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Diodo luminoso organico (OLED)
Apr 25, 2017

OLED


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Prototipo pannelli di illuminazione OLED


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Dimostrazione di un dispositivo OLED flessibile


Un diodo luminoso organico (OLED) è un diodo emettitore (LED) in cui lo strato elettroluminescente emissivo è un film di composto organico che emette luce in risposta a una corrente elettrica. Questo strato di semiconduttore organico si trova tra due elettrodi; In genere, almeno uno di questi elettrodi è trasparente. Gli OLED vengono utilizzati per creare display digitali in dispositivi quali schermi televisivi, monitor di computer, sistemi portatili come telefoni cellulari, console per videogiochi e PDA. Una delle principali aree di ricerca è lo sviluppo di dispositivi OLED bianchi per l'utilizzo in applicazioni di illuminazione a stato solido.


Ci sono due famiglie principali di OLED: quelle basate su piccole molecole e quelle che impiegano polimeri. L'aggiunta di ioni mobili ad un OLED crea una cella elettrochimica emettente di luce (LEC) che ha un modo leggermente diverso di funzionamento. Un display OLED può essere pilotato con un sistema di controllo di matrice passiva (PMOLED) o di matrice attiva (AMOLED). Nello schema PMOLED, ogni riga (e riga) sul display viene controllata sequenzialmente, una per volta, mentre il controllo AMOLED utilizza un backplane a transistor a film sottile per accedere direttamente e spegnere ogni singolo pixel, consentendo una maggiore risoluzione e maggiore Dimensioni del display.


Un display OLED funziona senza retroilluminazione; Quindi, può visualizzare livelli profondi di nero e può essere più sottile e più leggero di un display a cristalli liquidi (LCD). In condizioni di scarsa illuminazione ambientale (come una stanza scura), uno schermo OLED può ottenere un rapporto di contrasto maggiore di un LCD, indipendentemente dal fatto che l'LCD utilizzi lampade fluorescenti a catodo freddo o retroilluminazione a LED.



Storia

André Bernanose e collaboratori del Nancy-Université in Francia hanno fatto le prime osservazioni di elettroluminescenza nei materiali organici nei primi anni Cinquanta. Applicavano elevate tensioni alternate in aria a materiali quali l'arancio acridino, depositati o dissolti in film sottili di cellulosa o cellofano. Il meccanismo proposto è stato l'eccitazione diretta delle molecole di tinture o l'eccitazione degli elettroni.


Nel 1960 Martin Pope ed alcuni suoi collaboratori dell'Università di New York svilupparono contatti di elettrodi ohmici con iniezione a cristalli biologici. Essi descrivono ulteriormente i requisiti energetici necessari (funzioni di lavoro) per i fori e gli elettrodi iniettando contatti elettrodo. Questi contatti sono la base dell'iniezione di carica in tutti i dispositivi OLED moderni. Il gruppo del papa ha anche osservato in precedenza l'elettroluminescenza della corrente continua (DC) sotto vuoto su un singolo cristallo puro di antracene e sui cristalli antracene drogati con tetracene nel 1963 utilizzando un piccolo elettrodo d'argento a 400 volt. Il meccanismo proposto è stato l'eccitazione elettronica accelerata in campo di fluorescenza molecolare.


Il gruppo del papa ha riportato nel 1965 che, in assenza di un campo elettrico esterno, l'elettroluminescenza nei cristalli di antracene è causata dalla ricombinazione di un elettrone e un foro termizzato e che il livello di conduzione dell'antracene è più elevato di energia rispetto al livello di energia eccitante. Anche nel 1965, W. Helfrich e WG Schneider del National Research Council in Canada hanno prodotto la prima elettroluminescenza di ricombinazione a iniezione in un cristallo singolo antracene usando elettrodi per iniezione di fori e elettroni, il precursore dei moderni dispositivi a doppia iniezione. Nello stesso anno, i ricercatori di Dow Chemical hanno brevettato un metodo per la preparazione di celle elettroluminescenti usando strati sottili di un millimetro isolati elettricamente ad alta tensione (500-1500 V) AC-driven (100-3000 Hz) di un fosforo fuso costituito da polvere antracene a terra, Tetracene e polvere di grafite. Il loro meccanismo proposto ha interessato l'eccitazione elettronica ai contatti tra le particelle di grafite e le molecole di antracene.


