15 000 tuntia. Käyttöiän ja kuvan kirkkauden välillä on käänteinen suhde: mitä korkeampi kirkkauden kynnys on asetettu, sitä lyhyempi käyttöikä. Suurin ongelma, johon näyttövalmistajat tällä hetkellä puuttuvat, on se, että punainen OLED ja vihreä OLED voivat toimia jatkuvasti kymmeniä tuhansia tunteja pidempään kuin sininen OLED. Tämä vääristää visuaalisesti kuvaa, mikä johtaa näytön "palamiseen".
Tätä voidaan pitää tilapäisinä vaikeuksina uuden teknologian - "lapsuussairauksien" - kehittämisessä, kun uusia kestäviä loisteaineita kehitetään. . Myös matriisituotantokapasiteetit kasvavat.
Ranskalainen tiedemies André Bernanose ja hänen työtoverinsa löysivät elektroluminesenssin orgaanisista materiaaleista 1950-luvun alussa kohdistamalla korkeajännitteistä vaihtovirtaa läpinäkyviin ohuisiin akridiinioranssivärin ja kinakriinin kalvoihin . Vuonna 1960 Dow Chemical Companyn tutkijat kehittivät AC-ohjattuja elektroluminesoivia soluja käyttämällä dopattua antraseenia .
Tällaisten materiaalien alhainen sähkönjohtavuus rajoitti teknologian kehitystä, kunnes kehittyneempiä orgaanisia materiaaleja, kuten polyasetyleeniä ja polypyrrolia , tuli saataville . Vuonna 1963 tutkijat raportoivat useissa julkaisuissa, että he olivat havainneet korkean johtavuuden jodilla seostetussa polypyrrolissa. Ne ovat saavuttaneet johtavuuden 1 S / cm . Tämä löytö oli "kadonnut". Ja vasta vuonna 1974 tutkittiin melaniinipohjaisen bistabiilin kytkimen , jolla on korkea johtavuus "päällä"-tilassa, ominaisuuksia. Tämä materiaali säteili valoa, kun se käynnistettiin.
Vuonna 1977 toinen tutkijaryhmä ilmoitti korkeasta johtavuudesta samalla tavalla hapetetussa ja jodilla seostetussa polyasetyleenissä. Vuonna 2000 Alan Heeger , Alan McDiarmid ja Hideki Shirakawa saivat Nobelin kemian palkinnon "johtavien orgaanisten polymeerien löytämisestä ja tutkimuksesta". Aikaisempiin löytöihin ei viitattu.
Dan Qingyun ja Steven Van Slyke ( nykyinen Kateevan tekninen johtaja) loivat ensimmäisen mikromolekyylipohjaisen diodilaitteen 1980-luvulla Eastman Kodakissa [ 9] . OLEDin keksimisestä vuonna 2014 tutkijat valittiin vuoden 2014 kemian Nobel-palkinnon saajaksi [10] . Helmikuussa 1999 Sanyo Electric Corporation ja Eastman-Kodak muodostivat liittoutuman kehittääkseen ja markkinoidakseen OLED-näyttöjä.
Ensimmäinen valoa emittoiva polymeeri, polyfenyleenivinyleeni ( Eng. Poly(p-phenylene vinylene) ) syntetisoitiin Cambridgen yliopiston Cavendish-laboratoriossa vuonna 1989. Vuonna 1990 Nature -lehdessä ilmestyi tutkijoiden artikkeli , jossa kerrottiin polymeeristä, jolla on vihreä valovoima ja "erittäin korkea hyötysuhde" [11] . Vuonna 1992 Cambridge Display Technolodgy (CDT) perustettiin tuottamaan polymeerisiä valoa säteileviä materiaaleja. Siitä lähtien kaksi LED-tuotantosuuntaa alkoi kehittyä rinnakkain: mikromolekyyleihin (sm-OLED) ja polymeereihin (P-OLED) perustuva.
Äskettäin[ milloin? ] on kehittänyt hybridivaloa emittoivan kerroksen, joka käyttää johtamattomia polymeerejä, jotka on seostettu valoa emittoivilla johtavilla molekyyleillä. Polymeerin käyttö tarjoaa etuja mekaanisissa ominaisuuksissa optisista ominaisuuksista tinkimättä. Valoa emittoivilla molekyyleillä on sama kestävyys kuin alkuperäisellä polymeerillä.
Edullisemman WRGB-nelivärisen pikselitekniikan ansiosta LG pystyi tuomaan aiemmin laajemman ja edullisemman valikoiman OLED-televisioita.
