Полимерные дисплеи: уже скоро
Светоизлучающие полимерные материалы (Light Emitting Polymer,
LEP) пока еще не покинули стен исследовательских лабораторий, однако даже опытные
образцы LEP-дисплеев позволяют судить об их огромном потенциале, и, по мнению
ряда специалистов, в будущем LEP-дисплеи вполне могут серьезно потеснить используемые
в современных мониторах жидкокристаллические панели и электронно-лучевые трубки.
При этом сфера применения LEP-дисплеев не ограничивается исключительно компьютерными
мониторами — благодаря поистине уникальным характеристикам их можно будет использовать
для создания дисплеев мобильных телефонов, коммуникаторов, портативных компьютеров
и бытовой техники.
Первые серийные изделия, использующие для отображения информации LEP-дисплеи,
могут появиться в продаже уже в конце следующего года.
режде
чем начать рассказ о сегодняшнем состоянии и ближайших перспективах развития
LEP-технологии, следует отметить, что ниже речь пойдет лишь об одном из направлений
исследований в области органических светоизлучающих материалов, в популярных
статьях наиболее часто обозначаемых аббревиатурой OLED (Organic Light Emitting
Diode). Поскольку терминология в этой области еще не устоялась, мы приводим
толкования наиболее распространенных на сегодняшний день аббревиатур, относящихся
к данной тематике (см. врезку «В дебрях аббревиатур»).
У некоторых читателей может возникнуть вполне закономерный вопрос: почему мы собираемся рассматривать лишь одно из направлений в области OLED? Ответ прост: дело в том, что на сегодняшний день именно LEP-технология наиболее близка к внедрению в массовых устройствах.
LEP-дисплеи: подробности
ервый
шаг в развитии технологии светоизлучающих полимеров был сделан еще в 1989 году,
когда ученым удалось синтезировать полифениленвинилен (poly p-phenylenevinylene,
PPV). В ходе экспериментов выяснилось, что под воздействием электрического поля
это вещество начинает излучать свет желто-зеленого цвета.
Первые образцы светоизлучающих полимеров обладали очень низкой эффективностью
(порядка 0,01%), однако в результате тщательных исследований и доработки конструкции
полимерного дисплея ученым удалось достичь показателя эффективности в 5% и сравняться
по этому параметру с полупроводниковыми светодиодами. 
Потребовалось провести довольно много исследований для того, чтобы синтезировать полимеры, излучающие свет различных цветов видимого человеческим глазом спектра. В настоящее время уже возможно создание материалов, излучающих свет практически любого цвета видимого спектра — от красного до фиолетового, причем их эффективность составляет не менее 1%. Относительно недавно исследовательской группе компании Cambridge Display Technology (краткая информация о ней приведена во врезке) удалось синтезировать высокоэффективные полимеры, излучающие свет красного, зеленого и голубого цветов, что, в свою очередь, открыло прямой путь к созданию полноцветных LEP-дисплеев. Стоит отметить, что развитие LEP-технологии идет очень высокими темпами, особенно если вспомнить, что для создания полупроводниковых светодиодов, излучающих свет различных цветов видимого человеком спектра, понадобилось около 20 лет.
От исходных материалов переходим к их прикладному использованию — LEP-дисплеям. Первое, что заметно при взгляде на схематическое изображение устройства LEP-дисплея, — это его простота, особенно если сравнивать его конструкцию с жидкокристаллическими или плазменными дисплеями. На тонкую стеклянную или пластиковую подложку с прозрачными электродами наносится слой полимерных материалов (обычно их два, как показано на приведенном рисунке), а завершают конструкцию металлические электроды. Прозрачные и металлические электроды расположены взаимоперпендикулярно и образуют ортогональную сетку. При возникновении между электродами электрического поля участок полимера, расположенный в точке их пересечения, начинает светиться. Вполне очевидно, что при использовании пластиковой подложки можно создавать гибкие дисплеи, которые можно будет сворачивать в трубочку, как лист ватманской бумаги. Но это далеко не единственное достоинство LEP-дисплеев.
За счет того что свет излучается самим полимером, а не лампой подсветки (как
это происходит в ЖК-мониторах), угол обзора LEP-дисплея может достигать 180°.
Малая толщина LEP-дисплея позволяет наносить на него поляризационное покрытие,
повышающее контраст изображения. LEP-технология дает возможность создавать дисплеи
с очень высоким разрешением, сравнимым с аналогичным параметром современных
принтеров. Стоит также упомянуть об очень малом и не зависящем от температуры
времени отклика (менее 1 мкс) и низком (менее 5 В) напряжении, необходимом для
свечения полимера. Кроме того, интенсивность излучаемого LEP-дисплеем светового
потока пропорциональна подаваемому на его электроды напряжению.
