Dom > Razstava > Vsebine

Organska svetleča dioda (OLED)

Apr 25, 2017

OLED


QQ 截图 20170425103234.jpg


Prototipni OLED svetilniki


QQ 截图 20170425103319.jpg


Predstavitev prilagodljive naprave OLED


Organska svetleča dioda (OLED) je svetleča dioda (LED), v kateri je emitivna elektroluminiscenčna plast filma organske spojine, ki oddaja svetlobo kot odziv na električni tok. Ta plast organskega polprevodnika je nameščena med dvema elektrodama; Ponavadi je vsaj ena od teh elektrod pregledna. OLED se uporabljajo za ustvarjanje digitalnih prikazov v napravah, kot so televizijski zasloni, računalniški monitorji, prenosni sistemi, kot so mobilni telefoni, ročne igralne konzole in dlančniki. Glavno področje raziskav je razvoj bele OLED naprave za uporabo v polprevodniških svetlobnih aplikacijah.


Obstajajo dve glavni družini OLED: tisti, ki temeljijo na majhnih molekulah in tistih, ki uporabljajo polimere. Dodajanje mobilnih ionov na OLED ustvarja elektrokemijsko celico, ki oddaja svetlobo (LEC), ki ima nekoliko drugačen način delovanja. Prikaz OLED lahko upravljate s kontrolno shemo pasivne matrike (PMOLED) ali aktivne matrike (AMOLED). V shemi PMOLED se vsaka vrstica (in vrstica) na zaslonu zaporedno nadzoruje ena za drugo, medtem ko AMOLED nadzor uporablja tanko-filmsko tranzistorsko hrbtno ploščo za neposreden dostop in vklapljanje ali izključitev vsakega posameznega piksla, kar omogoča večjo ločljivost in večjo Velikosti zaslona.


OLED zaslon deluje brez ozadja; Tako lahko prikazuje globoke črne ravni in je lahko tanjši in lažji od LCD-prikazovalnika s tekočimi kristali. Pri slabih okoljskih svetlobnih pogojih (kot je temna soba) OLED zaslon lahko doseže višje kontrastno razmerje kot LCD, ne glede na to, ali LCD uporablja hladne katodne fluorescenčne sijalke ali osvetlitev LED.



Zgodovina

André Bernanose in sodelavci na Nancy-Université v Franciji so v začetku petdesetih let prvih opazovale elektroluminiscenco v organskih materialih. Uporabili so visoke izmenične napetosti v zraku do materialov, kot so akridin oranžna, bodisi nanosana ali raztopljena v celuloznih ali celofanskih tankih filmih. Predlagani mehanizem je bil bodisi neposreden vzbujanje barvnih molekul ali vzbujanje elektronov.


Leta 1960 je Martin Pope in nekateri njegovi sodelavci na univerzi v New Yorku razvili ohmicne temne injektirne kontakte elektrod z organskimi kristali. Nadalje so opisali potrebne energetske zahteve (delovne funkcije) za kontakte elektrod za vbrizgavanje lukenj in elektronov. Ti stiki so osnova za vbrizgavanje goriva v vseh sodobnih napravah OLED. Skupina papeža je najprej opazila tudi elektroluminiscenco z enosmerno elektroluminiscenco v enem vakuumu na enem čistem kristalu antracena in antracenskih kristalih, dopiranih s tetracenom leta 1963, z uporabo srebrne elektrode na 400 voltov. Predlagani mehanizem je bil poljsko pospešeno elektronsko vzbujanje molekularne fluorescence.


Popejeva skupina je leta 1965 poročala, da elektroluminiscenca v antracenskih kristalih zaradi odsotnosti zunanjega električnega polja povzroči rekombinacija termificiranega elektrona in luknje ter da je prevodna raven antracena višja kot energija kot energija eksitona. Tudi leta 1965 sta W. Helfrich in WG Schneider iz Nacionalnega raziskovalnega sveta v Kanadi prvič izdelala elektroluminiscenco dvojne injekcijske rekombinacije z antracenskim monokristalom, ki je uporabljala luknjice in elektronke, ki so injicirale elektrode, predhodnik sodobnih naprav za dvojno vbrizgavanje. Istega leta so raziskovalci Dow Chemical patentirali metodo priprave elektroluminescenčnih celic z visokonapetostnimi (500-1500 V) električnimi izolacijami (100-3000 Hz) z električnim izoliranim enim milimetrskim tanjšim slojem staljenega fosforja, ki ga sestavljajo zemeljski antracenski prah, Tetracena in grafita v prahu. Predlagani mehanizem je vključeval elektronsko vzbujanje pri kontaktih med delci grafita in molekulami antracena.


Roger Partridge je prvi opazoval elektroluminiscence iz polimernih filmov v National Physical Laboratory v Združenem kraljestvu. Naprava je bila sestavljena iz folije iz poli (N-vinilkarbazola) do debeline 2,2 mikrometra, nameščene med dvema elektrodama za vbrizgavanje. Rezultati projekta so bili patentirani leta 1975 [16] in objavljeni leta 1983.


Prvi praktični OLED

Ameriški fizik kemik Ching W. Tang in njegov sodelavec Steven Van Slyke v Eastman Kodaku, rojen v Hong Kongu, je leta 1987 zgradil prvo praktično napravo OLED. To je bila revolucija tehnologije. Ta naprava je uporabljala novo dvoslojno strukturo z ločenim transportom lukenj in transportnimi sloji elektronov, tako da je rekombinacija in emisija svetlobe nastala sredi organske plasti; To je povzročilo zmanjšanje obratovalne napetosti in izboljšanje učinkovitosti.


Raziskave polimerne elektroluminiscence so dosegle vrhunec leta 1990 z JH Burroughes et al. V Laboratoriju Cavendish v Cambridgeu poroča o visokozmogljivi zeleni svetlobni napravi na osnovi polimerov, ki uporablja 100 nm debelih filmov poli (p-fenilen vinilena).