Samsung X120 -puhelin - ensimmäinen OLED-näytöllä varustettu puhelin, 2004
Elokuussa 2008 julkistettu ja lokakuussa 2008 lanseerattu Nokia N85 -älypuhelin on ensimmäinen suomalaisyrityksen älypuhelin, jossa on AM-OLED- näyttö.
GE Global Research esitteli 11. maaliskuuta 2008 ensimmäisen roll-to-roll OLEDin [22] .
Tainanin Chi Mei EL Corp esitteli 25 tuuman matalan lämpötilan läpinäkyviä pii-OLED-laitteita Los Angelesissa pidetyssä konferenssissa (20.-22.5.2008).
Epson julkaisi 40 tuuman näytön vuonna 2004.
Kesällä 2017 Korean Institute of Advanced Technology KAISTin asiantuntijat onnistuivat kehittämään orgaaniset diodinäytöt, jotka on kudottu kankaaseen [23] .
OLED-näyttömarkkinat kasvavat hitaasti mutta varmasti. Päävalmistajat : Samsung (27 %), Pioneer (20 %), RiTdisplay (18 %), LG Display (18 %) [24] .
Nykyään kaupallisia OLED - televisioita maailmanmarkkinoilla valmistavat LG [25] (ensimmäinen myynti alkaa Koreassa helmikuussa 2013, kesällä Yhdysvalloissa ja Euroopassa) [26] , Sony , Panasonic (vuodesta 2015), Toshiba , sekä liittoutumayhtiöt Matsushita Electric Industrial , Canon ja Hitachi .
Alla on tunnetuimmat matriisivalmistajat:
OLED-näytöt odotetaan korvattavan tehokkaammilla ja kustannustehokkaammilla TMOS -näytöillä (Time-Multiplexed Optical Shutter), teknologialla, joka käyttää ihmisen verkkokalvon inertiaa [27] .
Myös O-TFT:tä (Organic TFT) kehitetään - orgaaninen transistoritekniikka.
Tutkimuksen ja kehityksen pääsuuntauksetOLED-paneelikehittäjien tärkeimmät tutkimusalueet, joilla on nykyään todellisia tuloksia:
PHOLED (Phophorescent OLED) on teknologia, joka on Universal Display Corporationin (UDC) saavutus yhteistyössä Princetonin yliopiston ja Etelä-Kalifornian yliopiston kanssa. Kuten kaikki OLEDit, PHOLEDit toimivat seuraavalla tavalla: sähkövirta johdetaan orgaanisiin molekyyleihin, jotka lähettävät kirkasta valoa. PHOLED-laitteet käyttävät kuitenkin elektrofosforesenssin periaatetta muuntaakseen jopa 100 % sähköenergiasta valoksi [28] . Esimerkiksi perinteiset fluoresoivat OLEDit muuttavat noin 25-30 % sähköenergiasta valoksi [3] .
PHOLEDien äärimmäisen korkean energiatehokkuuden vuoksi, jopa muihin OLED-laitteisiin verrattuna, tutkitaan niiden mahdollista käyttöä suurissa näytöissä, kuten televisionäytöissä tai valaistustarpeiden näytöissä. PHOLEDin mahdollinen käyttö valaistukseen: Voit peittää seinät jättimäisillä PHOLED-näytöillä. Tämä mahdollistaisi kaikkien huoneiden tasaisen valaistuksen sen sijaan, että käytettäisiin hehkulamppuja, jotka levittävät valoa epätasaisesti koko huoneeseen. Tai näytöt-seinät tai ikkunat - kätevä organisaatioille tai niille, jotka haluavat kokeilla sisustusta.
PHOLED-näyttöjen etuja ovat myös kirkkaat, kylläiset värit sekä melko pitkä käyttöikä.[ mitä? ] .
TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) on tekniikka, jonka avulla voit luoda läpinäkyviä (Transparent) näyttöjä sekä saavuttaa korkeamman kontrastin.
Läpinäkyvät TOLED-näytöt: valon suunta voi olla vain ylös, vain alas tai molemmat (läpinäkyvä). TOLED voi parantaa merkittävästi kontrastia, mikä parantaa näytön luettavuutta kirkkaassa auringonvalossa.
Koska TOLEDit ovat 70-prosenttisesti läpinäkyviä sammutettuna, ne voidaan asentaa suoraan auton tuulilasiin, julkisivuihin tai virtuaalitodellisuuskypärään. Lisäksi TOLEDien läpinäkyvyys mahdollistaa niiden käytön metallin, kalvon, piikiteen ja muiden läpinäkymättömien substraattien kanssa eteenpäin suunnatuissa näytöissä (voidaan käyttää tulevissa dynaamisissa luottokorteissa). Näytön läpinäkyvyys saavutetaan käyttämällä läpinäkyviä orgaanisia elementtejä ja materiaaleja elektrodien valmistuksessa.
