OLED-микродисплеи на кремниевой подложке имеют лучшие оптические характеристики, меньшую потребляемую мощность, меньшую стоимость, меньшие габариты и вес.
Технология OLED-микродисплея
eMagin объявила о начале производства микродисплеев с OLED на кремнии в июле 2000 г. Компания приобрела лицензию на технологию OLED у фирмы Eastman Kodak Company. Активно-матричный монолитный OLED-дисплей выполнен на кремниевой пластине по технологии КМОП (3,3/4 В, 0,35 мкм) с четырьмя слоями металлизации и размерами одного чипа (кристалла микродисплея) 16,28 Х 14,2 мм. На последнем расположено 10 млн. транзисторов. Поперечное сечение OLED-структуры показано на рис. 2.
Металл с высокой энергией выхода осаждается на КМОП-подложку в качестве анода. Тонкий слой фталоцианина меди (CuPc) обеспечивает инжекцию дырок через низкий энергетический барьер (менее 5 эВ). Затем осаждается плёнка нафтафенилбензидина (NPB, naphtha-phenyl-benzidene) для того, чтобы образовать слой транспортировки дырок (HTL, hole transport layer). Поверх него формируется слой эмиттера на основе tris (8-hydroxiquinolato) aluminum (Alq) легированного флюоресцентным красителем кумарин-540. Дополнительная плёнка Alq обеспечивает электронный транспортный слой (ETL, electron transport layer). Прозрачный катод является инжектором электронов. В качестве материала используется металл с низкой работой выхода. Реально светодиод излучает зелёноголубой свет. Чтобы получить спектр, похожий на спектр белого, нужно добавить красную компоненту. Это достигается добавлением красного флюоресцентного красителя, который конвертирует часть исходного, более коротковолнового, зелёно-голубого излучения в красное излучение.
После осаждения анодного металлического слоя все остальные слои наносятся термическим испарением. Когда ток проходит через органический слой, происходит испускание белого света с квантовой эффективностью 4...5 кд/А и световой отдачей 24 лм/Вт при яркости 2000 кд/м2. Цвет обеспечивается за счёт применения цветовых фильтров на основе материалов, аналогичных используемым в цветных фильтрах ЖК-дисплеев.
Отличие конструкции OLED-дисплея от ЖК-дисплея состоит в том, что ему не требуется верхняя стеклянная крышка. Это снижает производственные затраты и позволяет увеличить угол обзора дисплея.
Микродисплей имеет отличные характеристики, важные для применения в коммерческих и военных приложениях, а именно, высокую яркость и разрешение, широкий диапазон регулировки яркости, гибкие режимы работы и возможность длительной непрерывной работы, широкий угол обзора, устойчивость к механическим воздействиям при больших ускорениях, независимость цветопередачи от вибрации, отсутствие фликкера. Широкий диапазон рабочей температуры позволяет микродисплеям работать без использования систем подогрева или охлаждения.
ПЕРЕДАТОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА OLED - СВЕТОДИОДА EMAGIN
Типовая вольтамперная характеристика органического светодиода в микродисплее eMagin показана на рис. 3.
Сила света прямо пропорциональна плотности тока, протекающего через p-n-переход диода. Однако световое излучение органического светодиода начинается только с порога 2,5...2,8 В и увеличивается по мере увеличения напряжения смещения. Как видно из рис. 4, рабочий диапазон напряжений смещения на светодиоде 4...7 В. Уровню чёрного соответствует напряжение 4 В и плотность тока 100 мкА/см2. Максимальная плотность тока 2...3 мА/см2. Использование больших плотностей тока нецелесообразно, поскольку при этом сильно возрастает уровень потребления тока, а расширение диапазона яркости незначительно. Рабочий диапазон яркости 0...140 кд/м2. Границы диапазона – это уровни чёрного и белого. При значениях тока ниже этого диапазона свечения просто нет, а высокие плотности тока не используются вследствие нерационального использования энергии (насыщение, разогрев, деградация активного слоя). Динамический диапазон изменения яркости обеспечивает достижение контраста около 473 : 1. Диапазон рабочих токов одного пиксела микродисплея находится в пределах от 250 пА до 25 нА. Площадь поверхности пиксела 75 мкм2. На рис. 4 показана зависимость яркости экрана от уровня входного видеосигнала.
#микродисплей
#техника
#дисплей
#oled