Universal Display Corporation ima večino patentov v zvezi s komercializacijo OLED-jev.


Delovno načelo


QQ 截图 20170425103350.jpg


Shematski dvoslojni OLED: 1. Katoda (-), 2. Emisivni sloj, 3. Emisija sevanja, 4. Prevodni sloj, 5. Anoda (+)


Tipičen OLED je sestavljen iz plasti organskih materialov, ki se nahajajo med dvema elektrodama, anodo in katodo, vsa nanosa na substrat. Organske molekule so električno prevodne zaradi delokalizacije pi elektronov, ki jih povzroča konjugacija nad delom ali celotno molekulo. Ti materiali imajo ravni prevodnosti, ki segajo od izolatorjev do prevodnikov in se zato obravnavajo kot organski polprevodniki. Najvišji zasedeni in najnižji brezskrbni molekularni orbitali (HOMO in LUMO) organskih polprevodnikov so analogni valenčnim in prevodnim pasom anorganskih polprevodnikov.


Prvotno najosnovnejši polimerni OLED je sestavljen iz ene same organske plasti. Eden od primerov je bila prva svetlobna naprava, ki jo je sintetiziral JH Burroughes et al., Ki je vključeval en sloj poli (p-fenilen vinilena). Vendar pa je mogoče večplastne OLED izdelati z dvema ali več plasti, da bi izboljšali učinkovitost naprave. Poleg prevodnih lastnosti se lahko izberejo tudi različni materiali, ki pomagajo pri vbrizgavanju na elektrodah, tako da zagotovijo bolj postopen elektronski profil ali blokirajo naboj, da bi prišli do nasprotne elektrode in se izgubili. Veliko sodobnih OLED-jev ima preprosto dvoslojno strukturo, ki jo sestavljajo prevodna plast in oddajna plast. Najnovejši razvoj v arhitekturi OLED izboljša kvantno učinkovitost (do 19%) z uporabo stopnjevane heterojnosti. V gradirami heterojunske arhitekture se sestava luknjic in elektronskih transportnih materialov neprekinjeno spreminja v emitivnem sloju z dopaminskim emiterjem. Gradiramo heterojunkcionalno arhitekturo, ki združuje koristi obeh konvencionalnih arhitektur z izboljšanjem vbrizgavanja goriva, hkrati pa uravnoveša prevoz nahajališč znotraj emisijske regije.


Med delovanjem se čez OLED uporablja napetost, tako da je anoda pozitivna glede na katodo. Anode se izbirajo glede na kakovost njihove optične prosojnosti, električne prevodnosti in kemične stabilnosti. Tok elektrona teče skozi napravo od katode do anode, saj se elektroni v katodo vnašajo v LUMO organskega sloja in se umaknejo iz HOMO na anodi. Slednji postopek je lahko opisan tudi kot vbrizgavanje elektronskih lukenj v HOMO. Elektrostatične sile prinašajo elektrone in luknje drug proti drugemu in rekombinirajo tvorjenje eksitona, vezanega stanja elektronov in lukenj. To se zgodi bliže emisijski plasti, ker so v organskih polprevodnikih luknje na splošno bolj mobilne od elektronov. Razpad tega vzbujanega stanja ima za posledico sprostitev ravni energije elektrona, ki ga spremlja emisija sevanja, katere frekvenca je v vidnem območju. Pogostost tega sevanja je odvisna od pasovne vrzeli materiala, v tem primeru razlike v energiji med HOMO in LUMO.


Ker so elektroni in luknje fermije s polpevilnim vrtenjem, je lahko eksiton bodisi v singletnem stanju bodisi v trojnem stanju, odvisno od tega, kako so bili spini elektronov in luknje združeni. Za vsak singletni eksiton se bodo oblikovali statistično trije trojni ekscitoni. Zmanjševanje trojnih stanj (fosforezenca) je prepovedano, povečuje časovni razmik prehodov in omejuje notranjo učinkovitost fluorescenčnih naprav. Fosforezcentne organske svetleče diode uporabljajo spin-orbitne interakcije za olajšanje medsebojnega prehoda med singletno in tripletno stanje, s čimer pridobijo emisije iz singletnih in trojnih stanj ter izboljšajo notranjo učinkovitost.


Indijski kositrov oksid (ITO) se pogosto uporablja kot anodni material. Je prozorna za vidno svetlobo in ima visoko delovno funkcijo, ki spodbuja vbrizgavanje lukenj v nivo HOMO organskega sloja. Tipična prevodna plast je lahko sestavljena iz PEDOT: PSS, saj je raven HOMO tega materiala običajno med delovno funkcijo ITO in HOMO drugih običajno uporabljenih polimerov, kar zmanjšuje energetske ovire za injiciranje lukenj. Metode kot barij in kalcij se pogosto uporabljajo za katodo, saj imajo nizke delovne funkcije, ki spodbujajo vbrizgavanje elektronov v organsko plast LUMO. Tovrstne kovine so reaktivne, zato zahtevajo prekrivno plast aluminija, da bi se izognili razgradnji.


Eksperimentalna raziskava je pokazala, da imajo lastnosti anode, zlasti topografija vmesne plasti (HTL) vmesnika, pomembno vlogo pri učinkovitosti, zmogljivosti in življenjski dobi organskih svetlečih diod. Neučinkovitosti na površini anode zmanjšajo adhezijo anodno-organske filmske vmesne ploskve, povečajo električno upornost in omogočajo pogostejše tvorbo neizdajnih temnih lis v OLED materialu, ki negativno vplivajo na življenjsko dobo. Mehanizmi za zmanjšanje hrapavosti anod za podlage ITO / stekla vključujejo uporabo tankih filmov in samosestavljenih monolayerjev. Razmišljamo tudi o alternativnih podlagah in anodnih materialih, ki povečujejo zmogljivost OLED in življenjsko dobo. Možni primeri vključujejo substrate z enojnim kristalnim safirjem, obdelane z anodami zlatega filma (Au), ki omogočajo nižje delovne funkcije, delovne napetosti, vrednosti električnega upora in podaljšano življenjsko dobo OLED-ov.