Roger Partridge ha fatto la prima osservazione di elettroluminescenza da film polimerici presso il National Physical Laboratory nel Regno Unito. Il dispositivo è costituito da una pellicola di poli (N-vinilcarbazolo) fino a 2,2 micrometri di spessore situata tra due elettrodi di iniezione carica. I risultati del progetto sono stati brevettati nel 1975 [16] e pubblicati nel 1983.


I primi OLED pratici

Ching W. Tang, chimico fisico americano americano di Hong Kong e suo collega Steven Van Slyke a Eastman Kodak costruirono il primo dispositivo OLED pratico nel 1987. Questa è stata una rivoluzione per la tecnologia. Questo dispositivo ha utilizzato una nuova struttura a due strati con separato trasporto di fori e strati di trasporto elettronico in modo tale che ricombinazione e emissione di luce si sono verificati in mezzo allo strato organico; Ciò ha determinato una riduzione della tensione operativa e miglioramenti dell'efficienza.


La ricerca sull'elettroluminescenza del polimero culminò nel 1990 con JH Burroughes et al. Presso il laboratorio Cavendish di Cambridge che riferisce un dispositivo a base di polimeri emettitori di elevata efficienza che utilizza film di spessore di 100 nm di poli (p-fenilene vinilene).


Universal Display Corporation detiene la maggior parte dei brevetti relativi alla commercializzazione di OLED.


Principio di funzionamento


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Schema di un OLED di due strati: 1. Catodo (-), 2. Livello emissivo, 3. Emissione di radiazioni, 4. Livello conduttivo, 5. Anodo (+)


Un tipico OLED è composto da uno strato di materiali organici situati tra due elettrodi, l'anodo e il catodo, tutti depositati su un substrato. Le molecole organiche sono elettricamente conduttive in seguito alla delocalizzazione di elettroni di pi causati dalla coniugazione per parte o per tutta la molecola. Questi materiali hanno livelli di conduttività che vanno dagli isolatori ai conduttori e sono pertanto considerati semiconduttori organici. Gli orbitali molecolari più occupati e meno occupati (HOMO e LUMO) di semiconduttori organici sono analoghi alle bande di valenza e conduzione di semiconduttori inorganici.


Originariamente, i più bassi OLED dei polimeri consistevano di un singolo strato organico. Un esempio è stato il primo dispositivo di emissione luminosa sintetizzato da JH Burroughes et al., Che ha coinvolto un solo strato di poli (p-fenilene vinilene). Tuttavia, OLED multistrato può essere fabbricato con due o più strati per migliorare l'efficienza del dispositivo. Oltre alle proprietà conduttive, possono essere scelti diversi materiali per aiutare l'iniezione di carica agli elettrodi fornendo un profilo elettronico più graduale o bloccando una carica per raggiungere l'elettrodo opposto e per essere sprecata. Molti OLED moderni incorporano una semplice struttura a due strati, costituita da uno strato conduttivo e da uno strato emissivo. Gli sviluppi più recenti dell'architettura OLED migliorano l'efficienza quantistica (fino al 19%) utilizzando una eterogiocazione gradita. Nell'architettura eterogenea classificata, la composizione del foro e dei materiali di trasporto elettronico varia continuamente nello strato emissivo con un emettitore di droga. L'architettura eterogenea combinata combina i vantaggi di entrambe le architetture convenzionali migliorando l'iniezione di carica e contemporaneamente bilanciando il trasporto delle cariche all'interno della regione emissiva.


Durante il funzionamento, una tensione viene applicata attraverso l'OLED in modo tale che l'anodo sia positivo rispetto al catodo. Gli anodi vengono selezionati in base alla qualità della loro trasparenza ottica, della conducibilità elettrica e della stabilità chimica. Una corrente di elettroni scorre attraverso il dispositivo dal catodo all'anodo, in quanto gli elettroni vengono iniettati nel LUMO dello strato organico al catodo e ritirati dall'HOMO all'anodo. Quest'ultimo processo può anche essere descritto come l'iniezione di fori di elettroni nell'HOMO. Le forze elettrostatiche portano gli elettroni ei fori verso l'altro e ricombinano formando un excitone, uno stato legato dell'elettrone e del foro. Ciò accade più vicino allo strato emissivo, perché nei fori organici dei semiconduttori sono generalmente più mobili degli elettroni. Il decadimento di questo stato eccitato provoca un rilassamento dei livelli di energia dell'elettrone, accompagnato da emissioni di radiazioni la cui frequenza è nella regione visibile. La frequenza di questa radiazione dipende dalla distanza di banda del materiale, in questo caso la differenza di energia tra HOMO e LUMO.


