Органический светодиод
 Скачать 0.51 Mb.
|
|
Органический светодиод – это любой светодиод, слой излу- чающего электролюминесцентного материала которого фор- мирует пленка органического соединения*. Он состоит из следующих элементов: подложки (пластмассовой, стеклянной, фольги); • анода (прозрачного материала), который при прохождении • тока инжектирует дырки; слоев органических материалов, один из которых проводит • дырки, инжектируемые анодом (в качестве материала это- го слоя может применяться полианилин), а второй — элек- троны, инжектируемые катодом. В этом слое и происходит излучательная рекомбинация носителей заряда; катода, инжектирующего при прохождении тока электроны • в излучающий слой. Катод может быть как прозрачным, так и непрозрачным (рис.1). Существует несколько типов OLED: пассивно-матричные (Passive-Matrix OLED, PMOLED), эле- • менты изображения (пикселы) которых формируются в точках пересечения перпендикулярных друг другу анод- ных и катодных полос (рис.2). Управление осуществляет- ся внешней схемой. Яркость свечения каждого пиксела пропорциональна силе проходящего тока. PMOLED про- сты в изготовлении, но потребляют наибольшую в срав- нении с другими типами OLED мощность (в основном из- за необходимости применять внешнюю схему управле- ния). Правда, потребляемая ими мощность все же мень- ше, чем у ЖКД. На базе PMOLED целесообразно выпол- нять устройства отображения малых размеров (2–3", или 5–7,5 см) для сотовых телефонов, карманных компьюте- ров и МP3-плееров; активно-матричные (Active-Matrix OLED, AMOLED), управ- • ление которыми осуществляют тонкопленочные полевые транзисторы (ТПТ), формируемые в виде матрицы, рас- полагаемой под анодной пленкой (рис.3). Потребляемая мощность активно-матричных диодов меньше, чем пас- сивно-матричных. Поэтому они пригодны для создания дисплеев больших размеров. К тому же, частота обновле- ния данных у них больше, благодаря чему AMOLED пригод- ны для воспроизведения видеосигналов. Основные облас- ти применения сегодня – дисплеи портативных устройств, компьютерные мониторы, в будущем — большие ТВ-экра- ны, электронные вывески или рекламные щиты; OLED с прозрачным катодом, или прозрачные диоды • (Transparent OLED, TOLED), все элементы которых (под- ложка, анод и катод), как следует из названия, прозрачны (рис.4). Прозрачные OLED могут быть как пассивно-мат- ричными, так и активно-матричными. Используются в ос- новном в нашлемных дисплеях; *Майская В. Органические светодиды. Новые звезды малых экранов.–ЭЛЕКТРО- НИКА: НТБ, 2005, N8, с.10–14. Органические светодиоды (Organic Light Emitting Diodes, OLED) разрабатываются уже давно. Но их малый срок службы и высокая стоимость до сих пор сдерживают продвижение этих устройств на рынок. В то же время такие достоинства OLED, как отсутствие подсветкии и в результате меньшая толщина экрана, широкий угол обзора, меньшая, чем у конкурирующих плоскопанельных средств отображения инфорации (в первую очередь ЖКД), потребляемая мощность, стимулируют продолже- ние их разработок. Они достаточно быстро нашли применение в портативных устройствах – сотовых телефонах, видеокамерах, карманных компьюте- рах, ноутбуках MP3- и DVD-плеерах и даже в элек- трической бритве. Но это не единственные об- ласти возможного применения OLED. Сегодня все больше внимания уделяется разработке ТВ-экра- нов на их основе и приборов, пригодных для со- здания осветительных устройств. Что же достиг- нуто за последнее время в области этих перспек- тивных устройств? В.