 |
Технологии получения органических светодиодов
|
|
|
|
Основное различие в технологиях OLED и PLED заключается в методах нанесения и свойствах многослойных структур светоизлучающих материалов, определяющих параметры работы различных устройств (эффективность и ресурс работы устройства; контрастность, цветопередача и разрешение, габаритные размеры изделий и т. п.).
Для осаждения слоев материалов по технологии OLED используется метод вакуумно-термического испарения VTE (vacuum thermal evaporation). Например, металл с высокой энергией выхода (рис. 4.41) осаждается на подложку в качестве анода 2. Тонкий слой 3 (HIL — hole injection layer) обеспечивает инжекцию дырок через низкий энергетический барьер (менее 5 эВ). Затем на него осаждается слой 4, служащий для транспортировки дырок (HTL — hole transport layer). Поверх него формируется слой эмиттера 4 (EML — emissive layer). Слои 6 и 7 обеспечивают транспортировку (ETL — electron transport layer) и инжектирование электронов (EIL — electron injection layer), соответственно. Слой 8 является катодом. Требуемый цвет обеспечивается за счет применения цветовых фильтров.
Для осаждения слоев материалов по технологии OLED полимерные материалы растворяют в органическом растворителе, а затем наносят в жидком виде
Рис 4.41. Структура органического светодиода на кремниевой подложке (OLED)
1 – Кремниевая подложка; 2 – Пленка анода; 3- Слой инжектирования;
4 – Слой транспортировки дырок; 5 – Слой эмиссионного материала;
6 – Слой транспортировки электронов; 7 – Слой инжектирования электронов;
8 – Пленка катода; 9 – Прозрачный слой.
Рис 4.42. Структура полимерного светодиода (PLED)
Табл. 4.4 Достоинства и недостатки материалов, используемых в органических светодиодах
| Низкомолекулярный материал – OLED | Высокомолекулярный (полимерный) материал – PLED | |||
| Цвет | Эффективность, кд/А | Ресурс работы, ч (при яркости 150 кд/м2) | Эффективность, кд/А | Ресурс работы, ч (при яркости 150 кд/м2) |
| Красный Зеленый Синий Желтый Белый | 1...2 8...10 4 8...10 2...4 | 50 000 200 000 14 000 >30 000 100 000 | 4...5 8...9 6...8 | 40 000 30 000 20 000 |
|
|
|
c помощью специального струйного "принтера". Структура PLED представлена на (рис. 4.42), на прозрачную гибкую подложку наносят пленку анода 4и затем полимерную пленку 3, являющуюся источником инжектирования дырок HIL (hole injection layer). Далее осаждают слой 2, являющийся инжектором электронов EIL (electron injection layer) q более низким положением дна зоны проводимости. Толщина и электрические характеристики материалов подобраны так, чтобы электроны и дырки изсоответствующих слоев собирались вдоль границы контакта слоев, где и происходит их рекомбинация с генерацией фотонов. Слой 1является катодом.
В табл. 4.4 представлены некоторые сравнительные характеристики OLED-и PLED-структур. Из таблицы видно, что в настоящее время OLED-структуры превосходят PLED-структуры по сумме параметров свечения. Однако OLED-технология, в отличие от PLED-технологии, не позволяет создавать дисплеи больших размеров.
Типы OLED-структур
В настоящее время существует несколько типов ОLED - структур:
• пассивно-матричные (ПМ) (Passive-Matrix OLED, PMOLED). Элементы изображения (пиксели) представляет собой диодные структуры. Для генерации излучения необходима подача тока как на строку, так и на столбец матрицы. На базе PMOLED выполняются устройства малых размеров (2—3") отображения информации на сотовых телефонах, карманных компьютерах и МРЗ-плеерах со сроком службы не более 5 000 ч непрерывной работы. Однако PMOLED не пригодны для создания экранов с большой диагональю и высоким разрешением;
• активно-матричные (AM) (Active-Matrix OLED, AMOLED) — аналог пассивно-матричных структур, но в отличие от первого типа пиксель состоит из диода и тонкопленочного полевого транзистора (TFT), являющегося переключателем, который контролирует количество энергии, поступающей к диоду. Меньшая, чем у пассивно-матричных диодов потребляемая мощность и более высокая частота обновления данных позволяет использовать AMOLED для создания больших ТВ-экранов, дисплеев портативных устройств, мониторов, электронных информационных и рекламных табло;
|
|
|
• OLED-структуры с прозрачным катодом или прозрачные диоды (transparent OLED, TOLED). Ими могут быть как PMOLED-структуры, так и AMOLED-структуры. Прозрачные органические с ветодиоды на тонких прозрачных стеклянных или пластмассовых подложках позволяют генерировать излучение оптического диапазона как верхней и нижней, так и обеими торцевыми поверхностями. В нерабочем режиме панели прозрачны. TOLED могут монтироваться на стеклах очков, нашлемных дисплеях, на лобовом стекле азтомобиля, самолета и т. д.;
• наборные OLED-структуры (stacked OLED, SOLED). Особенностью формирования структуры данных светодиодных структур является вертикальное расположение субпикселей. Данная структура OLED, благодаря независимой регулировке интенсивности излучения цветопередачи и шкалы серого позволяет создавать полноцветные экраны с высоким разрешением;
• гибкие OLED-структуры (foldable-flexible OLED — FOLED) могут формироваться как на гибкой металлической фольге, так и на поверхности пластмасс. Дисплеи на гибких OLED могут быть включены в ткань одежды для спасательных служб и военных. При подаче фонового изображения (стены здания, рельефа местности и т. д.) на специальную одежду человек сливается с фоном и становится "невидимым";
• фосфоресцирующие OLED-структуры (phosphorescent OLED, — PHOLED), разработанные компанией Universal Display Corp (UDC). В данных структурах слои транспортировки дырок и электронов выполнены на основе растворимого в полимере фосфоресцирующего низкомолекулярного материала. Благодаря фосфоресценции, PHOLED теоретически могут преобразовывать практически 100 % потребляемой энергии в световое излучение (в отличие от 23 % для обычных органических светодиодов), что приводит к значительному уменьшению потребляемой мощности, сокращению тепловых потерь и, соответственно, к получению матриц больших размеров. PHOLED также пригодны для изготовления AMOLED с TFT на поли- или аморфном кремнии. Слои формируются на подложке с помощью процесса струйной печати органическим паром (Organic Vapor Phase Deposition, OVPD) — пары органического материала пропускают через микроскопические сопла, формирующие коллимированный пучок газа, создающий на подложке требуемый рис.. На базе технологий PHOLED и TOLED разрабатываются окна, которые в зависимости от погодных условий и освещенности могут либо самостоятельно испускать дневной свет, либо его пропускать. По последним рейтингам продаж 2008 г. объемы реализации AMOLED значительно превзошли PMOLED. В настоящее время в этой области деятельности лидируют две компании — Samsung SDI, выпускающая дисплеи для мобильных телефонов и SONY, наладившая производство телевизоров.