Enotni nosilci se običajno uporabljajo za preučevanje kinetike in polnjenje transportnih mehanizmov organskega materiala in so lahko koristni pri preučevanju procesov prenosa energije. Ker je tok skozi napravo sestavljen iz samo enega tipa nosilca polnjenja, bodisi elektronov ali lukenj, ne pride do rekombinacije in nobene svetlobe ne oddaja. Na primer, elektronske naprave je mogoče dobiti z zamenjavo ITO z nižjo delovno funkcijo kovin, ki povečuje energijsko pregrado injekcije luknje. Podobno so lahko le luknjice izdelane z uporabo katode, izdelane izključno iz aluminija, zaradi česar je presežna energetska pregrada za učinkovito injektiranje elektronov.


Ravnovesje prevoznika

Potrebno je uravnoteženo vbrizgavanje in prenos, da se doseže visoka notranja učinkovitost, čista emisija svetlobnega sloja brez onesnaženih emisij iz transportnih plasti ter visoka stabilnost. Običajni način ravnotežja je optimizacija debeline plasti, ki prevaža polnilo, vendar je težko nadzorovati. Drug način je uporaba eksiplexa. Eksiplex oblikovan med transportnimi vrati (p-tipa) in elektronskimi transportnimi (n-tipi) stranskimi verigami, da bi locirali parne elektronske luknje. Energija se nato prenese v luminofor in zagotavlja visoko učinkovitost. Primer uporabe exciplexa je presaditev stranskih enot oksadiazola in karbazola v glavnih verigah z rdečim diketopirolopirolom z glavnim verigo kopolimerov, ki kažejo izboljšano zunanjo kvantno učinkovitost in čistost barve pri nobeni optimizirani OLED.


Materialne tehnologije

Mala molekula


QQ 截图 20170425103413.jpg

Alq3, ki se pogosto uporablja v OLED-ih majhnih molekul

Učinkovite OLED, ki uporabljajo majhne molekule, so najprej razvili dr. Ching W. Tang et al. Na Eastman Kodak. Izraz OLED se tradicionalno nanaša posebej na to vrsto naprave, čeprav se uporablja tudi izraz SM-OLED.


Molekule, ki se običajno uporabljajo pri OLED, vključujejo organokovinske kelate (npr. Alq3, ki se uporabljajo v organski svetlobni napravi, o kateri poroča Tang in sodelavci), fluorescenčna in fosforestična barvila ter konjugirani dendrimi. Za njihove transportne lastnosti se uporabljajo številni materiali, na primer trifenilamin in derivati, se običajno uporabljajo kot materiali za transportne sloje lukenj. Fluorescenčna barvila se lahko izberejo za pridobivanje svetlobnih emisij pri različnih valovnih dolžinah, pogosto pa se uporabljajo spojine, kot so derivati perilena, rubrena in kinakridona. Alq3 je bil uporabljen kot zeleni oddajnik, elektronski transportni material in kot gostitelj rumenih in rdečih barv.


Proizvodnja naprav in zaslonov majhne molekule ponavadi vključuje toplotno izhlapevanje v vakuumu. Zaradi tega je proizvodni postopek dražji in je omejen za naprave velikih površin kot druge tehnike predelave. Vendar pa v nasprotju s polimernimi napravami postopek vakuumskega nanašanja omogoča nastanek dobro vodenih, homogenih filmov in gradnjo zelo kompleksnih večplastnih struktur. Ta visoka fleksibilnost pri oblikovanju plasti, ki omogoča oblikovanje različnih transportnih in blokirnih plasti, je glavni razlog za visoko učinkovitost malih molekul OLED.


Prikazana je koherentna emisija laserske barvne tandemske naprave SM-OLED, vzbujana v impulznem režimu. Emisija je skoraj difrakcija omejena s širino spektra, podobno kot pri širokopasovnih laserskih barvah.


Raziskovalci poročajo o luminescenci iz ene molekule polimera, ki predstavlja najmanjšo možno organsko svetlobno diodo (OLED). Znanstveniki bodo lahko optimizirali snovi za proizvodnjo močnejših svetlobnih emisij. Nazadnje, to delo je prvi korak k izdelovanju komponent, ki vsebujejo molekule, ki združujejo elektronske in optične lastnosti. Podobne komponente so lahko osnova molekularnega računalnika.

QQ 截图 20170425103433.jpg


Polimerne svetleče diode


QQ 截图 20170425103433.jpg


Poli (p-fenilen vinilen), uporabljen v prvem PLEDU


Polimerne svetleče diode (PLED), tudi svetleči polimeri (LEP), vključujejo elektroluminiscenčni prevodni polimer, ki oddaja svetlobo, ko je priključen na zunanjo napetost. Uporabljajo se kot tanek film za barvne zaslone s polnim spektrom. Polimerni OLED so zelo učinkoviti in zahtevajo sorazmerno majhno moč za količino proizvedene svetlobe.


Vakuumsko odlaganje ni primerna metoda za tanke plasti polimerov. Vendar pa lahko polimere obdelamo v raztopini, spin prevleka pa je običajna metoda za nanos tankih polimernih filmov. Ta metoda je bolj primerna za oblikovanje filmov velikih površin kot termično izhlapevanje. Noben vakuum ni potreben, emitivni material pa se lahko nanese tudi na podlago s tehniko, ki izhaja iz komercialnega brizgalnega tiskanja. Ker pa uporaba kasnejših slojev nagiba k raztapljanju že prisotnih, je oblikovanje večplastnih struktur pri teh metodah težavno. Kovinsko katodo lahko še vedno deponira s termičnim izhlapevanjem v vakuumu. Alternativna metoda za vakuumsko usedanje je za nanos filma Langmuir-Blodgett.