Poiché gli elettroni ei fori sono fermioni con spin mezzointero, un'esciton può essere in uno stato di singolo o in uno stato tripletto a seconda di come sono stati combinati gli spinotti dell'elettrone e del foro. Statisticamente tre eccedenze triplette saranno formate per ogni singolo exciton. La decadenza degli stati tripletti (fosforescenza) è rotazione proibita, aumentando il calendario della transizione e limitando l'efficienza interna dei dispositivi fluorescenti. I diodi emettitori di luce organici fosforizzanti usano le interazioni di spin-orbit per facilitare l'attraversamento tra gli stati singoli e tripletti, ottenendo quindi emissioni da entrambi i singoli e tripletti e migliorando l'efficienza interna.


L'ossido di stagno di indio (ITO) è comunemente usato come materiale anodico. È trasparente alla luce visibile e ha un'alta funzione di lavoro che promuove l'iniezione di fori nel livello HOMO dello strato organico. Un tipico strato conduttivo può essere costituito da PEDOT: PSS come livello HOMO di questo materiale si trova generalmente tra la funzione di lavoro di ITO e l'HOMO di altri polimeri comunemente usati, riducendo le barriere energetiche per l'iniezione del foro. Metalli come il bario e il calcio vengono spesso utilizzati per il catodo in quanto hanno basse funzioni di lavoro che promuovono l'iniezione di elettroni nel LUMO dello strato organico. Tali metalli sono reattivi, quindi necessitano di uno strato di alluminio di copertura per evitare il degrado.


La ricerca sperimentale ha dimostrato che le proprietà dell'anodo, in particolare la topografia dell'interfaccia HTL (HT), hanno un ruolo importante nell'efficienza, nella performance e nella durata dei diodi organici emettitori di luce. Le imperfezioni nella superficie dell'anodo riducono l'adesione dell'interfaccia di film anodico-organici, aumentano la resistenza elettrica e consentono una formazione più frequente di macchie scure non emissive nel materiale OLED che incide negativamente sulla vita. Meccanismi per ridurre la rugosità anodica per i substrati ITO / vetro includono l'utilizzo di film sottili e monostrati auto-assemblati. Inoltre, vengono considerati substrati alternativi e materiali anodici per aumentare le prestazioni OLED e la durata della vita. Esempi possibili includono substrati in vetro zaffiro monocristallino trattati con anodi di film d'oro (Au) che garantiscono funzioni di lavoro inferiori, tensioni di funzionamento, valori di resistenza elettrica e durata della OLED aumentata.


I dispositivi portatili singoli sono tipicamente usati per studiare i meccanismi di trasporto cinetico e carica di un materiale organico e possono essere utili quando si cerca di studiare i processi di trasferimento di energia. Poiché la corrente attraverso il dispositivo è composta da un solo tipo di carica di carica, elettroni o buchi, non si verifica la ricombinazione e non viene emessa alcuna luce. Ad esempio, i dispositivi solo elettronici possono essere ottenuti sostituendo ITO con un metallo di lavoro inferiore che aumenta la barriera di energia dell'iniezione del foro. Allo stesso modo, i dispositivi a foro solo possono essere realizzati utilizzando un catodo fatto esclusivamente di alluminio, con conseguente barriera di energia troppo grande per un'efficace iniezione di elettroni.


Equilibrio trasportatore

L'iniezione e il trasferimento di carichi bilanciati sono necessari per ottenere un'elevata efficienza interna, un'emissione pura dello strato di luminanza senza emissioni contaminate dai livelli di trasporto di carica e alta stabilità. Un modo comune per bilanciare la carica è ottimizzare lo spessore dei livelli di trasporto della carica, ma è difficile da controllare. Un altro modo è usare l'exciplex. Exciplex è formato tra catene laterali di trasporto del foro (p-type) e di trasporto elettronico (n-type) per localizzare coppie di fori elettronici. L'energia viene quindi trasferita al luminoforo e fornisce un'elevata efficienza. Un esempio di utilizzo di exciplex è l'innesto Le unità laterali di ossadiazolo e carbazolo nella catena principale del copolimero drogato con dicetopirrolopirrolo mostra una migliore efficienza quantistica esterna e purezza di colore in nessun OLED ottimizzato.


