Дисплеи уже много лет используется как устройство для
отображения информации и используются в мониторах
компьютеров, телевизорах, телефонах и т.п. устройствах.
Представленные на сегодняшний день на рынке дисплеи можно разделить на несколько классов по типу материала, испускающего свет (люминофора): жидкокристаллические (LCD), светодиодные (ОLED и АМОLED) и плазменные (РD). Одной из главных проблем современных дисплеев остается качество получаемого изображения. Так, обычные жидкокристаллические телевизоры способны охватывать всего лишь 20-30 % всего цветового диапазона, воспринимаемого человеческим глазом. Недавно появившееся новая технология по созданию дисплеев на квантовых точках (QDLED - Quantum Dot Light Emitting Diodes) существенно повышает качество получаемого изображения (рис. 1). В перспективе QDLED дисплеи способны конкурировать С другими дисплеями на современном рынке.
Типы дисплеев и их устройство
Конструкторская задача любого дисплея заключается в передаче энергии от электросети к люминофору, который непосредственно излучает свет. Подвод энергии можно осуществить с помощью электричества или света, т.е. люминофор будет светиться либо в случае подачи на него электрического напряжения, либо в результате облучения ВСВ матрицы с помощью подсветки. В первом случае говорят о процессе электролюминесценции - нетепловом свечении люминофора при возбуждении электричеством, во втором - о явлении фотолюминесценции - процессе генерации света посредством внешнего светового источника (подсветки).
RGB матрица - это слой в дисплее, который отвечает за цветопередачу. Такие матрицы состоят из пикселей - мельчайших элементов, состоящих в свою очередь из трех субпикселей - красного, зеленого и синего цвета. На данный момент существует множество вариантов формы и взаимного расположения RGB-компонентов (см. рис. 2). То, как расположены RGB-компоненты в вашем дисплее вы всегда можете увидеть, капнув маленькую каплю воды на дисплей и увеличив ее с помощью лупы (лучше всего использовать микроскоп).
На самом деле субпиксели большинства дисплеев не излучают монохроматический свет (см. рис. 3). У каждого типа субпикселей своё собственное спектральное распределение, разное у разных мониторов. Диапазоны эталонных значений длин волны люминесценции субпикселей на квантовых точках красного, зеленого и синего цвета обозначены на шкале длины волны λred, λgreen и λblue Соответственно.
Матрица на основе квантовых точек (QDLED)
Перечисленные ранее виды сложную структуру, представляющую собой последовательность различных слоёв материалов, каждый из которых выполняет определённую роль. Мы не будем рассматривать каждый из них и остановимся на устройстве дисплея на квантовых точках.
На рис. 4. представлен порядок нанесения слоев при производстве QDLED дисплеев. На стеклянную прозрачную подложку наносится слой прозрачного проводника - IТО(indium tin oxide). В дальнейшем с этой стороны дисплея формируется картинка. Затем на проводник наносится так называемый электрон-транспортный слой (electron transport layer-ETL), позволяющий электронам беспрепятственно попасть от катода на сам люминесцентный слой. После этого наносится слой квантовых точек, выполняющий роль RGB- матрицы. Со стороны анода, в качестве которого используют тонкий слой алюминия, в систему попадают дырки (читайте подробнее про дырочно-электронные пары в описании технологии квантовых точек). Для осуществления успешного транспорта дырок к люминофору используют дырочный транспортный слой (HTL-hole transport layer).
Разберем более подробно процесс доставки носителей заряда к слою квантовых точек. Под действием электростатических сил электроны и дырки движутся навстречу друг к другу и при встрече рекомбинируют. Это происходит ближе к RGB-матрице. При рекомбинации происходит понижение энергии электрона, которое сопровождается выделением (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и также называется эмиссионным (для генерации света в этом случае на требуется использовать заднюю подсветку - источником света и цвета являются сами квантовые точки)