`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Печатаем пластиковый дисплей

+11
голос

22 июня произошло весьма интересное событие — Cambridge Display Technology (CDT) и Seiko-Epson объявили о создании первого в мире полноцветного дисплея на основе LEP-технологии.

История этого изобретения началась еще в 1992 г., когда из Кавендишской лаборатории (Cavendish laboratory) Кэмбриджского университета выделилась небольшая коммерческая фирма, занявшаяся изучением светоизлучающих полимеров (Light Emitting Polymer — LEP). Наверное, не стоит объяснять, какие перспективы сулила эта технология и какой огромный интерес к ней проявил рынок. В основе ее лежала очень красивая теория, которую, собственно, и должна была реализовать на практике новообразованная Cambridge Display Technology. Следующий абзац, возможно, будет не всем интересен, но его придется посвятить некоторым нюансам физики, чтобы понять, как это все работает.

Печатаем пластиковый дисплей

В основе технологии лежат свойства сопряженных (conjugated) полимеров. В их молекулах атомы углерода образуют между собой двойные или тройные связи. Каждый атом имеет партнера-фаворита, которому отдает два электрона вместо обычного одного. «Лишний» электрон делится еще с одним соседом атома. В результате перекрытия p-орбиталей появляются делокализированные электроны, и, как следствие, становится возможным протекание электрического тока вдоль молекулярных цепей. Возникают энергетические зоны валентности и проводимости, разделенные запретной зоной. Так, полимеры приобретают свойства полупроводников. Конечно, сложная молекулярная структура не позволяет поставить знак тождества между процессами в неорганических полупроводниках и полимерах. Тем не менее большинство приемов конструирования полупроводниковых приборов вполне применимы и в этом случае.

Изготовление полимеров не в пример проще и дешевле выращивания кремниевых пластин, кроме того, появляется возможность создания веществ с различными свойствами (например, иной шириной запретной зоны). Низкий коэффициент подвижности электронов вследствие аморфности полимерных пленок не позволяет реализовать полноценные логические схемы. Кроме того, существуют проблемы с их стабильностью. Специалистам из Cambridge Display Technology удалось решить обе проблемы: первую частично, применив специальные методики по производству более упорядоченных полимеров, вторую — положив в основу нового поколения проводящего пластика полианилин (polyaniline) и полипирол (polypyrrole), которые менее подвержены окислению.

Чтобы добиться излучения света, был спроектирован аналог неорганического диода (рис. 1). Он состоит из двух слоев — phenylene-vinylene (PPV) и cyanoPPV, размещенных между полупрозрачным электродом (окислы индия и олова), нанесенным на субстрат стекла с одной стороны и металлического контакта — с другой. CyanPPV хорошо подходит для «транспортировки» электронов благодаря более низкому положению дна зоны проводимости. Электрические характеристики материалов подобраны так, чтобы электроны из cyanPPV и дырки из PPV собирались вдоль границы контакта слоев, где и происходит рекомбинация электронов и дырок с генерацией фотонов (рис. 2). Вначале эффективность таких полимерных диодов была невысокой (0,01%), но после ряда инноваций ее удалось поднять на уровень свыше 1%.

Печатаем пластиковый дисплей

В 1998 г. благодаря партнерству CDT с корпорацией SeikoEpson произошло важнейшее событие в истории развития пластиковых дисплеев. Японцы предложили использовать модифицированную струйную технологию для «печати» пикселов прямо на управляющих схемах из TFT-транзисторов. Дело в том, что когда исследователи попытались применить пассивно-матричные управляющие схемы, то в сочетании с относительно невысокой скоростью работы полимерных «диодов» это привело к неудовлетворительной инерционности экранов. Достоинства активно-матричной технологии были недостижимы из-за неприменимости фотолитографии к тончайшим полимерным пленкам. Но небольшая толщина превратилась в достоинство, когда для формирования пикселов была использована струйная печать. Высокой точности позиционирования (до 1 мкм) удалось добиться за счет предварительной обработки поверхности с образованием несмачиваемых и гигроскопичных зон. Первые дисплеи могли отображать лишь оттенки серого и отдельные цвета, но не полноцветные изображения. Для варьирования оттенков серого используются сразу две методики: пространственная (9 субпикселов — 10 градаций) и временная (частота включения пикселов). Проблема заключалась в синем цвете, точнее в его отсутствии. Как заявил технический директор CDT