|
|
|
Фирма SONY выпускает серийный телевизор Sony XEL-l-П" с разрешением 960 х 540 пикселей и контрастностью экрана около 106: 1 при мощности потребления всего 25 Вт, что заметно ниже показателей моделей с аналогичным разрешением. Толщина матрицы составляет около 3 мм. В ближайшее время планируется выход в продажу OLED-телевизора с экраном 21", продемонстрированный на выставке электроники в Лас-Вегасе CES (Consumer Electronics Show) (CES) в январе 2009 г.
В середине 2008 года на выставке электроники CeBIT-2008 компания Samsung продемонстрировала OLED-дисплей с диагональю 31" и толщиной 4,3 мм.
Тестовые вопросы к главе 4 «Приборы когерентного излучения»
4.1. Используя рис., укажите в конструкции твердотельного лазера номер, указывающий на стержень активного вещества:
а) 1;
б) 2;
в) 3;
г) 4;
д) 5.
4.2. Используя рис., укажите в конструкции твердотельного лазера номер, указывающий на инфракрасный светодиод:
а) 1;
б) 2;
в) 3;
г) 4;
д) 5.
4.3. Используя рис., укажите номер, указывающий на металл:
а) 1;
б) 2;
в) 3;
г) 4.
4.4. Используя рис., укажите номер, указывающий на активную область:
а) 1;
б) 2;
в) 3;
г) 4.
4.5. Используя рис., укажите в полупроводниковом лазере с гетероструктурой номер, указывающий на металл:
|
|
|
а) 1;
б) 2;
в) 3;
г) 4.
4.6. Используя рис., укажите на ватт – амперной характеристике инжекционного лазера, номер соответствующий низкой температуре:
а) 1;
б) 2;
в) 3.
4.7. Используя рис., укажите в полупроводниковом лазере с гетероструктурой номер, указывающий на активную область:
а) 1;
б) 2;
в) 3;
г) 4.
4.8. Используя рис., укажите на ватт – амперной характеристике инжекционного лазера, номер соответствующий средней температуре:
а) 1;
б) 2;
в) 3.
4.9. Используя рис., укажите на ватт – амперной характеристике инжекционного лазера, номер соответствующий высокой температуре:
а) 1;
б) 2;
в) 3.
4.10. Какие условия необходимо выполнить для возникновения лазерной генерации:
а) условие баланса фаз;
б) условие баланса амплитуд;
в) использовать элемент накачки;
г) использовать оптический резонатор.
4.11. Какие устройства относятся к нанофотонным:
а) использующие оптоэлектронные приборы с размерами областей более 10-6;
б) использующие оптоэлектронные приборы с размерами областей менее 10-6;
в) использующие оптоэлектронные приборы с размерами областей более 10-7;
г) использующие оптоэлектронные приборы с размерами областей менее 10-7.
4.12 Какие лазеры обладают минимальными пороговыми токами?
а) на основе моноперехода;
б) на основе одиночной гетероструктуры;
в) на основе квантовых ям;
г) на основе квантовых точек.
4.13. Какие наноструктуры называются квантовыми ямами?
а) 3D;
б) 2D;
в) 1D;
г) 0D.
4.14. Какие наноструктуры называются квантовыми точками?
а) 3D;
б) 2D;
в) 1D;
г) 0D.
4.15. Какой спектр характерен для квантовой точки?
а) аналогичен малоатомному кластеру.
б) аналогичен малоатомной молекуле.
в) аналогичен спектру квантовой ямы.
г) аналогичен спектру одиночного атома.
4.16. Какие фотонные кристаллы способны к интенсивному испусканию света?
а) GaAs
б) GaAlAs
в) GaS
г) InS
4.17. На основе каких структур создают наноэлектронные лазеры:
а) на основе моно p-n переходов;
б) на основе гетероструктур;
в) на основе полимерных материалов;
г) на основе жидких кристаллов.
4.18. Какими свойствами обладают лазеры с вертикальным резонатором:
а) Не содержат горизонтальных резонаторов;
б) Имеют встроенную систему накачки;
в) Обладают низким пороговым током;
г) Обладают высоким КПД.
4.19. На основе какой технологии можно создать дисплей-невидимку:
а) LED;
б) OLED;
в) TOLED;
г) PHOLED;
|
|
|