Tipični polimeri, ki se uporabljajo v molznih prikazih, vključujejo derivate poli (p-fenilen vinilena) in polifluorena. Nadomestitev stranskih verig na polimerno ogrodje lahko določi barvo oddane svetlobe ali stabilnost in topnost polimera za učinkovitost in enostavnost obdelave. Čeprav je nesubstituirani poli (p-fenilen vinilen) (PPV) običajno netopen, se število PPV In z njimi povezani poli (naftalen vinilen) s (PNV), ki so topni v organskih topilih ali vodi, so bili pripravljeni s polimerizacijo metatezne odpiranja obroča. Te vodotopne polimere ali konjugirane poli-elektrolite (CPE) lahko uporabimo tudi kot plasti vbrizgavanja sami ali v kombinaciji z nanodelci kot je grafen.


Fosforescentni materiali


QQ 截图 20170425103501.jpg


Ir (mppy) 3, fosforezentni dopant, ki oddaja zeleno luč.


Fosforezcentne organske svetleče diode uporabljajo načelo elektrofosfrescence za pretvorbo električne energije v OLED v svetlobo na zelo učinkovit način, pri čemer se notranja kvantna učinkovitost teh naprav približuje 100%.


Značilno je, da se kot gostiteljski material uporablja polimer, kot je poli (N-vinilkarbazol), kateremu dodamo organometalni kompleks kot dopant. Iridijevi kompleksi, kot je Ir (mppy) 3, so trenutno v središču raziskav, čeprav so bili uporabljeni tudi kompleksi na osnovi drugih težkih kovin, kot je platina.


Atom težke kovine v središču teh kompleksov kaže močno spin-orbitno sklopitev, ki olajša medsebojni prehod med singletno in trojno stanje. Z uporabo teh fosforezcentnih materialov se lahko singletni in trojni ekscitoni lahko radiativno razpadajo, s čimer se izboljša notranja kvantna učinkovitost naprave v primerjavi s standardnim zahtevkom, kjer bodo samo emisije svetlobe prispevale samo posamezna stanja.


Uporaba OLED-jev pri polprevodniških razsvetljavi zahteva doseganje visoke svetlosti z dobrimi koordinatami CIE (za belo emisijo). Uporaba makromolekularnih vrst, kot so poliestralni oligomerni silsekvioksani (POSS) v povezavi z uporabo fosforezentnih vrst, kot je Ir za tiskane OLED, so pokazale svetlost do 10.000 cd / m2.


Arhitekture naprav

Struktura

Spodnja ali zgornja emisija

Razkritje od spodaj ali od zgoraj se nanaša na orientacijo OLED zaslona, vendar v smeri, iz katere izpušča svetloba, zapusti napravo. Naprave OLED so razvrščene kot naprave za spodnje emisije, če oddaja svetlobo skozi prozorno ali polprozorno spodnjo elektrodo in podlago, na kateri je bila plošča izdelana. Zgornje emisijske naprave so razvrščene glede na to, ali svetloba, ki se oddaja iz naprave OLED, zapira skozi pokrov, ki se doda po izdelavi naprave. OLED-ji s topnim oddajanjem so primernejši za aktivne matrične aplikacije, saj jih je mogoče lažje integrirati z nepreglednim platiščem tranzistorja. TFT niz, pritrjen na spodnji substrat, na katerem so izdelani AMOLEDs, so ponavadi nepregledni, kar ima za posledico precejšnjo blokado prepuščene svetlobe, če je naprava sledila spodnji shemi emisij.

Transparentne OLED-i

Transparentna OLED-i uporabljajo pregledne ali polprozorne kontakte na obeh straneh naprave, da ustvarijo prikaze, ki jih je mogoče narediti tako, da so zgornji in spodnji oddajni (transparentni). TOLEDI lahko močno izboljšajo kontrast, kar olajša ogled zaslona pri močni sončni svetlobi. Ta tehnologija se lahko uporablja v prikazovalnikih Head-up, pametnih oknih ali aplikacijah za povečano realnost.

Stopnja heterojnosti

Razporedljeni heterojunski OLED postopoma zmanjšujejo razmerje elektronskih lukenj s kemikalijami za prenos elektronov. Rezultat tega je skoraj podvojitev kvantne učinkovitosti obstoječih OLED-jev.

Zloženi OLED-ji

Zloženi OLED-ji uporabljajo arhitekturo pikslov, ki stojijo z rdečimi, zelenimi in modrimi podpikselami na vrhu drug drug drugemu, kar vodi do bistvenega povečanja lestvice in barvne globine ter močno zmanjša vrzel med sličicami. Trenutno druge tehnologije prikaza imajo RGB (in RGBW) piksele, ki se med seboj zmanjšujejo potencialne ločljivosti.

Preobremenjeni OLED

V nasprotju s konvencionalnim OLED-om, v katerem je anoda nameščena na podlago, ima Inverted OLED spodnjo katodo, ki se lahko priključi na odtočni konec n-kanala TFT, zlasti pri nizki ceni amorfne silicijeve TFT-plošče, uporabne v Izdelava zaslonov AMOLED.

Patterning tehnologije

Patentirane organske svetlobne naprave uporabljajo elektroaktivni sloj, ki se aktivira s svetlobo ali toploto. V ta sloj je vključen latenten material (PEDOT-TMA), ki po aktiviranju postane zelo učinkovit kot plast vbrizgavanja lukenj. S tem procesom lahko pripravimo svetlobne naprave z poljubnimi vzorci.


Barvno vzorčenje je mogoče doseči z laserjem, kot je sublimacijski prenos s sevanjem (RIST).


Organsko tiskanje s paro (OVJP) uporablja inertni nosilni plin, kot je argon ali dušik, za transport evaporiranih organskih molekul (kot pri deponiranju organskih pare). Plin se izbriše skozi mikrometrsko šobo ali šobo, ki je blizu prevodu, saj se prevaja. To omogoča tiskanje poljubnih večplastnih vzorcev brez uporabe topil.