Tecnologie materiali

Piccole molecole


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Alq3, comunemente usato in OLED di piccole molecole

OLED efficienti che utilizzano piccole molecole sono stati sviluppati da Dr. Ching W. Tang et al. A Eastman Kodak. Il termine OLED tradizionalmente si riferisce specificamente a questo tipo di dispositivo, anche se il termine SM-OLED è anche in uso.


Molecole comunemente usate negli OLED comprendono chelati organometallici (ad esempio Alq3, utilizzati nel dispositivo di emissione luminosa organica riportati da Tang et al.), Coloranti fluorescenti e fosforescenti e dendrimeri coniugati. Un certo numero di materiali sono usati per le loro proprietà di trasporto di carica, ad esempio trifenilammina e derivati sono comunemente usati come materiali per gli strati di trasporto del foro. Tinte fluorescenti possono essere scelte per ottenere emissione di luce a diverse lunghezze d'onda e spesso vengono utilizzati composti come i derivati di perilene, rubrene e quinacridone. Alq3 è stato utilizzato come emettitore verde, materiale di trasporto elettronico e come ospite per coloranti emessi giallo e rosso.


La produzione di dispositivi e display a piccole molecole di solito comporta l'evaporazione termica in vuoto. Ciò rende il processo produttivo più costoso e limitato per i dispositivi di grandi dimensioni, rispetto ad altre tecniche di elaborazione. Tuttavia, contrariamente ai dispositivi a base di polimeri, il processo di deposizione sotto vuoto consente la formazione di film ben controllati e omogenei e la costruzione di strutture molto complesse a più strati. Questa elevata flessibilità nella progettazione del livello, che consente di formare diversi livelli di trasporto e di blocco di carica, è il motivo principale per le elevate efficienze dell'OLED di piccole molecole.


È stata dimostrata un'emissione coerente da un dispositivo tandem SM-OLED colorato a laser, eccitato nel regime pulsato. L'emissione è quasi limitata dalla diffrazione con una larghezza spettrale simile a quella dei laser a banda larga a banda larga.


I ricercatori riferiscono la luminescenza da un'unica molecola polimerica, rappresentando il più piccolo dispositivo di diodo organico (OLED). Gli scienziati saranno in grado di ottimizzare le sostanze per produrre emissioni di luce più potenti. Infine, questo lavoro è un primo passo verso la realizzazione di componenti di dimensioni molecolari che combinano proprietà elettroniche e ottiche. Componenti simili potrebbero formare la base di un computer molecolare.

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Diodi a emissione di polimeri


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Poli (p-fenilene vinilene), utilizzato nel primo PLED


I diodi emettitori di polimeri (PLED), anche polimeri emettitori emettitori (LEP), coinvolgono un polimero elettroluminescente conduttivo che emette luce quando collegato ad una tensione esterna. Sono utilizzati come un film sottile per display a colori a colori. Gli OLED del polimero sono abbastanza efficienti e richiedono una quantità relativamente piccola di potenza per la quantità di luce prodotta.


La deposizione sotto vuoto non è un metodo adatto per formare film sottili di polimeri. Tuttavia, i polimeri possono essere trasformati in soluzione e il rivestimento a spin è un metodo comune per il deposito di film sottili polimerici. Questo metodo è più adatto per formare film di grandi dimensioni rispetto all'evaporazione termica. Non è richiesto alcun vuoto ei materiali emissivi possono essere applicati anche sul substrato con una tecnica derivata dalla stampa a getto d'inchiostro commerciale. Tuttavia, poiché l'applicazione di strati successivi tende a dissolvere quelli già presenti, la formazione di strutture multistrato è difficile con questi metodi. Il catodo metallico può ancora essere necessario depositare per evaporazione termica in vuoto. Un metodo alternativo per depositare la deposizione è quello di depositare un film Langmuir-Blodgett.