Майская Органические светОдиОды Удивительное рядом 39 ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2007 средства отобра жения информ ации наборные OLED (Stacked OLED, SOLED), в которых красные, • зеленые и синие субпикселы располагаются друг за дру- гом, а не рядом как в обычных устройствах отображения информации. Такая вертикальная структура OLED благо- даря независимой регулировке интенсивности излучения, цветопредачи и шкалы серого позволяет создавать полно- цветные экраны с высоким разрешением; OLED с верхней излучающей поверхностью (Top-Emitting • OLED, TEOLED) (рис.5). Подложка таких диодов может быть непрозрачной или отражающей. Этот тип OLED наиболее подходит для активно-матричных структур. Область при- менения – смарт-карты; гибкие OLED (Foldable OLED, FOLED), изготавливаемые • на гибкой металлической фольге или пластмассе. Диоды этого типа очень легкие и прочные. Вероятность полом- ки сотовых телефонов и карманных компьютеров с дисп- леями на основе таких OLED снижается. В будущем дисп- леи на гибких OLED смогут быть включены в ткань для по- шива "разумной" одежды для спасательных служб. А пока FOLED первых поколений перспективны для применения в устройствах с повышенной комфортностью, например в сотовых телефонах, адаптирующихся к форме руки вла- дельца или в портативных DVD-плеерах с изогнутой по- верхностью экрана; белые OLED (white OLED), излучающие более однородный • и эффективный, чем флуоресцентные лампы, белый свет. Поскольку органические светодиоды могут изготавливать- ся на подложках больших размеров, они становятся серь- езным конкурентом флуоресцентных осветительных ламп. Первоначально органические светодиоды выполнялись на органическом материале с малыми молекулами, так называ- емом маломолекулярном (или низкомолекулярном) матери- але. Яркость излучения таких диодов высокая, но матери- ал наносится на подложку достаточно дорогостоящим мето- дом вакуумного осаждения. Поэтому в 90-х годах прошло- го столетия компании Cambridge Display Technology (CDT) и Sumitomo Chemical предложили более дешевую технологию изготовления OLED на полимерах (Polymer OLED, POLED). К достоинствам этой технологии относится и возможность создания OLED-дисплеев больших размеров. В последнее время внимание разработчиков привлека- ют так называемые фосфоресцирующие органические свето- диоды (Phosphorescent OLED, PHOLED), разработанные ком- панией Universal Display Corp. (UDC). Это высокостабильные и эффективные приборы, в которых слои переноса дырок и электронов выполнены из маломолекулярного органическо- го материала и растворимого нем фосфоресцирующего ма- териала. Благодаря фосфоресценции PHOLED теоретически могут преобразовать 100% потребляемой энергии в световое из- лучение против 23% для обычных органических светодиодов. Высокий энергетический выход воплощается в значительное (в четыре раза) уменьшение потребляемой мощности и, со- ответственно, сокращение генерируемого тепла. Мощность, потребляемая созданным компанией UDC полноцветным ак- тивно-матричным PHOLED-дисплеем размером 2,2" (5,5 см) при яркости излучения 200 кд/м 2 и работе в видеорежи- ме (излучают 30% пикселов), составляет всего 125 мВт про- тив 180 мВт для ЖКД с подсветкой и 240 мВт для обычного OLED с аналогичными характеристиками. Это в свою очередь позволяет изготавливать фосфоресцирующие органические светодиоды больших размеров. К тому же, PHOLED пригод- ны для изготовления активно-матричных дисплеев с ТПТ на поли- или аморфном кремнии. К их достоинствам относятся высокая яркость монохромных и полноцветных диодов, про- должительный срок службы при высокой спектральной ста- бильности. Наиболее ответственный процесс при изготовлении OLED – нанесение пленок органического материала на подложку. В настоящее время используются следующие три метода: вакуумное осаждение, или вакуумное термическое распы- • ление (Vacuum Thermal Evaporation, VTE). Метод дорогос- тоящий и малоэффективный; рис.1. структура органического светодиода рис.2. структура пассивно-матричного OLED рис.3. структура активно-матричного OLED 40 ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2007 с р е д с т в а о т о б р а ж е н и я и н ф о р м а ц и и осаждение из паровой фазы органического материала (Or- • ganic Vapor Phase Deposition, OVPO). Молекулы органического материала переносятся газом-носителем к холодной под- ложке, на которой они конденсируются, формируя плен- ку. Благодаря применению газа-носителя эффективность процесса повышается, а затраты на его проведение сни- жаются; струйная печать, при которой пленка наносится на под- • ложку так же, как при печати текста и изображения на бу- маге струйным принтером. По мере совершенствования