Джереми Берроуз (Jeremy Burroughes): «Синий — это чаша Грааля разработки и производства цветных дисплеев. Его очень трудно достичь, потому что он располагается на самом краю видимого спектра». Успех пришел в результате 18-месячного сотрудничества с компанией Dow Chemical. Синего свечения приемлемой интенсивности удалось добиться в смеси polyfluorene с PPV. Был изготовлен полноцветный экран на основе TFT-матрицы размером 51×54 мм и толщиной 1 мм. Его экранное разрешение составляет 200×150 точек (реально по оси X размещено 600 независимых цветных субпикселов). Работая с напряжением 3 В и обеспечивая яркость свечения в 100 кд/м , дисплей потребляет всего 60 мВт энергии.

Печатаем пластиковый дисплей

В чем же основное преимущество «пластиковой матрицы» по сравнению с жидкокристаллической? Их множество, и в первую очередь — это компактность, простота и экономичность: нет необходимости в стеклянной емкости для жидких кристаллов, системе подсветки, поляризаторах и цветных фильтрах.

Полимерные «диоды» излучают свет равномерно по всем направлениям — максимальный угол обзора 180°. Внедрение на производстве облегчает схожесть большинства фаз изготовления LEPи LCD-панелей, а также общие схемы управления на базе полевых транзисторов. Напыление полимеров с помощью струйной технологии делает реальным производство панелей самых различных форматов (с диаметром вплоть до 5 м).

Достоинства LEP-дисплеев не остались незамеченными. 6 сентября 1999 г. компания получила статус Millennium Product от Design Council при премьер-министре Великобритании Тони Блейре. Титул, пожалованный правительством, лишь подчеркнул достижения CDT, которые уже заинтересовали корпорации DuPont (совместный проект по разработке гибкого субстрата), Hewlett-Packard (разработка и маркетинг дисплеев для потребительских товаров), Hoechst (лицензия на поставки материалов) и Philips (контракт на изготовление подсветки для ЖК-панелей).

Однако CDT не одинока в своем стремлении преподнести миру новые принципы изготовления мониторов. Она лишь одна из более чем ста фирм, работающих в области OLED-технологий. OLED расшифровывается как Organic Light Emitting Device, или органические светоизлучатели. Дэвид Ментли (David E. Mentley), вице-президент Stanford Resources, считает, что продажи в этой отрасли вырастут с нескольких миллионов до 700 млн. долл. в год в течение следующих пяти лет. Наиболее близки к практической реализации совместный проект Kodak и Sanyo, а так же разработки компаний Universal Display и UNIAX.

Конструкция экрана Kodak очень похожа на детище CDT: ячеистая структура из тонкой пленки органического вещества с незначительной примесью флуоресцентных молекул зажата между двумя проводниками (прозрачным и металлическим). На проводники подается разность напряжений: электроны и дырки рекомбинируют в эмиссионном слое, излучая фотоны. Сущность патента и «изюминка» технологии заключаются в флуоресцентных примесях, играющих важную роль при получении цветов.

Калифорнийская фирма UNIAX не стала изобретать велосипед и лицензировала технологию у CDT. Несмотря на вторичность своих изысканий она сумела подписать более 50 коммерческих и государственных контрактов на разработку дисплеев.

Universal Display более полагается на американскую научную школу и взяла за основу результаты исследований ученых Принстона (Princeton) и Университета Южной Калифорнии (University of Southern California). Среди предложенных компанией разновидностей дисплеев есть оригинальный вариант с прозрачным экраном, который затемняется от приложенного напряжения. Такие устройства наверняка найдут применение в салонах автомобилей (монитор на ветровом стекле), шлемах и очках-мониторах. Еще одна конструкция предусматривает расположение всех трех цветных пикселов «бутербродом», что позволит создать полноцветные мониторы высокого разрешения.


Вы можете подписаться на наш Telegram-канал для получения наиболее интересной информации

+11
голос

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 

Slack подает жалобу на Microsoft и требует антимонопольного расследования от ЕС

 
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT