электрическое поле очень быстро благодаря своим электрическим свойствам. За счет этого достигается высокая скорость отклика. А то, что наноматериал проявляет свойства жидкости, позволяет делать гибкую "электронную бумагу" на основе новой технологии. Такой дисплей отражает более 45% падающего на него света. Это значит, что "электронная бумага" будет похожа на обычную ярко-белую.

17.12. Системы отображения информации на основе полупроводниковых светодиодов

Экраны больших размеров

Такие системы строятся из отдельных светодиодов, которые группируются сначала в пиксели, а затем в матрицу пикселей. Такой принцип построения приводит к тому, что размер пикселя оказывается достаточно большим (от 3 до 50 мм).

На рис. 17.29 показана упрощенная структура светодиода, применяемого в экранах больших размеров.

Рис. 17.29. Структура светодиода.

Свет, излучаемый полупроводниковым кристаллом, отражается от рефлектора и проходит через прозрачный или полупрозрачный корпус. Современные светодиоды, применяемые в экранах имеют следующие длины волн: синий 430 – 470 нм, зеленый 515 – 530 нм, красный 630 – 670 нм.

Выходная диаграмма направленности светового потока формируется как формой рефлектора, так и формой корпуса светодиода. Варьируя

параметры рефлектора и корпуса можно создавать различные диаграммы направленности шириной от 4 – 5 до 160°. Значение силы света экранов, применяемых на улице составляет 3000 – 3500 канделл/кв.м. Применяя экраны с указанным значением силы света с единицы площади и выше,

можно получить изображение хорошего качества при солнечной засветке экрана.

360

Способность работать при очень высокой освещенности и в широком диапазоне температур – качества, которые сделали светодиодные технологии основными при производстве экранов наружного пользования. На базе

герметичных светодиодных модулей можно создать экран практически любого размера, формата и разрешения.

Полноцветные светодинамические табло на полупроводниковых светодиодах сочетают в себе все основные преимущества существующих визуальных рекламных технологий. Единственным их недостатком может

считаться довольно высокая стоимость по сравнению с другими технологиями рекламы. Внешний вид светодиодного экрана показан на рис. 17.30.

Рис. 17.30. Внешний вид светодиодного экрана

Экраны на основе органических светодиодов

Одной из самых перспективных технологий отображения информации является технология органических светодиодов (Organic Light Emitting Diodes – OLED), запатентованная в начале 80-х годов прошлого столетия компанией Eastman Kodak. Повышенный интерес к OLED объясняется такими их достоинствами, как высокие яркость и контрастность, а также отсутствие необходимости подсветки и, соответственно, низкое энергопотребление.

Органический светодиод, представляет собой многослойную структуру, состоящую из нескольких органических слоев (дырочной инжекции, переноса дырок, светоизлучающего и переноса электронов) толщиной 100 – 150 нм, заключенных между прозрачным анодом, нанесенным на стеклянную или пластмассовую подложку, и осажденным поверх органических пленок металлическим катодом.

361

Каждый пиксел формируется из трех органических светодиодов с синим, зеленым и красным цветами свечения.

Пассивно-матричные OLED просты по своему исполнению и представляют собой матрицу элементов изображения, образуемую пересекающимися анодными и катодными линиями. При подаче с помощью

внешнего контроллера на определенные столбцы и строки входного напряжения и сигнала передачи видеоданных высвечиваются соответствующие элементы изображения. Чем больше проходящий ток, тем ярче пиксел.

Панели этого типа просты в изготовлении, но требуют применения достаточно дорогостоящих внешних схем управления. К тому же они потребляют большую мощность. На их основе целесообразно выполнять дисплеи с диагональю не больше 2 – 3" и числом строк до 100. Такие

дешевые дисплеи с малым информационным содержанием находят достаточно широкое применение в сотовых телефонах, МР3-плеерах и портативных электронных играх.