используемых паст и оборудования этот метод позволит существенно сократить издержки производства OLED и формировать экраны больших размеров для телевизоров или рекламных щитов. Интерес представляет осваиваемая сейчас высокопроиз- водительная технология "roll-to-roll", позволяющая, подобно печати газет, формировать приборы на движущейся пласт- массовой ленте, длина которой может достигать нескольких километров. достоинства и недостатки Основные конкуренты OLED – ЖКД и светодиоды (СД). Пер- вые находят широкое применение как в малогабаритных ус- тройствах, так и в качестве больших ТВ-экранов. СД чаще всего применяются в цифровых часах. OLED имеет множест- во преимуществ перед этими двумя приборами. Органичес- кие пленки, формирующие OLED, тоньше, легче и более гиб- кие, чем кристаллические пленки ЖКД и СД. Благодаря этому их можно изготавливать на гибкой подложке, а не на стекле, поглощающем часть излучаемого света. В результате яркость OLED выше. Они не требуют подсветки как ЖКД, а следова- тельно потребляют меньше энергии. Их легче изготавливать, при этом размеры устройств отображения могут быть доста- точно большими (вплоть до видеостен с малой глубиной ус- тановки). Угол обзора OLED составляет ∼170°. К недостаткам OLED относятся малый срок жизни органи- ческих материалов синего свечения (1 тыс. ч против 10 тыс. – 40 тыс. ч для материалов белого и зеленого свечения), слож- ность и достаточно высокие издержки производства, пло- хая влагостойкость (вода легко повреждает органический материал). области применения OLED-дисплеи малых и средних размеров Сегодня OLED в основном применяются в сотовых теле- фонах, портативных цифровых МР3-плеерах, автомобиль- ных радиоприемниках, видеокамерах и т.п. Так, в большинс- тве сотовых телефонов компаний Motorola и Samsung цвет- ной дисплей выполнен на органических светодиодах. Они используются и в ряде сотовых телефонов компании Sony Ericsson, в частности в модели Z610i. Основной сектор сбыта OLED — вспомогательные дисплеи сотовых телефонов. И по данным компании DisplaySearch, в 2007 году существенный рост продаж OLED-дисплеев (на 35% по сравнению с преды- дущим годом) будет происходить в основном за счет увеличе- ния объема отгрузок пассивно-матричных устройств, исполь- зуемых во вспомогательных дисплеях. Доля OLED для вспо- могательных дисплеев сотовых телефонов и дисплеев МР3- плееров в первом квартале 2007 года составила 87% от об- щего объема отгрузок OLED-дисплеев. При этом для вспо- могательных дисплеев было поставлено 12,6 млн. OLED, для МР3-плееров – 4,0 млн. штук. Наиболее перспективными сейчас признаны активно-мат- ричные OLED (AMOLED)*. Это объясняется их отличными по- казателями, такими как малые масса, толщина (на 40% мень- ше, чем у современных дисплеев) и время отклика (в тысячу раз меньше, чем у ЖКД с ТПТ, или TFT LCD). На прошедшей в мае 2007 года конференции-выставке Общества информационных дисплеев SID 2007 два крупней- ших производителя плоскопанельных дисплеев – компании Sony и LG.Philips LCD – представили гибкие AMOLED-дисп- леи. Как правило, подложкой плоскопанельных дисплеев слу- жит стеклянная пластина малой толщины. Новые дисплеи японской и южнокорейской фирм – Sony и LG.Philips LCD – выполнены на тонких гибких пластинах пластмассы и метал- ла, соответственно. Демонстрировавшийся компанией Sony опытный обра- зец гибкого полноцветного AMOLED-дисплея диаметром рис.4. структура прозрачного OLED рис.5.структура OLED с верхней излучающей поверхностью *Беляев В. Куда несется мировой рынок плоскопанельных дисплеев? И где он ос- тановится? – наст. номер, с.112. 