Konvencionalni OLED zasloni so oblikovani s termično izhlapevanjem (VTE) in so zasnovani s senčno masko. Mehanska maska ima odprtine, ki omogočajo prehod hlapov le na želeno mesto.


Podobno kot brizganje materiala s črnilom brizgalno jedkanje (IJE) polije natančne količine topila na podlago, ki je namenjena selektivno raztapljanju substrata in povzroči strukturo ali vzorec. Inkjetno jedkanje plastičnih slojev OLED-a se lahko uporablja za povečanje celotne učinkovitosti izklopa. V OLED-u se svetloba, proizvedena iz emisijskih slojev OLED, delno prenese iz naprave in delno ujame v notranjost naprave s popolnim notranjim refleksom (TIR). Ta ujeta svetloba je valovno vodena po notranjosti naprave, dokler ne doseže roba, kjer se absorbira ali izpusti. Inkjetno jedkanje se lahko uporablja za selektivno spreminjanje polimernih plasti struktur OLED, da se zmanjša celoten TIR in poveča izkoristek zunanjega sklopa OLED-a. V primerjavi s plastjo, ki ni strjena plast, strukturirani polimerni sloj v strukturi OLED iz procesa IJE zmanjša TIR naprave OLED. Topila IJE so običajno organska namesto vode zaradi njihove nekislinske narave in sposobnosti učinkovite raztapljanja materialov pri temperaturah pod vreliščem vode.


Tehnologije za hrbtno ploščo

Za prikaz na visoki ločljivosti, kot je TV, je za pravilno upravljanje slikovnih točk potrebna TFT-plošča. Trenutno se za komercialne AMOLED zaslone uporablja nizkotemperaturni polikristalni silicij (LTPS) - tankoplastni tranzistor (TFT). LTPS-TFT ima spremembo zmogljivosti na zaslonu, zato so poročali o različnih kompenzacijskih krogih. Zaradi omejevanja velikosti excimernega laserja, uporabljenega za LTPS, je bila velikost AMOLED omejena. Za obvladovanje oviro, ki je povezana z velikostjo plošče, so poročali o amorfnih silicija / mikrokristalno-silikonskih ploščah z velikimi demonstracijami prototipov.


Izdelava

Prenosno tiskanje je nastajajoča tehnologija za učinkovito zbiranje velikega števila vzporednih OLED in AMOLED naprav. Uporablja standardno kovinsko odlaganje, fotolitografijo in jedkanje, da ustvari poravnave običajno na steklenih ali drugih podlagah. Za izboljšanje odpornosti na delce in površinske napake se uporabljajo tanke polimerne lepilne plasti. Mikrokalografske IC-kartice se prenašajo na lepilno površino in nato pečejo, da popolnoma lepijo lepilne plasti. Dodatna fotosenzitivna plast polimera se nanese na podlago, da se upošteva topografija, ki jo povzročijo tiskane IC, ponovno vzpostavitev ravne površine. Fotolitografija in jedkanje odstranjujeta nekatere polimerne plasti, da odkrivajo prevodne blazinice na IC. Nato se anodna plast nanese na hrbtno ploščo naprave, da tvori spodnjo elektrodo. OLED plasti nanesejo na anodno plast s konvencionalnim nanašanjem hlapov in prekrijejo prevodno plast kovinske elektrode. Od leta 2011 je prenosno tiskanje sposobno tiskati na ciljne substrate do 500 mm X 400 mm. Ta omejitev velikosti se mora razširiti za prenosno tiskanje, da postane pogost proces za izdelavo velikih zaslonov OLED / AMOLED.


Prednosti


QQ 截图 20170425103521.jpg


Predstavitev prototipskega 4,1-palčnega prožnega zaslona Sony


Znižanje stroškov v prihodnosti

OLED lahko natisnete na katerikoli primeren substrat s tiskalnikom za brizgalne tiskalnike ali celo s sitotiskom, ki teoretično olajša izdelavo kot LCD ali plazemski prikazovalnik. Vendar pa je izdelava OLED substrata trenutno dražja od tlačnega LCD-zaslona, dokler metode množične proizvodnje nižajo stroške z razširljivostjo. Metode nanašanja s paro-valjanjem za organske naprave omogočajo množično proizvodnjo tisoč naprav na minuto za minimalne stroške; Vendar pa ta tehnika povzroča tudi težave: naprave z več plasti je lahko izzivov, ki jih je zaradi registracijske obloge različnih tiskanih plasti zahtevano stopnjo natančnosti.

Lahki in prilagodljivi plastični substrati

OLED zasloni se lahko proizvajajo na prožnih plastičnih podlagah, kar vodi do možne izdelave prožnih organskih svetlečih diod za druge nove aplikacije, kot so navitji, vdelani v tkanine ali oblačila. Če se lahko uporabi substrat, kot je polietilen tereftalat (PET), se lahko zasloni proizvajajo poceni. Poleg tega so plastični podlaki odporni proti udarcem, za razliko od steklenih zaslonov, ki se uporabljajo v LCD-napravah.

Boljša kakovost slike

OLED-ji omogočajo večjo kontrastno razmerje in širši kot gledanja v primerjavi z LCD-ji, ker piksli OLED oddajajo svetlobo neposredno. Poleg tega so barve OLED pikslov pravilne in nespremenjene, čeprav se kot gledanja približa 90 ° od običajne.

Boljša energetska učinkovitost in debelina

LCD-prikazovalci filtrirajo svetlobo, ki jo oddaja osvetlitev ozadja, kar omogoča manjši del svetlobe. Tako ne morejo prikazati prave črne barve. Vendar pa neaktiven element OLED ne proizvaja svetlobe ali ne porablja moči, kar omogoča resnično črnilo. Z osvetlitvijo osvetlitve OLED je lažji, ker nekateri substrati niso potrebni. Ko gledate OLED-e, ki oddajajo najvišjo vrednost, ima debelina tudi vlogo pri govorjenju o indeksnih slojih (IML). Intenzivnost emisij se poveča, ko je debelina IML 1,3-2,5 nm. Vrednost refrakcije in ujemanje lastnosti optičnih IML, vključno s parametri strukture naprave, prav tako povečajo intenzivnost emisij pri teh debelinah.