I polimeri tipici utilizzati nei display espositivi comprendono derivati di poli (p-fenilene vinilene) e polifluorene. Sostituzione delle catene laterali sulla spina polimerica può determinare il colore della luce emessa o la stabilità e la solubilità del polimero per la prestazione e la facilità di lavorazione. Mentre il poli (p-fenilene vinilene) (PPV) non sostituito è in genere insolubile, un certo numero di PPV E relativi poli (naftalene vinilene) s (PNV) che sono solubili in solventi organici o in acqua sono stati preparati mediante polimerizzazione di metatesi di apertura di anello. Questi polimeri solubili in acqua o elettroliti poli coniugati (CPEs) possono anche essere utilizzati come strati di iniezione da solo o in combinazione con nanoparticelle come il grafene.


Materiali fosforescenti


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Ir (mppy) 3, un drogante fosforescente che emette luce verde.


I diodi emettitori di luce organica fosforescenti usano il principio dell'elettrofosforescenza per convertire l'energia elettrica in un OLED in luce in modo molto efficiente, con l'efficienza quantistica interna di tali dispositivi che si avvicina al 100%.


In genere, un polimero come il poli (N-vinilcarbazolo) viene utilizzato come materiale ospite a cui viene aggiunto un complesso organometallico come drogante. I complessi di iridium come Ir (mppy) 3 sono attualmente al centro della ricerca, anche se sono stati utilizzati anche complessi basati su altri metalli pesanti come il platino.


L'atomo di metalli pesanti al centro di questi complessi presenta un forte accoppiamento spin-orbita, facilitando l'attraversamento tra gli stati singoli e tripletti. Utilizzando questi materiali fosforescenti, gli eccitoni di singolo e tripletto saranno in grado di decadere radialmente, migliorando così l'efficienza quantistica interna del dispositivo rispetto ad una norma dichiarata in cui solo gli stati singletti contribuiranno all'emissione di luce.


Le applicazioni di OLED in illuminazione a stato solido richiedono il raggiungimento di un'elevata luminosità con ottime coordinate CIE (per emissioni bianche). L'uso di specie macromolecolari come silsesquioxani oligomerici poliziani (POSS) in combinazione con l'uso di specie fosforescenti come Ir per OLED stampati hanno mostrato luminosità fino a 10.000 cd / m2.


Architetture dei dispositivi

Struttura

Emissione inferiore o superiore

La distinzione inferiore o superiore non si riferisce all'orientamento dell'esposizione OLED, ma alla direzione in uscita dalla luce. I dispositivi OLED sono classificati come dispositivi di emissione inferiore quando la luce emessa passa attraverso l'elettrodo inferiore e il substrato trasparente o semitrasparente su cui è stato prodotto il pannello. I dispositivi di emissione principali sono classificati in base alla presenza o meno della luce emessa dal dispositivo OLED attraverso il coperchio che viene aggiunto dopo la fabbricazione del dispositivo. Le OLED emissive sono più adatte alle applicazioni a matrice attiva poiché possono essere più facilmente integrate con un backplane a transistor non trasparente. L'array TFT attaccato al substrato inferiore su cui sono fabbricati AMOLED sono tipicamente non trasparenti, con conseguente notevole blocco della luce trasmessa se il dispositivo ha seguito uno schema di emissione inferiore.

OLED trasparenti

OLED trasparenti utilizzano contatti trasparenti o semitrasparenti su entrambi i lati del dispositivo per creare display che possono essere fatti sia in alto che in basso emettendo (trasparente). TOLED può migliorare notevolmente il contrasto, rendendo molto più facile visualizzare i display a luce solare. Questa tecnologia può essere utilizzata nei display Head-up, nelle finestre intelligenti o nelle applicazioni di realtà aumentate.

Eterogiocata classificata

Gli eterogeneizzati OLED graduati diminuiscono gradualmente il rapporto tra i fori di elettroni e le sostanze chimiche che trasportano gli elettroni. Ciò provoca quasi il doppio dell'efficienza quantistica degli OLED esistenti.

OLED impilati

Gli OLED impilati utilizzano un'architettura di pixel che pila i sottoplay di rosso, verde e blu in cima all'altro invece che accanto all'altro, portando ad un notevole aumento della gamma e della profondità di colore e riducendo notevolmente il divario di pixel. Attualmente, altre tecnologie di visualizzazione hanno pixel RGB (e RGBW) mappati accanto all'altro riducendo la potenziale risoluzione.

OLED invertito

A differenza di un OLED convenzionale, in cui l'anodo è posto sul substrato, un OLED invertito utilizza un catodo di fondo che può essere collegato all'estremità di scarico di un TFT a canale n per i backplane TFT a basso costo amorfo silicio utile nel Produzione di display AMOLED.