41 ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2007 2,5" (6,25 см) с разрешением 120 ×160 пикселов (разме- ром 318 ×318 мкм) и 8-бит шкалой серого воспроизводил 16,8 млн. цветовых оттенков (рис.6). Частота кадров состав- ляет 60 Гц, рабочее напряжение – 12 В. Яркость, соглас- но техническим спецификациям, превышает 100 кд/м 2 , кон- трастность – 1000:1. Многослойная структура дисплея об- разована слоями электродов, органических ТПТ и светодио- дов, а также катодов, отделенных друг от друга органически- ми диэлектрическими пленками. Такая структура позволила наносить слой электродов до изготовления p-канальных ТПТ и, тем самым, не вносить дефекты в органический полупро- водниковый слой. Температура формирования органических транзисторов с подвижностью носителей 0,1 см 2 /В ⋅с состав- ляла 180°С. Правда, при работе дисплея было отмечено не вполне удовлетворительное качество изображения, связан- ное с его изгибом. Тем не менее, гибкие дисплеи, как ожида- ется, найдут применение в карманных компьютерах, мобиль- ных телефонах, электронных книгах и других технических но- винках. Впрочем, пока корпорация Sony не уточняет сроков начала массового производства подобных экранов. Размер AMOLED-дисплея на фосфоресцирующем мате- риале компании LG.Philips LCD больше – 4" (10 см) по диа- гонали, разрешение – 320 ×240 пикселов. Дисплей способен отображать до 16,77 млн. цветов. В отличие от Sony, компа- ния LG.Philips демонстрировала лишь фотографию устройс- тва со слегка изогнутым экраном. По утверждению разра- ботчиков, это первый полноцветный AMOLED-дисплей, схема управления которого выполнена на ТПТ на аморфном крем- нии (a-Si). Это позволит использовать существующие линии по производству ТПТ-ЖКД и тем самым ускорить выпуск но- вых изделий. В качестве подложки использовалась фольга из нержавеющей стали. Толщина дисплея равна всего 150 мкм. Разработка велась совместно с компанией UDC, владеющей патентами на технологию PHOLED. О разработке новых AMOLED-дисплеев в начале 2007 года объявила компания MagnaChip Semiconductor (Южная Ко- рея) — создатель и поставщик датчиков изображения, полу- проводниковых цифровых схем и схем обработки смешанно- го сигнала. Разрешение дисплея 240 ×432 пикселов (WQVGA), цветовая палитра – 262 тыс. оттенков. Встроенное ЭСРПЗУ обеспечивает управление контрастностью воспроизведения, частотой и энергопотреблением, а цифровой последователь- ный интерфейс MDDI (Mobile Digital Display Interface) разра- ботки компании Qualcomm способствует более быстрой пе- редаче данных. Функция автоматической регулировки ярко- сти изображения экономит энергопотребление и продлева- ет срок службы батареи. В дальнейшем предполагается раз- дельная регулировка RGB, что обеспечит достижение более стабильной и совершенной цветности, а в результате и бо- лее натурального изображения. По утверждению фирмы, но- вый AMOLED-дисплей уже готов к внедрению в производс- тво. Предназначен для мобильных телефонов с возможнос- тью воспроизведения ТВ-изображения и мультимедийных те- лефонов. В мае 2007 года о начале производства AMOLED-диспле- ев размером 2" (5,0 см) объявила Chi Mei EL (CMEL), дочер- няя компания фирмы Chi Mei Optoelectronics (CMO) (Китай). Ежемесячный объем их отгрузок пока составляет 15 тыс. штук. Компания приступила и к отгрузкам опытных образцов AMOLED-дисплеев размером 2,4" (6,0 см). Серийное их про- изводство планируется на сентябрь или октябрь этого года. Отмечается, что выход годных дисплеев размером 2" превы- шает 60%, дисплеев размером 2,4" – около 50%. Компания LG Electronics во втором квартале 2007 года так- же приступила к массовому производству AMOLED-панелей, которые она планирует установить в двух-трех новых моде- лях сотовых телефонов. Кроме того, компания ведет перего- воры с LG.Philips LCD относительно лицензирования ее техно- логии изготовления AMOLED на стеклянных подложках с ТПТ на низкотемпературном поликремнии (Low-Temperature Poly- Silicon, LTPS). Вместе с тем, компания намерена прекратить производство пассивно-матричных дисплеев. "Самый тонкий в мире AMOLED-дисплей" представил на SID 2007 крупнейший производитель устройств отображения информации для мобильных телефонов – компания Samsung SDI. Разрешение дисплея с размером по диагонали 2,2" (5,5 см) и толщиной всего 0,52 мм составляет 320 ×240 пиксе- лов, контраст – 10000:1, срок службы – ∼50 тыс. ч при ярко- сти 200 кд/м 2 . Изготовлен дисплей на стандартной стеклян- ной подложке с LTPS ТПТ. Предназначен для самых разнооб- разных микротелефонных трубок. А на Международной конференции по информационным дисплеям 2006 года (International Meeting on Information Dis- play, IMID) Samsung SDI экспонировала AMOLED-дисплеи с размером по диагонали 4,3 и 2,4" (10,75 и 6,0 см, соответс- твенно). Их яркость составляла 529 кд/м 2 , контрастность – 2000:1, время отклика – 0,01 мс. Цветовая палитра – 16 млн. оттенков. Эти дисплеи четвертого поколения также выполне- рис.6.