Активно-матричные OLED выполняются на стеклянных подложках, поверх которых изготовлены тонкопленочные транзисторы (ТFТ),

обеспечивающие индивидуальную адресацию каждого пиксела дисплея и позволяющие тем самым снизить потребляемую им мощность. Для формирования ТFТ-матрицы наиболее перспективен метод низкотемпературной обработки поликристаллического кремния (LowTeperature Polycrystalline Silicon – LTPS). Подложки из поликристаллического кремния обеспечивают высокое разрешение (до 200 пикселов/дюйм и выше) и малое энергопотребление. Число пикселов, разрешение и размер активно-матричных OLED практически ничем не ограничены. Панели этого типа перспективны для реализации СОИ с высоким разрешением и информационным содержанием, в том числе средств отображения видеоинформации и графических устройств.

Основные рабочие характеристики дисплея, к которым относятся длина волны излучения (цвет), срок службы и эффективность, определяет в первую очередь органический материал многослойной структуры. В настоящее

время органические светодиоды в основном выполняются либо на базе низкомолекулярных материалов, либо на основе специального класса полимеров, способных излучать свет при возбуждении.

В полимерных органических светодиодах, как правило, используются полимеры двух семейств – поли р-фениленвинилен (PPV) и полифлуорен (PF). Полимер наносится на подложку методом струйной печати. На их

основе могут быть изготовлены полноцветные дисплеи с диагональю до

40дюймов.

Кдостоинствам органических светодиодов на основе низкомолекулярных материалов относится их совместимость с большинством операций производства полупроводниковых приборов. Они

существенно превосходят полимерные светодиоды по сроку службы и

362

эффективности, но метод их изготовления не приемлем для создания дисплеев больших размеров. Поэтому сейчас низкомолекулярные

органические дисплеи считаются наиболее серьезным конкурентом ЖКД в области дисплеев малых размеров.

В последнее время внимание разработчиков привлекают органические светодиоды на основе растворимого в полимере фосфоресцирующего низкомолекулярного материала. Фосфоресцирующие OLED по

эффективности в четыре раза превосходят обычные органические светодиоды. К достоинствам фосфоресцирующих OLED относятся

возможность формирования на их основе экранов больших размеров (благодаря малой потребляемой мощности и большой светоотдаче), а также

совместимость технологии с процессами формирования активных матричных структур с ТFТ на базе аморфного или поликристаллического кремния.

Разработаны и прозрачные органические светодиоды, формируемые с

прозрачными электродами на тонких прозрачных стеклянных или пластмассовых подложках. Такие светодиоды излучают свет верхней, нижней или обеими поверхностями. Поскольку в нерабочем режиме такие панели прозрачны на 70%, они могут монтироваться на стеклах очков, лобовом стекле автомобиля или на окнах.

Косновным достоинствам OLED можно отнести:

∙чрезвычайно малые толщину и массу, гибкость конструкции, которую

можно реализовать на пластмассовой тонкопленочной подложке в виде "электронной бумаги", что делает такие средства отображения

перспективными для применения в разнообразных портативных устройствах;

∙более высокие, по сравнению с ЖКД, значения яркости и контрастного отношения; высокое разрешение; широкий угол обзора

(до 170°);

∙отсутствие подсветки и хорошую видимость даже при ярком освещении;

∙высокую частоту обновления изображения (в три раза выше, чем требуется для воспроизведения телевизионного изображения);

∙малую потребляемую мощность, что, помимо увеличения срока службы батарей портативных устройств, обеспечивает высокую

эффективность диодов и позволяет минимизировать выделяемое тепло и вносимые помехи.

Не за горами и появление телевизионных OLED-экранов. Так, в 2005 году компания Samsung экспонировала опытный образец AMOLED-экрана с диагональю 21" (53 см) и разрешением 1920х1080 пикселов, при изготовлении которого использовалась освоенная в производстве ЖКД ТFТ- технология. А на Международном симпозиуме, семинаре и выставке Общества информационных дисплеев 2005 года компания представила

363