Tecnologie di modellazione

I dispositivi emettitori organici a forma di modello utilizzano uno strato elettroattivo a luce oa calore. In questo strato è incluso un materiale latente (PEDOT-TMA) che, all'atto dell'attivazione, diventa altamente efficace come uno strato di iniezione del foro. Utilizzando questo processo, è possibile preparare dispositivi emettitori di luce con schemi arbitrari.


Il pattern di colorazione può essere realizzato mediante laser, come il trasferimento di sublimazione indotto dalla radiazione (RIST).


La stampa organica del getto di vapore (OVJP) utilizza un gas di trasporto inerte, come argon o azoto, per trasportare molecole organiche evaporate (come nella deposizione in fase organica di vapore). Il gas viene espulso attraverso un ugello micrometrico o ugello ad ugello vicino al substrato mentre viene tradotto. Ciò consente la stampa di schemi multilayer arbitrari senza l'utilizzo di solventi.


Gli schermi OLED convenzionali sono formati dall'evaporazione termica del vapore (VTE) e sono modellati con la maschera ombra. Una maschera meccanica ha aperture che consentono al vapore di passare solo sulla posizione desiderata.


Come la deposizione del materiale a getto d'inchiostro, l'incisione a getto d'inchiostro (IJE) deposita precise quantità di solvente su un substrato progettato per dissolvere selettivamente il materiale del substrato e indurre una struttura o un modello. L'inchiostro a getto d'inchiostro di strati di polimero in OLED può essere utilizzato per aumentare l'efficienza complessiva di fuori-accoppiamento. Negli OLED, la luce prodotta dagli strati emissivi dell'OLED viene parzialmente trasmessa dal dispositivo e parzialmente intrappolata all'interno del dispositivo tramite la riflessione interna totale (TIR). Questa luce intrappolata è guidata d'onda lungo l'interno del dispositivo fino a raggiungere un bordo in cui viene dissipata sia dall'assorbimento o dall'emissione. L'inchiostro a getto d'inchiostro può essere utilizzato per modificare in modo selettivo gli strati polimerici di strutture OLED per diminuire il TIR complessivo e aumentare l'efficienza di collegamento esterno dell'OLED. Rispetto ad uno strato di polimero non inciso, lo strato strutturato del polimero nella struttura OLED del processo IJE contribuisce a ridurre il TIR del dispositivo OLED. I solventi IJE sono comunemente organici al posto dell'acqua basata per la loro natura non acida e la capacità di sciogliere efficacemente i materiali a temperature sotto il punto di ebollizione dell'acqua.


Tecnologie Backplane

Per un display ad alta risoluzione come una TV, è necessario un backplane TFT per guidare correttamente i pixel. Attualmente, il silicio policristallino a bassa temperatura (LTPS) - transistor a film sottile (TFT) viene utilizzato per gli schermi AMOLED commerciali. LTPS-TFT ha una variazione delle prestazioni in un display, per cui sono stati riportati diversi circuiti di compensazione. A causa della limitazione delle dimensioni del laser ad eccimeri utilizzata per LTPS, la dimensione AMOLED era limitata. Per far fronte agli ostacoli legati alla dimensione del pannello, sono stati segnalati i backplanes amorfo-silicio / microcristallino-silicio con grandi dimostrazioni di prototipi di visualizzazione.


costruzione

La stampa a trasferimento è una tecnologia emergente per assemblare in modo efficiente un gran numero di dispositivi OLED e AMOLED paralleli. Sfrutta la deposizione metallica standard, la fotolitografia e l'incisione per creare segnali di allineamento comunemente sul vetro o su altri supporti del dispositivo. Sono applicati strati adesivi polimerici sottili per aumentare la resistenza alle particelle e ai difetti superficiali. I cavi microscala vengono trasferiti sulla superficie adesiva e poi cotti per la completa cura degli strati adesivi. Un ulteriore strato di polimero fotosensibile viene applicato al substrato per rappresentare la topografia causata dagli ICs stampati, reintroducendo una superficie piana. La fotolitografia e l'etching rimuovono alcuni strati di polimeri per scoprire i condotti conduttori sugli IC. Successivamente, lo strato di anodo viene applicato sul backplane del dispositivo per formare l'elettrodo inferiore. Gli strati OLED vengono applicati allo strato di anodo con deposizione di vapore convenzionale e coperti da uno strato di elettrodo metallico conduttivo. A partire dal 2011 la stampa di trasferimento è stata in grado di stampare su supporti target fino a 500mm X 400mm. Questo limite di dimensione deve espandersi per la stampa di trasferimento per diventare un processo comune per la fabbricazione di grandi display OLED / AMOLED.


