технологія oled

У цій статті ми поговоримо про OLED дисплеях (не плутати з LED телевізорами) і не тільки про дисплеях, але і про технології OLED в цілому.

Що таке OLED.

Як працює OLED.

Органічний світлодіод вдає із себе структуру що складається з декількох шарів полімерів розташованих між катодом і анодом. Джерелом світла в світлодіодах OLED є сам полімер, тобто світло випускається в результаті зіткненні позитивно і негативно заряджених частинок при подачі до анода позитивного напруги.

Схема роботи технології OLED.

Спрощено принцип роботи OLED-дисплея можна представити таким способом:

До катода і анода OLED-дисплея підключається джерело струму.
Потік електронів рухається від катода до анода через органічні шари. Катод додає електрони до органічного шару-емітер. Анод "доставляє" електрони з провідного шару органічних молекул.
На кордоні між емітером і проводять шаром електрони знаходять "дірки" (атоми з відсутньою електроном на енергетичному рівні). Коли електрон знаходить дірку, він заповнює енергетичний рівень. В результаті, вивільняється фотон (світло), в результаті чого і відбувається світіння OLED дисплея.
Колір світіння залежить від типу органічної молекули в провідному шарі. Для виробництва дисплеїв зазвичай використовуються провідний шар, що складається з декількох типів органічних плівок. Яскравість світіння залежить від напруги, що подається, яка в сучасних OLED дисплеях варіюється від 2В до 10В.

Як формується зображення на OLED-дисплеях.

Тепер розберемося, як в OLED дисплеях виходить потрібний колір пікселя.

Перший спосіб пов'язаний з особливістю органічних світлодіодів, виготовлених з різних матеріалів, випромінювати світло з різною довжиною хвилі, з чого випливає, що для отримання потрібного кольору пікселя досить підібрати три матеріалу для кожного з пікселі, які будуть світитися в синьому, червоному і зеленому спектрі, утворюючи вже відому RGB тріаду. Така технологія OLED дозволяє створити екрани мінімальної товщини, так як не вимагає використання різних світлофільтрів, і по тій же самій причині кольору, одержувані на таких дисплеях, найбільш чіткі і глибокі. До всього іншого такі OLED дисплеї найбільш енергоекономічних. Головний мінус цього підходу полягає в тому, що різні речовини не тільки випускають різний колір, але і мають різний термін служби. Так, наприклад термін служби матеріалів, з яких роблять синій підсвічений, майже в чотири рази нижче ніж термін служби матеріалів інших осередків, а це призводить до зниження часу працездатності всього OLED дисплея в цілому. Але технології розвиваються безперервно і можна сподіватися, що цей недолік лише тимчасовий.

Другий спосіб заснований на застосуванні світлофільтрів, як це відбувається на сучасних LCD матрицях (технологія отримала назву WOLED + CF). При цьому застосовується матеріал органічного світлодіода, що випускає білий світ, і потрібний колір формується шляхом вибору потрібного світлофільтру синього, червоного або зеленого. Цей спосіб найбільш простий при виготовленні і найбільш дешевий, до того ж колірна гамма таких OLED дисплеїв не змінюється з часом (через великий проміжок часу може зменшуватися тільки кольоровість, в зв'язку з вигоранням люминофорного речовини). Недоліками такого способу формування кольору є велика товщина матриці і більш тьмяні кольори в порівнянні з першим способом. OLED дисплеї, виготовлені цим методом, найбільш енергоємні і вимагають високої ефективності світлодіода.

Ще один спосіб формування кольору схожий з другим і різниться тільки базовим синім кольором світлодіода. Інші кольори виходять за допомогою все тих же світлофільтрів шляхом перетворення короткохвильового синього світла в більш довгохвильовій зелений і червоний. Такий спосіб технологічно схожий з WOLED + CF, але дозволяє використовувати меншу кількість більш дешевих матеріалів. Мінус же, як і писалося вище, в терміні служби синього полімеру. OLED дисплеї, виготовлені за цією технологією, найменш довговічні.

Схема виготовлення OLED дисплея.

Дуже цікавою видається розробка компанії Universal Display Corporation (UDC). Вона заснована на так званій технології TOLED (Transparent OLED).

Тут слід зробити відступ і пояснити що талое TOLED. Як випливає з назви це прозорі OLED дисплеї. Основна відмінність від звичайних OLED полягає в тому прозорим виготовляють не лише анод але і катод. Світло в TOLED дисплеях може проходити в обох напрямках, зберігаючи близько 70-85 відсотків прозорості панелі. В іншому нічого принципово нового в TOLED дисплеях немає. Виготовляються вони з вже описаним тут технологіям OLED.

Повертаючись назад, компанія UDC розробила технологію виготовлення OLED дисплеїв, яка отримала назву SOLED (Stacked OLED). Суть цієї розробки полягає в тому, що червоний, зелений і синій субпіксель згруповані не в горизонтальній, а у вертикальній площині.

Це стало можливим завдяки прозорості светопроводящего полімеру. Переваги такого підходу очевидні, в першу чергу більш ніж в три рази зменшився розмір пікселя, що дозволить дивитися телевізор навіть з близької відстані без різниці кольорову мозаїку. Дозвіл панелей виготовленої за технологією SOLED може бути набагато вище і для цього не потрібно зменшувати розміри кожного з субпікселів, що може негативно позначитися на кольоровості і чіткості.

Способи виготовлення OLED дисплеїв.

Зараз розрізняють два типу OLED дисплеїв по типу використовуваних матеріалів, це дисплеї на основі Мікромолекули (Small Molecular OLED - SMOLED) і дисплеї безпосередньо на основі полімерів (Polymer OLED - PLED)

У разі мікромолекулярної будови OLED дисплея використовується метод вакуумного осадження органічних матеріалів з рідкої або газоподібної (пара) фази. Даний метод, хоч і дозволяє досягати більш високих показників дисплеїв, досить трудомісткий і вимагає дорогого устаткування, не кажучи вже про необхідність переобладнати технологічні лінії. Його прихильниками були Kodak, Sanyo, Pioneer і інші. Слід додати, що деякі з цих фірм вирішили покинути ринок OLED.

Більш привабливий метод безвакуумного нанесення полімеру. Однією з найбільш перспективних технологій в цьому напрямку є технологія струменевого друку, розроблена компаніями Seiko Epson та Cambridge Display Technology (CDT). OLED дисплеї, виготовлені за такою технологією, ще називають LEP дисплеями (Light-Emitting Polymer). Варто зауважити, що струменевий друк дозволяє наносити полімер на гнучку підкладку, що неможливо в першому варіанті. Застосування цієї технології поклало початок FOLED дисплеям, тобто гнучким OLED дисплеям, що в свою чергу відкрило воістину безмежні простори для використання технології OLED.