Odzivni čas

OLED imajo tudi veliko hitrejši odzivni čas kot LCD. Z uporabo tehnologij kompenzacijskih odzivnih časov najhitrejši moderni LCD-ji lahko dosežejo odzivni čas do najmanjšega kot 1 ms za najhitrejši barvni prehod in lahko osvežijo frekvence do 240 Hz. Po mnenju LG so OLED odzivni časi do 1000 krat hitrejši od LCD-ja, pri čemer se konzervativne ocene pod 10 μs (0,01 ms), ki bi lahko teoretično prilagodile frekvence osveževanja, ki se približujejo 100 kHz (100.000 Hz). Zaradi izjemno hitrega odziva se lahko OLED zasloni enostavno oblikujejo tako, da jih je treba vrteti, kar ustvarja podoben učinek kot CRT utripanje, da bi se izognili vzorčnemu in zadrževalnemu obnašanju, prikazanim na obeh zaslonih in nekaterih OLED zaslonih, kar ustvarja percepcijo Zameglitve gibanja.


Slabosti


QQ 截图 20170425105126.jpg


LEP (svetleči polimer), ki kaže delno okvaro



QQ 截图 20170425105140.jpg


Stari OLED zaslon, ki prikazuje obrabo


Življenjska doba

Največji tehnični problem za OLED je bila omejena življenjska doba organskih snovi. Eno poročilo za leto 2008 na plošči televizije OLED je ugotovilo, da je "po 1.000 urah modra svetlost poslabšala za 12%, rdeča za 7% in zelena za 8%." Zlasti modri OLED-ji so v preteklosti imeli življenjsko dobo približno 14.000 ur na polovično izvirno svetlost (pet let po 8 urah na dan), kadar se uporabljajo za ploščate zaslone. To je nižje od običajne življenjske dobe LCD, LED ali PDP tehnologije. Vsak je trenutno ocenjen za približno 25.000-40.000 ur na polovično svetlost, odvisno od proizvajalca in modela. Degradacija nastane zaradi kopičenja neradijativnih rekombinacijskih centrov in dušilcev dušenja v emajzivni coni. Rečeno je, da se kemijska razgradnja polprevodnikov pojavlja v štirih korakih: 1) rekombinacija nosilcev polnjenja z absorpcijo UV svetlobe, 2) homolitična disociacija, 3) naknadne radikalne adicijske reakcije, ki tvorijo π radikale, in 4) nesorazmerje med dvema Radikali, ki povzročajo reakcije prenosa vodika in atoma. Vendar pa je cilj nekaterih proizvajalčevih zaslonov povečati življenjsko dobo OLED zaslona in s tem povečati pričakovano življenjsko dobo LCD zaslona z izboljšanjem oddaljenosti svetlobe in s tem doseči enako svetlost pri nižjem toku pogona. Leta 2007 so bili ustvarjeni eksperimentalni OLED-ji, ki lahko vzdržujejo 400 cd / m2 osvetlitve za več kot 198.000 ur za zelene OLED in 62.000 ur za modre OLED.


Barvno ravnovesje

Poleg tega, ker OLED material, ki se uporablja za proizvodnjo modre svetlobe, bistveno hitreje poslabša materiale, ki proizvajajo druge barve, se bo moč modre svetlobe zmanjšala glede na druge barve svetlobe. Ta razlika v diferencialni barvni moči bo spremenila barvno ravnovesje zaslona in je veliko bolj opazna kot zmanjšanje celotne svetlosti. To se je mogoče izogniti delno s prilagajanjem barvnega ravnotežja, vendar pa to lahko zahteva napredno nadzorno vezje in interakcijo z uporabnikom, kar je nesprejemljivo za uporabnike. Vendar proizvajalci bolj pogosto optimizirajo velikost podpiksov R, G in B, da bi zmanjšali gostoto toka skozi podpiksel, da bi izenačili življenjsko dobo pri polni svetilnosti. Na primer, modri podpiksel je lahko 100% večji od zelenega podpiksela. Rdeča podpiksela je lahko 10% manjša od zelene.


Učinkovitost modrega OLED-a

Izboljšanje učinkovitosti in življenjske dobe modrih OLED je bistvenega pomena za uspeh OLED-a kot zamenjav za LCD-tehnologijo. V razvoju modrega OLED-a z visoko zunanjo kvantno učinkovitostjo in globljejo modro barvo so vložili znatne raziskave. Vrednosti zunanjega kvantnega izkoristka 20% in 19% so poročali za rdeče (625 nm) in zelene (530 nm) diode. Vendar so modre diode (430 nm) dosegle največjo zunanjo kvantno učinkovitost v razponu od 4% do 6%.


Poškodba vode

Voda lahko takoj poškoduje organske materiale zaslona. Zato so za praktično proizvodnjo pomembni izboljšani postopki tesnjenja. Škoda zaradi vode lahko še posebej omeji dolgoživost bolj prilagodljivih prikazov.


Zunanja zmogljivost

Kot oddajna tehnologija za prikazovanje OLEDs popolnoma zanesejo na pretvorbo električne energije v svetlobo, za razliko od večine LCD-jev, ki so do neke mere odsevne. E-papir vodi v učinkovitost z ~ 33% odbojnostjo svetlobe okolice, kar omogoča, da se zaslon uporablja brez kakršnega koli notranjega vira svetlobe. Kovinska katoda v OLED deluje kot ogledalo, z odbojnostjo, ki se približuje 80%, kar vodi v slabo berljivost v svetlih okoliških svetlih, na primer na prostem. Vendar pa se lahko z ustrezno uporabo krožnega polarizatorja in antirefleksnih prevlek zmanjša difuzna odbojnost na manj kot 0,1%. Pri osvetlitvi incidenta 10000 fc (tipični preskusni pogoj za simulacijo osvetlitve na prostem), ki privede do približnega fototopskega kontrasta 5: 1. Nedavni napredek v tehnologiji OLED pa omogoča, da OLED postanejo dejansko boljši od LCD-jev pri močni sončni svetlobi. Ugotovljeno je bilo, da je na zaslonu Super AMOLED v galaksiji S5 na vseh trgih glede na svetlost in odbojnost večji odziv vseh LCD zaslonov.