vantaggi


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Dimostrazione di un display flessibile prototipo da 4.1 "


Minori costi in futuro

OLED può essere stampato su qualsiasi substrato adatto da una stampante a getto d'inchiostro o addirittura da una stampa a schermo, rendendole teoricamente più economiche da produrre rispetto agli schermi LCD o al plasma. Tuttavia, la realizzazione del substrato OLED è attualmente più costosa di quella di un TFT LCD, finché i metodi di produzione di massa non riducono i costi grazie alla scalabilità. Metodi di deposizione a vapore per dispositivi organici permettono la produzione in massa di migliaia di dispositivi al minuto per un costo minimo; Tuttavia, questa tecnica induce anche problemi: i dispositivi con più strati possono essere impegnativi da fare a causa della registrazione-allineare i diversi strati stampati al grado di precisione richiesto.

Sottili di plastica leggeri e flessibili

I display OLED possono essere realizzati su supporti in plastica flessibile, portando alla possibile fabbricazione di diodi organici flessibili di emissione luminosa per altre nuove applicazioni, come ad esempio avvolgibili in tessuti o abbigliamento. Se si può utilizzare un substrato come il polietilene tereftalato (PET), i display possono essere prodotti a basso costo. Inoltre, i substrati in plastica sono resistenti agli strappi, a differenza dei display a cristalli utilizzati nei dispositivi LCD.

Migliore qualità dell'immagine

Gli OLED consentono un maggiore rapporto di contrasto e un angolo di visione più ampio rispetto agli LCD, in quanto i pixel OLED emettono direttamente la luce. Inoltre, i colori dei pixel OLED appaiono corretti e non cambiati, anche se l'angolo di visualizzazione si avvicina a 90 ° rispetto alla normale.

Migliore efficienza energetica e spessore

Gli LCD filtrano la luce emessa da una retroilluminazione, consentendo una piccola frazione di luce. Quindi non possono mostrare il vero nero. Tuttavia, un elemento OLED inattivo non produce luce o consumi di potenza, consentendo vere e proprie neri. La rimozione della retroilluminazione rende anche più leggere le OLED perché alcuni substrati non sono necessari. Quando si esaminano gli OLED emissivi, lo spessore gioca un ruolo anche quando si parla di livelli di indice di indice (IML). L'intensità dell'emissione è aumentata quando lo spessore IML è di 1,3-2,5 nm. Il valore di rifrazione e l'abbinamento della proprietà IML ottica, inclusi i parametri della struttura del dispositivo, aumentano anche l'intensità di emissione in questi spessori.

Tempo di risposta

OLED ha anche un tempo di risposta molto più veloce di un LCD. Utilizzando le tecnologie di compensazione del tempo di risposta, i moderni LCD più veloci possono raggiungere tempi di risposta minimi di 1 ms per la loro transizione di colore più veloce e sono in grado di aggiornare frequenze fino a 240 Hz. Secondo LG, i tempi di risposta OLED sono fino a 1.000 volte più veloci di quelli LCD, mettendo le stime conservative a meno di 10 μs (0.01 ms), che potrebbe teoricamente ospitare frequenze di aggiornamento che si avvicinano a 100 kHz (100.000 Hz). Grazie al loro tempo di risposta estremamente veloce, gli schermi OLED possono anche essere facilmente progettati per essere stroboscopici, creando un effetto simile alla sfarfallio CRT, al fine di evitare il comportamento di campionamento e visualizzazione su entrambi gli LCD e su alcuni display OLED che crea la percezione Di motion blur.


svantaggi


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LED (polimero emettitore emettitore) che mostra un guasto parziale



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Un vecchio display OLED che mostra l'usura