Гибкий дисплей компании Sony 42 ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2007 с р е д с т в а о т о б р а ж е н и я и н ф о р м а ц и и ны с LTPS ТПТ. Как показали исследования специалистов ком- пании, ряд AMOLED-дисплеев гораздо быстрее, чем актив- но-матричные ЖКД, воспроизводят трехмерное изображе- ние, к тому же и с большим разрешением. Сейчас Samsung планирует освоить производство AMOLED-дисплеев с раз- мером по диагонали 2,0–2,6" (5,0–6,5 см) на новом заводе в Шеонане, первую линию которого планировалось ввести в строй в конце 2006 года. Завод должен выпускать ежегод- но 20 млн. дисплеев, предназначенных для мультимедийных мобильных телефонов. При этом ежемесячный объем выпус- ка дисплеев размером 2,2" и толщиной 0,52 мм должен со- ставить 1,5 млн. шт. Кроме того, Samsung создала для "тощих" ПК AMOLED-дис- плей размером 17" (52,5 см) и толщиной 12 мм. Разрешение его составляет 1600 ×1200 пикселов, время отклика – менее 0,01 мс, яркость – 400 кд/м 2 , контрастность – 1000:1. Правда, пока неизвестно, скоро ли этот дисплей появится на рынке. Но когда это произойдет, он не останется незамеченным. Но не AMOLED едиными жив рынок органических свето- диодов. Шотландская компания MicroEmissive Displays (MED) представила на SID 2007, как она утверждает, первый и единственный микродисплей типа ME3204 на основе POLED, разработанный по лицензии, приобретенной у компании CDT. Так называемый "глазной экран" (eyescreen) – это полноцвет- ный дисплей с размером по диагонали 2,4" (6 мм) и разре- шением 320 ×420 пикселов. Коэффициент заполнения дис- плея (доля площади, занимаемой светящимися пикселами) составляет ∼80%. Скорость сканирования – 50–120 кадров/с. В микродисплей ME3204 входят электронная схема управле- ния, последовательный RGB-интерфейс, параллельный ви- деоинтерфейс, совместимый со стандартом BT.656, и цвет- ные светофильтры (рис.7). Работает POLED-дисплей при напряжении 2,5 В, потреб- ляет 50 мВт, т.е. теоретически продолжительность его рабо- ты при питании от одной щелочной АА-батареи составит 30 дней. Диапазон рабочих температур — от -20 до 60°С. Размер микродисплея 14 ×10 мм. Крепится он на гибкой ленте шири- ной 50 мм (рис.8). Предназначен в первую очередь для при- менения в качестве нашлемного дисплея и в электронных ви- деоискателях. ME3204 уже нашел применение в цифровых фотоаппаратах и системах ночного видения. Изготавливает- ся на предприятии компании MED в Дрездене. Один из важных параметров OLED-дисплея для мобильных устройств – яркость свечения в пересчете на затрачиваемую энергию. Поэтому сегодня работы по совершенствованию КПД органических светодиодов ведутся не менее интенсив- но, чем работы по совершенствованию качества отображае- мой дисплеем картинки. Учеными Окриджской национальной лаборатории (Oak Ridge National Laboratory, США) был пред- ложен метод увеличения КПД OLED более чем на 30%. Спаси- бо в очередной раз стоит сказать наночастицам. Исследователи из Оук Риджа решили добавить в полимер- ную матрицу магнитные наночастицы кобальта и железа (кон- центрации не более 0,1%). Это привело к 27%-ому увеличе- нию КПД, а при приложении к органическому светодиоду вне- шнего магнитного поля этот показатель возрастал еще на 5%. Таким образом, суммарное повышение КПД составило 32% по сравнению с обычными OLED. Производители OLED на протяжении последних несколь- ких лет стремятся начать массовые отгрузки новых перспек- тивных дисплеев для мобильных устройств. Но им нелегко вытеснить на рынке основного конкурента – ЖКД, которые имеют 30-летнюю историю, развитую инфраструктуру и про- изводство которых характеризуются высоким выходом год- ных. Лишь сейчас, благодаря получению новых материалов, позволивших увеличить срок жизни OLED, и