Poraba energije

While an OLED will consume around 40% of the power of an LCD displaying an image that is primarily black, for the majority of images it will consume 60–80% of the power of an LCD. However, an OLED can use more than three times as much power to display an image with a white background, such as a document or web site. This can lead to reduced battery life in mobile devices, when white backgrounds are used.


Manufacturers and commercial uses


QQ截图20170425105154.jpg


Magnified image of the AMOLED screen on the Google Nexus One smartphone using the RGBG system of the PenTile Matrix Family.


QQ截图20170425105212.jpg


A 3.8 cm (1.5 in) OLED display from a Creative ZEN V media player


QQ截图20170425105228.jpg


OLED lighting in a shopping mall in Aachen, Germany


OLED technology is used in commercial applications such as displays for mobile phones and portable digital media players, car radios and digital cameras among others. Such portable applications favor the high light output of OLEDs for readability in sunlight and their low power drain. Portable displays are also used intermittently, so the lower lifespan of organic displays is less of an issue. Prototypes have been made of flexible and rollable displays which use OLEDs' unique characteristics. Applications in flexible signs and lighting are also being developed. Philips Lighting have made OLED lighting samples under the brand name "Lumiblade" available online and Novaled AG based in Dresden, Germany, introduced a line of OLED desk lamps called "Victory" in September, 2011.


OLEDs have been used in most Motorola and Samsung color cell phones, as well as some HTC, LG and Sony Ericsson models. Nokia has also introduced some OLED products including the N85 and the N86 8MP, both of which feature an AMOLED display. OLED technology can also be found in digital media players such as the Creative ZEN V, the iriver clix, the Zune HD and the Sony Walkman X Series.


The Google and HTC Nexus One smartphone includes an AMOLED screen, as does HTC's own Desire and Legend phones. However, due to supply shortages of the Samsung-produced displays, certain HTC models will use Sony's SLCD displays in the future, while the Google and Samsung Nexus S smartphone will use "Super Clear LCD" instead in some countries.


OLED displays were used in watches made by Fossil (JR-9465) and Diesel (DZ-7086).


Other manufacturers of OLED panels include Anwell Technologies Limited (Hong Kong), AU Optronics (Taiwan), Chimei Innolux Corporation (Taiwan), LG (Korea),and others.


In 2009, Shearwater Research introduced the Predator as the first color OLED diving computer available with a user replaceable battery.


DuPont stated in a press release in May 2010 that they can produce a 50-inch OLED TV in two minutes with a new printing technology. If this can be scaled up in terms of manufacturing, then the total cost of OLED TVs would be greatly reduced. DuPont also states that OLED TVs made with this less expensive technology can last up to 15 years if left on for a normal eight-hour day.


The use of OLEDs may be subject to patents held by Universal Display Corporation, Eastman Kodak, DuPont, General Electric, Royal Philips Electronics, numerous universities and others. There are by now thousands of patents associated with OLEDs, both from larger corporations and smaller technology companies.


RIM, the maker of BlackBerry smartphones, uses OLED displays in their BlackBerry 10 devices.


Flexible OLED displays are already being produced and these are used by manufacturers to create curved displays such as the Galaxy S7 Edge but so far there they are not in devices that can be flexed by the consumer. Apart from the screen itself the circuit boards and batteries would need to be flexible.Samsung demonstrated a roll-out display in 2016.


Fashion

Textiles incorporating OLEDs are an innovation in the fashion world and pose for a way to integrate lighting to bring inert objects to a whole new level of fashion. The hope is to combine the comfort and low cost properties of textile with the OLEDs properties of illumination and low energy consumption. Although this scenario of illuminated clothing is highly plausible, challenges are still a road block. Some issues include: the lifetime of the OLED, rigidness of flexible foil substrates, and the lack of research in making more fabric like photonic textiles.


Samsung applications

By 2004 Samsung, South Korea's largest conglomerate, was the world's largest OLED manufacturer, producing 40% of the OLED displays made in the world, and as of 2010 has a 98% share of the global AMOLED market. The company is leading the world of OLED industry, generating $100.2 million out of the total $475 million revenues in the global OLED market in 2006. As of 2006, it held more than 600 American patents and more than 2800 international patents, making it the largest owner of AMOLED technology patents.


Samsung SDI announced in 2005 the world's largest OLED TV at the time, at 21 inches (53 cm). This OLED featured the highest resolution at the time, of 6.22 million pixels. In addition, the company adopted active matrix based technology for its low power consumption and high-resolution qualities. This was exceeded in January 2008, when Samsung showcased the world's largest and thinnest OLED TV at the time, at 31 inches (78 cm) and 4.3 mm.


In May 2008, Samsung unveiled an ultra-thin 12.1 inch (30 cm) laptop OLED display concept, with a 1,280×768 resolution with infinite contrast ratio. According to Woo Jong Lee, Vice President of the Mobile Display Marketing Team at Samsung SDI, the company expected OLED displays to be used in notebook PCs as soon as 2010.


In October 2008, Samsung showcased the world's thinnest OLED display, also the first to be "flappable" and bendable. It measures just 0.05 mm (thinner than paper), yet a Samsung staff member said that it is "technically possible to make the panel thinner". To achieve this thickness, Samsung etched an OLED panel that uses a normal glass substrate. The drive circuit was formed by low-temperature polysilicon TFTs. Also, low-molecular organic EL materials were employed. The pixel count of the display is 480 × 272. The contrast ratio is 100,000:1, and the luminance is 200 cd/m2. The colour reproduction range is 100% of the NTSC standard.