Durata

Il più grande problema tecnico per OLED era la durata limitata dei materiali organici. Una relazione tecnica del 2008 su un pannello TV di OLED ha scoperto che "dopo 1.000 ore la luminosità blu degradò del 12%, il rosso del 7% e il verde dell'8%". In particolare, gli OLED blu hanno storicamente avuto una durata di circa 14.000 ore a metà luminosità originale (cinque anni a 8 ore al giorno) quando utilizzati per i display a schermo piatto. Questo è inferiore alla durata tipica della tecnologia LCD, LED o PDP. Ognuno è attualmente valutato per circa 25.000-40.000 ore a metà luminosità, a seconda del produttore e del modello. La degradazione si verifica a causa dell'accumulo di centri di ricombinazione nonradiative e di quenchers di luminescenza nella zona emissiva. Si dice che la rottura chimica nei semiconduttori avviene in quattro fasi: 1) ricombinazione dei carichi di carica attraverso l'assorbimento della luce UV, 2) dissociazione omolitica, 3) successive reazioni di aggiunta radicale che formano radicali π e 4) sproporzione tra due Radicali che provocano reazioni di trasferimento di atomi di idrogeno. Tuttavia, i display di alcuni produttori mirano ad aumentare la durata delle esposizioni OLED, spingendo la loro durata prevista oltre quella dei display LCD migliorando il potenziamento della luce, ottenendo così la stessa luminosità a una corrente di azionamento inferiore. Nel 2007 sono stati creati OLED sperimentali che possono sostenere 400 cd / m2 di luminanza per oltre 198.000 ore per OLED verdi e 62.000 ore per OLED blu.


Bilanciamento del colore

Inoltre, poiché il materiale OLED usato per produrre la luce blu degrada significativamente più rapidamente dei materiali che producono altri colori, l'uscita blu della luce diminuirà rispetto agli altri colori della luce. Questa variazione dell'uscita a colori differenziale modificherà l'equilibrio del colore del display ed è molto più evidente di una diminuzione della luminanza globale. Ciò può essere evitato parzialmente regolando l'equilibrio del colore, ma ciò può richiedere circuiti di controllo avanzati e interazione con l'utente, che è inaccettabile per gli utenti. Più comunemente, però, i produttori ottimizzano la dimensione dei subpixels R, G e B per ridurre la densità di corrente attraverso il subpixel per equalizzare la durata della vita a piena luminanza. Ad esempio, un subpixel blu può essere 100% più grande del sottocartello verde. Il subpixel rosso può essere 10% più piccolo del verde.


Efficienza degli OLED blu

Miglioramenti per l'efficienza e la durata delle OLED blu sono fondamentali per il successo degli OLED come sostituzioni per la tecnologia LCD. Sono state investite considerevoli ricerche nello sviluppo di OLED blu con elevata efficienza quantistica esterna e di un colore blu più profondo. I valori di efficienza quantistica esterna del 20% e del 19% sono stati segnalati rispettivamente per i diodi rossi (625 nm) e verde (530 nm). Tuttavia, i diodi blu (430 nm) sono stati in grado di raggiungere massima efficienza quantistica esterna nell'intervallo del 4% al 6%.


Danneggiamento da parte dell'acqua

L'acqua può danneggiare immediatamente i materiali organici dei display. Pertanto, i processi di tenuta migliorati sono importanti per la produzione pratica. Il danneggiamento dell'acqua può limitare in particolare la longevità dei display più flessibili.


Prestazioni esterne

Come tecnologia di visualizzazione emissiva, gli OLED si basano completamente sulla conversione dell'elettricità in luce, a differenza di molti LCD che sono in qualche modo riflettenti. La carta elettronica porta la strada in efficienza con una riflessività della luce ambientale di ~ 33%, consentendo di utilizzare il display senza alcuna sorgente luminosa interna. Il catodo metallico in OLED agisce come uno specchio, con riflettanza che si avvicina all'80%, portando ad una scarsa leggibilità in luce luminosa dell'ambiente come all'aperto. Tuttavia, con la corretta applicazione di un polarizzatore circolare e di rivestimenti antireflective, la riflessione diffusa può essere ridotta a meno dello 0,1%. Con 10.000 fc illuminazione incidente (condizione tipica di prova per simulare l'illuminazione all'aperto), che produce un contrasto fotopico approssimativo di 5: 1. Recent advances in OLED technologies, however, enable OLEDs to become actually better than LCDs in bright sunlight. The Super AMOLED display in the Galaxy S5, for example, was found to outperform all LCD displays on the market in terms of brightness and reflectance.


Consumo di energia

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


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


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


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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


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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.


Un paio di: Costruzione dello schermo tattile

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