развертыванию в АТР производства AMOLED-дисплеев, их рынок становится реальностью. Пока цена AMOLED-дисплеев для мобильных рис.7. блок-схема POLED-микродисплея ME3204 43 ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2007 устройств примерно на 60% выше, чем ЖКД. Однако по оцен- кам компании Samsung, к 2010 году по стоимости они станут конкурентоспособными с ЖКД. Интересна и работа ученых Национального университе- та Тайваня по улучшению контрастности AMOLED-дисплеев путем размещения за ними солнечной батареи. В структуру OLED, как правило, входит тыльный электрод, ухудшающий контраст и отражающий свет и тогда, когда панель не рабо- тает. Попытки уменьшения количества отражаемого света и увеличения контраста приводили к потере энергии фотонов и подавлению части излучения диода. Солнечная батарея, размещенная за OLED, поглощает падающий свет и излуче- ние диода, преобразуя их в электрическую энергию, которая используется для повторного возбуждения фотогальваничес- кой реакции. И хотя эффективность повторной подачи энер- гии пока составляет всего 0,26%, ученые считают, что за счет использования более эффективных OLED и солнечных бата- рей им удастся существенно увеличить этот показатель. По утверждению разработчиков, применение солнечной батареи позволило уменьшить отражение, характерное для обычных OLED, с 70 до ∼1,4% без ухудшения эффективности электро- люминесценции. Благодаря малому времени отклика и хорошему воспро- изведению цветного изображения, а также все большей от- работанности технологии OLED становятся весьма перспек- тивными и для создания больших ТВ-экранов. Совершенс- твование технологии и удешевление OLED, возможно, приве- дет к появлению в ближайшее время "сверхплоских" телеви- зоров с экранами на органических светодиодах с чрезвычай- но высокой яркостью и малым энергопотреблением. И число фирм, направляющих свои усилия на разработку таких экра- нов, растет. OLED ТВ-экраны Интерес к OLED ТВ-экранам стимулировало заявление ком- пании Sony на крупнейшей выставке плоскопанельных дисп- леев FINETECH 2007 о намерении начать в этом году произ- водство OLED-экранов с диагональю 11" (27,5 см) и SVGA-раз- решением (1024 ×600 пикселов). Экран с яркостью 600 кд/м 2 , контрастом 1000000:1 и 100%-ной цветовой NTSC-палит- рой компания демонстрировала на международной выстав- ке бытовой электроники CES 2007. Толщина экрана ∼3 мм. Дисплей выполнен на маломолекулярном материале и LTPS КМОП-транзисторах. Для обеспечения требуемой цветовой палитры в дисплее использован световой фильтр. Компания планирует ежемесячно выпускать 1 тыс. та- ких AMOLED-экранов. Правда, их цена будет в несколько раз выше, чем у ЖК-экрана того же размера. Согласно оценкам компании DisplaySearch, 11-дюймовый OLED-экран фирмы Sony будет стоить около 700 долл., что равно стоимости ЖК- панели размером 40" (100 cм). Современная ЖК-панель раз- мером 10" (25 см) стоит ∼100 долл. И еще в 2011 году боль- шие OLED-панели могут быть вдвое дороже ЖК-экранов. Для успешного развития рынка OLED ТВ-экранов изгото- вители должны освоить массовое производство AMOLED-па- нелей среднего и малого размера с приемлемым выходом годных (сейчас, по данным компании Samsung SDI, из деся- ти производимых AMOLED-панелей размером 2,2" только че- тыре оказываются годными) и снизить их стоимость. Очевид- но, первые OLED-телевизоры будут иметь небольшие экраны и устанавливаться на кухнях или в ванных комнатах. А рынок таких телевизоров невелик. Серьезные конкуренты OLED на рынке телевизоров – ЭЛТ, плазменные панели, проекционные системы, не говоря о та- ких новых перспективных технологиях, как дисплеи с повер- хностной эмиссией электронов (Surface-conduction electron- emitter Displays, SED) и дисплеи на углеродных трубках. Все это затруднит проникновение OLED на рынок телевизоров. И согласно оценкам компании iSupply, на долю OLED-телеви- зоров в 2011 году придется менее 0,5% мирового телевизи- онного рынка, равного 242,7 млн. штук. В 2012 году, по дан- ным iSupply, будет отгружено 1,2 млн. OLED-телевизоров при среднегодовых темпах прироста в сложных процентах 