In the same month, Samsung unveiled what was then the world's largest OLED Television at 40-inch with a Full HD resolution of 1920 × 1080 pixels. In the FPD International, Samsung stated that its 40-inch OLED Panel is the largest size currently possible. The panel has a contrast ratio of 1,000,000:1, a colour gamut of 107% NTSC, and a luminance of 200 cd/m2 (peak luminance of 600 cd/m2).


At the Consumer Electronics Show (CES) in January 2010, Samsung demonstrated a laptop computer with a large, transparent OLED display featuring up to 40% transparency and an animated OLED display in a photo ID card.


Samsung's latest AMOLED smartphones use their Super AMOLED trademark, with the Samsung Wave S8500 and Samsung i9000 Galaxy S being launched in June 2010. In January 2011 Samsung announced their Super AMOLED Plus displays, which offer several advances over the older Super AMOLED displays: real stripe matrix (50% more sub pixels), thinner form factor, brighter image and an 18% reduction in energy consumption.


At CES 2012, Samsung introduced the first 55" TV screen that uses Super OLED technology.


On January 8, 2013, at CES Samsung unveiled a unique curved 4K Ultra S9 OLED television, which they state provides an "IMAX-like experience" for viewers.


On August 13, 2013, Samsung announced availability of a 55-inch curved OLED TV (model KN55S9C) in the US at a price point of $8999.99.


On September 6, 2013, Samsung launched its 55-inch curved OLED TV (model KE55S9C) in the United Kingdom with John Lewis.


Samsung introduced the Galaxy Round smartphone in the Korean market in October 2013. The device features a 1080p screen, measuring 5.7 inches (14 cm), that curves on the vertical axis in a rounded case. The corporation has promoted the following advantages: A new feature called "Round Interaction" that allows users to look at information by tilting the handset on a flat surface with the screen off, and the feel of one continuous transition when the user switches between home screens.


Sony applications


QQ截图20170425105246.jpg


Sony XEL-1, the world's first OLED TV. (front)


The Sony CLIÉ PEG-VZ90 was released in 2004, being the first PDA to feature an OLED screen. Other Sony products to feature OLED screens include the MZ-RH1 portable minidisc recorder, released in 2006 and the Walkman X Series.


At the 2007 Las Vegas Consumer Electronics Show (CES), Sony showcased 11-inch (28 cm, resolution 960×540) and 27-inch (68.5 cm), full HD resolution at 1920 × 1080 OLED TV models. Both claimed 1,000,000:1 contrast ratios and total thicknesses (including bezels) of 5 mm. In April 2007, Sony announced it would manufacture 1000 11-inch (28 cm) OLED TVs per month for market testing purposes. On October 1, 2007, Sony announced that the 11-inch (28 cm) model, now called the XEL-1, would be released commercially; the XEL-1 was first released in Japan in December 2007.


In May 2007, Sony publicly unveiled a video of a 2.5-inch flexible OLED screen which is only 0.3 millimeters thick. At the Display 2008 exhibition, Sony demonstrated a 0.2 mm thick 3.5 inch (9 cm) display with a resolution of 320×200 pixels and a 0.3 mm thick 11 inch (28 cm) display with 960×540 pixels resolution, one-tenth the thickness of the XEL-1.


In July 2008, a Japanese government body said it would fund a joint project of leading firms, which is to develop a key technology to produce large, energy-saving organic displays. The project involves one laboratory and 10 companies including Sony Corp. NEDO said the project was aimed at developing a core technology to mass-produce 40 inch or larger OLED displays in the late 2010s.


In October 2008, Sony published results of research it carried out with the Max Planck Institute over the possibility of mass-market bending displays, which could replace rigid LCDs and plasma screens. Eventually, bendable, see-through displays could be stacked to produce 3D images with much greater contrast ratios and viewing angles than existing products.


Sony exhibited a 24.5" (62 cm) prototype OLED 3D television during the Consumer Electronics Show in January 2010.


In January 2011, Sony announced the PlayStation Vita handheld game console (the successor to the PSP) will feature a 5-inch OLED screen.


On February 17, 2011, Sony announced its 25" (63.5 cm) OLED Professional Reference Monitor aimed at the Cinema and high end Drama Post Production market.


On June 25, 2012, Sony and Panasonic announced a joint venture for creating low cost mass production OLED televisions by 2013.


LG applications

As of 2010, LG Electronics produced one model of OLED television, the 15 inch 15EL9500 and had announced a 31" (78 cm) OLED 3D television for March 2011. On December 26, 2011, LG officially announced the "world's largest 55" OLED panel" and featured it at CES 2012. In late 2012, LG announces the launch of the 55EM9600 OLED television in Australia.


In January 2015, LG Display signed a long term agreement with Universal Display Corporation for the supply of OLED materials and the right to use their patented OLED emitters.


Mitsubishi applications

Lumiotec is the first company in the world developing and selling, since January 2011, mass-produced OLED lighting panels with such brightness and long lifetime. Lumiotec is a joint venture of Mitsubishi Heavy Industries, ROHM, Toppan Printing, and Mitsui & Co. On June 1, 2011, Mitsubishi installed a 6-meter OLED 'sphere' in Tokyo's Science Museum.


Recom Group/video name tag applications

On January 6, 2011, Los Angeles based technology company Recom Group introduced the first small screen consumer application of the OLED at the Consumer Electronics Show in Las Vegas. This was a 2.8" (7 cm) OLED display being used as a wearable video name tag. At the Consumer Electronics Show in 2012, Recom Group introduced the world's first video mic flag incorporating three 2.8" (7 cm) OLED displays on a standard broadcaster's mic flag. The video mic flag allowed video content and advertising to be shown on a broadcasters standard mic flag.


BMW

BMW plans to use OLEDs in tail lights and interior lights in their future cars; however, OLEDs are currently too dim to be used for brake lights, headlights and indicators.