Käytettäessä TOLED-substraatissa vähän heijastavaa vaimentinta kontrastisuhde voi olla suuruusluokkaa parempi kuin LCD-näytöt (matkapuhelimet ja sotilashävittäjälentokoneiden ohjaamot).
TOLED-tekniikalla voidaan valmistaa myös monikerroksisia laitteita (esim. SOLED) ja hybridiryhmiä (kaksisuuntainen TOLED TOLED mahdollistaa näytettävän alueen kaksinkertaistamisen samalla näytön koossa - laitteille, joissa haluttu määrä ulostuloinformaatiota on leveämpi kuin nykyinen).
FOLED (Flexible OLED) - Pääominaisuus on OLED-näytön joustavuus. Toisella puolella on alustana muovia tai joustavaa metallilevyä ja toisella OLED-kennoja suljetussa ohuessa suojakalvossa. FOLEDin edut: ultraohut näyttö, erittäin pieni paino, lujuus, kestävyys ja joustavuus, mikä mahdollistaa OLED-paneelien käytön odottamattomimmissakin paikoissa. (Laajennus fantasiaa varten - OLEDin mahdollinen käyttöalue on erittäin laaja).
Pinottu OLED on UDC:n (Stacked OLED) näyttötekniikka. SOLEDit käyttävät seuraavaa arkkitehtuuria: osapikseleiden kuva pinotaan (punaiset, siniset ja vihreät elementit kussakin pikselissä) pystysuunnassa eikä vierekkäin, kuten LCD- tai katodisädeputkessa.
SOLEDissa jokaista osapikselielementtiä voidaan ohjata itsenäisesti. Pikselin väriä voidaan säätää muuttamalla kolmen värillisen elementin läpi kulkevaa virtaa (ei-värinäytöt käyttävät pulssinleveysmodulaatiota). Kirkkautta säädetään muuttamalla virran voimakkuutta.
SOLEDin edut: suuri tiheys täyttää näyttö orgaanisilla soluilla, jolloin saavutetaan hyvä resoluutio, mikä tarkoittaa korkealaatuista kuvaa.
Jokainen värillisen OLED-näytön pikseli muodostuu kolmesta komponentista - orgaanisista soluista, jotka vastaavat sinisestä, vihreästä ja punaisesta väristä.
OLED perustuu passiivisiin ja aktiivisiin soluohjausmatriiseihin.
Passiivinen matriisi on joukko anodeja, jotka on järjestetty riveihin ja katodeja, jotka on järjestetty sarakkeisiin, ja jokainen leikkauspiste on OLED-diodi. Varauksen kohdistamiseksi tietylle orgaaniselle diodille on valittava haluttu määrä katodia ja anodia, joiden leikkauskohdassa kohdepikseli sijaitsee, ja käynnistää virta. Mitä korkeampi jännite on, sitä kirkkaampi pikselin valoisuus on. Sitä käytetään yksivärisissä näytöissä, joiden lävistäjä on 2-3 tuumaa (matkapuhelimien näytöt, elektroniset kellot, erilaiset laitteiden tietonäytöt).
Aktiivinen matriisi : Kuten LCD-näytöissä, transistoreja käytetään ohjaamaan jokaista OLED-kennoa, jotka tallentavat pikselin valoisuuden ylläpitämiseen tarvittavat tiedot. Ohjaussignaali syötetään tiettyyn transistoriin, minkä ansiosta solut päivitetään riittävän nopeasti. TFT (Thin Film Transistor) -tekniikkaa käytetään - ohutkalvotransistoria. Matriisin muodossa luodaan joukko transistoreita, jotka asetetaan substraatin päälle suoraan näytön orgaanisen kerroksen alle. TFT-kerros on muodostettu monikiteisestä tai amorfisesta piistä.
![]() | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
Puolijohdediodit | ||
---|---|---|
Ajanvarauksella | ||
LEDit | ||
Oikaisu | ||
Generaattorin diodit | ||
Viitejännitelähteet | ||
muu | ||
Katso myös |
|
Käsitteet | |||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Tapahtumistapa |
| ||||||||||||||
Muut valonlähteet | |||||||||||||||
Valaistustyypit | |||||||||||||||
Valaisimet _ |
| ||||||||||||||
Aiheeseen liittyvät artikkelit |