35%. Доходы от продаж в 2012 году составят 691 млн. долл. про- тив менее 1 млн. долл. в 2007-м (рис.9). Прогнозы компании DisplaySearch более оптимистичны: 3 млн. OLED ТВ-панелей в 2011 году. С учетом всего вышесказанного компания Samsung, пред- ставившая еще на выставке SID 2005 опытный образец OLED-панели с диагональю 40" (100 см) и разрешением 1280 ×800 пикселов каждого цвета, высказала сомнение от- носительно того, что Sony сможет начать отгрузки своей 11- дюмовой панели. "Возможно, они смогут изготовить сотню или даже тысячу пробных панелей. Но не больше", — утверж- рис.8. высококачественный малогабаритный POLED-микродисплей ME3204 44 ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2007 с р е д с т в а о т о б р а ж е н и я и н ф о р м а ц и и дает вице-президент и руководитель работ в области OLED компании Samsung SDI Ёо Эю-Джин. Тем не менее, работы по созданию OLED-дисплеев боль- шого размера не прекращаются. На выставке CES 2007 компания Sony помимо дисплея размером 11" представила и OLED-панель с диагональю 27" (67,5 см) и разрешением 1920х1080 пикселов. Контраст пане- ли превышает 1000000:1, максимальная яркость – 600 кд/м 2 По мнению аналитиков компании DisplaySearch, вслед за Sony панели большого размера в 2008 году начнет выпус- кать Samsung SDI, а в 2009-м – Toshiba Matsushita Display Technology (образована фирмами Toshiba и Matsushita с це- лью разработки OLED-панелей для телевизоров). На вы- ставке SID 2007 компания Samsung демонстрировала гиб- кий монохромный дисплей с диагональю 40" и разрешением 1366х768 пикселов. Панель потребляет всего 300 мВт при об- новлении изображения с частотой один кадр в минуту. Кроме того, на выставочном стенде Samsung посетители могли уви- деть гибкий цветной дисплей с диагональю 14,3" (36 см). Совместное предприятие Toshiba Matsushita Display Technology (TMD) объявило в начале 2007 года о создании па- нели размером 20,8" (52 см) полимерном материале компа- нии CDT с LTPS ТПТ. Слои полимеров красного, синего и зеле- ного излучения наносились дешевым методом струйной пе- чати. Разрешение панели – 1280 ×768 пикселов (WXGA). Вос- производит она 16,7 млн. цветов. Органические светодиоды все активнее заявляют о своих правах на рынке портативных устройств и плоских телевизо- ров, но революционной новинкой они могут стать на рынке высокоэффективных источников белого света. Осветительная аппаратура Будущее твердотельных средств освещения, особенно ор- ганических светодиодов, выглядит весьма обнадеживающим. рис.9. прогноз мирового рынка OLED-телевизоров компании iSupply 45 ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2007 И объясняется это в первую очередь их высокой эффектив- ностью. Если эффективность излучения света лучших моде- лей флуоресцентных ламп составляет 15%, а ламп накалива- ния всего 5%, то для OLED этот показатель может достигать почти 100%. А срок службы "OLED-лампы" равен 100 тыс. ч, тогда как лампочка накаливания перегорает через 1 тыс. ч работы. Согласно прогнозам исследовательской компании NanoMarkets, к 2014 году продажи OLED белого света до- стигнут 1,4 млрд. долл. Они найдут применение не только в осветительной аппаратуре, но и в специализированных ус- тройствах, например архитектурных украшениях (светящие- ся бытовые приборы и стены помещения, что позволит от- казаться от обычных средств освещения), в системах осве- щения транспортных средств, вывесках, наружных логоти- пах и т.п. Поэтому неудивительно, что в США и Европе разверну- ты правительственные программы по разработке OLED бело- го света. Европейское сообщество намерено изучить новые средства освещения помещений с тем, чтобы к 2009 году от- казаться от ламп накаливания, пожирающих ∼30% вырабаты- ваемой электроэнергии. Европейский консорциум OLLA (изготовителей органи- ческих светодиодов высокой яркости для систем освеще- ния), объединяющий 24 научно-исследовательских институ- та и компании восьми европейских стран, с начала 2005 года проводит работы по проекту создания OLED для информаци- онных и связных средств, а также осветительной аппаратуры следующего поколения. В