23 октября 2014 18:25

ЦБ USD 40.9671 (-0.0830); EUR 52.1388 (-0.5080)

Москва: -6...-4 °С

18+

575972

НаукаЛабжурнал

Дисплей из нанотрубок

Дисплеи AMOLED наконец станут большими и дешевыми

Фотография: Science/AAAS

В американских лабораториях разработан способ, позволяющий упростить и удешевить изготовление больших активных матриц OLED и тем самым оставить позади технологические и рыночные ограничения, мешающие широкому внедрению этой технологии.

Преимущества дисплеев на органических светодиодах (OLED) перед жидкокристаллическими (LCD) хорошо известны. Они более компактные и легкие, у них отсутствует такой параметр, как угол обзора (изображение отлично видно практически под любым углом), у них гораздо выше отклик, чем у LCD, больше диапазон рабочих температур, больше диапазон яркости, отсутствуют блики, и они не нуждаются в подсветке, что лучшим образом сказывается на качестве цветопередачи и контрастности (так, черный цвет на них выглядит именно как черный, а не немножко серый).

Кажется, ну что еще нужно, чтобы распрощаться со старыми добрыми LCD?

Однако с начала промышленного использования OLED-технологии прошло уже немало времени, а широкого распространения она не получила, ограничившись преимущественно устройствами с небольшими размерами экрана.

Собственно, быстрому и массовому переходу на чудо-OLED препятствовали две большие проблемы. Первая — маленький срок службы синего люминофора — оказалась вполне решаемой: сейчас синий органический светодиод уже перешагнул возрастную планку в 15 тысяч часов, что вполне приемлемо для использования не только в мобильных, но и в стационарных бытовых устройствах.

А вот вторая — конструктивные особенности транзистора, управляющего светодиодным элементом, которые сильно усложняли производство активных матриц OLED большого размера, — оказалась намного более неподатливым орешком.

Похоже, что раскусить его наконец-то удалось сотрудникам Университета штата Флорида в Гейнсвилле (США) и Национальной лаборатории в Оук-Ридже (штат Теннесси), объявившими в последнем выпуске журнала Science об успешных испытаниях OLED, управляемых транзисторами на органических полупроводниках, использующих углеродные нанотрубки в канале p-n-перехода.

Аморфный кремний, используемый в транзисторах, управляющих пикселями LCD, имеет маленький коэффициент электрон-дырочной подвижности, определяющий способность электронов и дырок, мигрирующих внутри полупроводникового материала, реагировать на внешнее воздействие. Для управления органическими светодиодами он годится мало: для работы OLED требуется большая плотность электрон-дырочного потока, достигнуть которой в случае аморфного кремния можно, лишь прикладывая большее напряжение. Результат — большее потребление энергии и повышенная нестабильность работы, критичная для OLED.

Проблему c маленьким коэффициентом ЭД-подвижности частично решили, используя низкотемпературный поликристаллический кремний (LTSP) — телефончик с дисплеем AMOLED на его основе и лежит, возможно, в кармане ваших брюк.

Производство активных матриц OLED на кремниевых поликристаллах получилось дорогим и сложным, но более серьезное ограничение на широкое применение технологии накладывали физические особенности материала. Из-за нестабильной ориентации и нерегулярного размера зерен поликристаллов, позволивших, собственно, поднять ЭД-коэффициент, очень сложно получить большие матрицы с пикселями строго одинакового размера.

И то, что AMOLED-дисплей широко используется в мобильных телефонах, но редко в ноутбуках и телевизорах, — прямое следствие этого ограничения.

Чтобы обойти проблему неоднородности, разработчики обратились к семейству полупроводников на основе органических материалов, которые этого неприятного свойства лишены. Но и здесь все оказалось не слава богу: ЭД-коэффициент у органических полупроводников не сильно выше, чем у аморфного кремния. Поднять его можно двумя способами: или увеличить площадь p-n-канала, или уменьшить его ширину, то есть расстояние между электродами, через которые происходит сток и исток носителей заряда.

Оба не подходят.

Более широкий канал оставит слишком мало места для собственно светодиодного элемента, и для поддержания нужной яркости экрана потребуется более интенсивная рекомбинация электронов и дырок в эмиссионном слое OLED, что явно не лучшим образом скажется на сроках его службы. Во втором случае придется налаживать изготовление элементов транзистора с очень высоким разрешением, что отразится на стоимости.

Авторы статьи в Science нашли решение, как уменьшить длину канала, избежав высокоточной компоновки транзисторных элементов. Выручили углеродные нанотрубки: изготовив из сети нанотрубок испускающий заряды электрод, удалось вытянуть ЭД-коэффициент до приемлемых значений при более компактном p-n-канале. Заметим, во избежание путаницы, что нанотрубки используются здесь только в одном из элементов транзистора с p-n-каналом из органического полупроводника, в отличие от другой, но пока намного более экспериментальной технологии — транзисторов на основе сети из углеродных нанотрубок.

Усовершенстовав, таким образом, транзистор, разработчики пошли еще дальше, объединив его в один блок с органическим светодиодом.

Получился вертикальный органический светоиспускающий транзистор с использованием нанотрубок, или CN-VOLET (carbon nanotube enabled vertical organic light-emitting transistor), оказавшийся, как утверждают авторы, в восемь раз более эффективным с точки зрения энергопотребления, чем у конкурентов.

Как быстро эта технология будет внедрена в производство, будут ли AMOLED заменены на что-то типа АMVOLET и появится ли на маркировке бытовой техники приставка «нано», на этот раз не вводящая в заблуждение потребителей, покажет будущее. Оптимизма прибавляет тот факт, что еще лет пять назад переход OLED на технологию активной матрицы казался настоящим чудом.

Читайте также:
  • Livejournal
  • Комментарии (7)

Уважаемые читатели! В связи с последними изменениями в российском законодательстве на сайте «Газеты.Ru» временно вводится премодерация комментариев.





/nm2012/ssi/right_stuff/else.shtml

Читайте также


Как перестать все контролировать и наконец-то отдать власть


Золотой iPad и iMac по цене машины


Что ждет русского туриста в США


33 цитаты Оскара Уайльда, с которыми невозможно поспорить


Почему у вас такое бездарное начальство


Свежие леденцы от Google


Что на самом деле сделает вас элегантным


Как получить высший балл?


На что тратят деньги очень богатые люди


Почему мужчина уходит из семьи, если о нем заботятся