задачи проекта входит создание OLED-осветительных устройств со световой отдачей 50 лм/Вт (световая отдача обычных ламп накаливания – 12 лм/Вт), сроком службы 10 тыс. ч при начальной яркости 1000 кд/м 2 На сегодняшний день в рамках проекта компанией Royal Philips Electronics на основе смеси флуоресцентного и фос- форесцирующего органических материалов созданы OLED белого свечения с запатентованной фирмой Novaled (Герма- ния) p-i-n-структурой. Световая отдача опытных образцов со- ставила 25 лм/Вт, срок службы – более 5 тыс. ч при началь- ной яркости 1000 кд/м 2 . Достигнутый срок службы в сочета- нии с высокой эффективностью — важный шаг на пути реа- лизации средств освещения на базе OLED. В 2005 году совместными усилиями Philips и Novaled был создан опытный образец органического светодиода, сопоста- вимого по коэффициенту светопередачи (Color-Rendering In- dex, CRI), равного 88, с флуоресцентными лампами. Световая отдача диода составила 32 лм/Вт, яркость – 1000 кд/м 2 , а срок службы, по утверждению компании Novaled, – 20 тыс. ч. Разработку OLED на маломолекулярном материале ведет и крупнейший мировой производитель осветительных при- боров – компания Osram (Германия). Компанией разработа- ны диоды с максимальной световой отдачей 25 лм/Вт (сред- нее значение – 18 лм/Вт. Компания CDT совместно с Университетом Дарема и ком- панией Thorn Lighting проводят трехлетнюю программу раз- работки органических материалов и архитектур осветитель- ных приборов, пригодных для производства аппаратуры с большой площадью освещения. Стомость проекта 3,3 млн. фунтов стерлингов. По мнению участников проекта, поли- мерные материалы обеспечат возможность создания осве- тительных панелей большой площади при достаточно низких издержках их производства. В рамках 14-летней программы, финансируемой Минис- терством энергетики США и частично компанией UDC, специ- алисты Принстонского университета и Университета Южной Калифорнии модифицировали структуру OLED с целью зна- чительного увеличения срока службы и эффективности дио- да. Суть модификации заключается в замене быстро выгора- ющего флуоресцентного слоя синего свечения фосфоресци- рующим слоем. Серьезный недостаток в области разработок осветитель- ных устройств на основе OLED – отсутствие стандартов на органические диоды белого свечения. Это не позволяет про- водить достоверное сравнение параметров диодов различ- ных изготовителей. Поэтому в рамках проекта OLLA решено подготовить белую книгу по измерению параметров освети- тельных OLED с тем, чтобы поддержать стандартизацию ра- бочих характеристик этих приборов. К недостаткам OLED относится и их низкая влагостой- кость. Поэтому эксперты считают, что осветительная аппара- тура на основе OLED начнет широко применяться не раньше, чем через 10 лет. Пока же монохромные OLED-дисплеи и па- нели белого свечения найдут применение в таких нишах, как светящиеся торговые знаки, размещаемые на киосках. Тем не менее, разработки OLED белого цвета продолжаются Конечно, поначалу бурный рост OLED-технологии существен- но переоценили. К 2005 году этой технологии пророчили при- мерно 30–40% рынка дисплеев для портативных устройств. Пока этого не произошло. Однако ни в коем случае нельзя ут- верждать, что OLED-технология бесперспективна и произво- дители могут от нее отказаться. С 2002 года число устройств, в которых применяются OLED-дисплеи, неуклонно растет. И если первоначально они использовались для создания мини- атюрных вспомогательных индикаторов небольших сотовых телефонов и плееров, то сейчас уже они добрались до КПК и постепенно подбираются к приборам, требующим устройс- тва отображения с большой диагональю. Если развитие будет продолжаться в том же темпе, то, скорее всего, уже в следу- ющем году в продаже появятся первые серийные телевизо- ры с OLED-экранами. И тогда уже к концу десятилетия орга- нические светодиоды начнут в полной мере вытеснять жид- кокристаллические панели. А нам остается лишь наблюдать за происходящим. 46 ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2007 с р е д с т в а о т о б р а ж е н и я и н ф о р м а ц и и |