Конечно, на пути массового внедрения LEP-технологии существуют и определенные проблемы. Во-первых, это коррозия полимера, реагирующего с содержащимися в воздухе кислородом и водяным паром, а во-вторых — обесцвечивание полимера ультрафиолетовыми лучами. Однако сегодня уже найдены решения, которые позволят эффективно защитить слой полимерного материала от пагубных внешних воздействий и продлить срок его службы как минимум до 5 лет.
В настоящее время исследования в области LEP-технологии идут сразу по нескольким направлениям, наиболее важными из которых являются увеличение долговечности и надежности LEP-дисплеев, повышение эффективности светоизлучающих ячеек, тщательная проработка производственного процесса и поиск наиболее эффективных матричных рисунков для цветных дисплеев.
 |
|
Напечатай свой дисплей
тремясь
максимально усовершенствовать LEP-технологию, CDT привлекает к сотрудничеству
многие известные компании, являющиеся обладателями уникальных технологий и ноу-хау.
И подобная деятельность уже приносит вполне реальные плоды. Например, в результате
сотрудничества с японской корпорацией Seiko Epson был создан первый в мире пластиковый
монитор (официально об этом событии было сообщено 16 февраля 1998 года). Это
устройство позволяло отображать на экране площадью 50 мм2 монохромное (черно-желтое)
изображение с разрешением 800Ѕ236 точек; при этом толщина корпуса монитора составляла
всего 2 мм! Управление пикселами осуществлялось при помощи тонкопленочных транзисторов
(TFT), но самое примечательное — это то, что для нанесения слоя светоизлучающего
полимера на подложку была использована технология, весьма схожая с обычной струйной
печатью.
Спустя два с половиной года компания CDT объявила о завершении разработки технологии создания цветного LEP-дисплея, который можно… распечатать на струйном принтере. На гибкую подложку напыляются прозрачные проводники и слой светоизлучающих полимеров, и после подключения управляющей схемы к токоведущим дорожкам устройство готово к работе. Примечателен также тот факт, что себестоимость производства такого дисплея в полтора раза ниже, чем у изделий с аналогичным размером экрана, построенных на базе ЖК-матрицы.
|
|
Перспективы внедрения
азработчики
LEP-технологии не питают иллюзий относительно возможности быстрого и повсеместного
захвата рынка устройств отображения информации, отлично понимая, что процесс
внедрения новой технологии в серийные изделия требует тщательной подготовительной
работы и определенного времени. Поэтому разработанная CDT стратегия предусматривает
поэтапное освоение различных сегментов потенциального рынка, количество которых
будет увеличиваться по мере совершенствования самой технологии.
В первую очередь будет налажено серийное производство сегментных, алфавитно-цифровых и матричных дисплеев с относительно небольшой площадью экрана. По предварительным данным, в 2005 году емкость данного сегмента рынка устройств отображения информации составит более 4 млрд. долл. (по отпускным ценам для OEM-производителей).
По прогнозам исполнительного директора компании CDT Дэвида Файфа (David Fyfe),
первые коммерческие продукты, оснащенные LEP-дисплеями, должны появиться в продаже
на рубеже 2003-2004 годов.
Несомненно, уникальное сочетание характеристик LEP-дисплеев будет способствовать росту их популярности среди производителей электронной техники, в первую очередь портативной, поскольку это откроет простор для создания концептуально новых устройств, производство которых ранее было просто невозможно из-за технологических ограничений. Среди наиболее интересных идей Дэвид Файф называет возможность встраивания гибких дисплеев в одежду. Свои виды на использование гибких дисплеев есть и у военных.
Однако самым лакомым куском пирога для создателей LEP-дисплеев является огромный рынок компьютерных мониторов. В случае если LEP станет следующей после LCD массовой технологией, используемой в компьютерных мониторах, то, по оценкам экспертов, объем мирового рынка LEP-мониторов в 2005 году может составить 30 млрд. долл.
Нельзя также забывать и о существовании родственного и еще более емкого рынка
бытовых телевизоров. Интерес к LEP-технологии уже проявили крупнейшие японские
производители телевизоров, в частности Sony, Hitachi и Toshiba.
Вообще говоря, потенциально LEP-мониторы имеют довольно большие шансы не только серьезно подорвать позиции ЖК-мониторов, но и совсем вытеснить их с рынка. Причин тому несколько. Во-первых, более простая конструкция LEP-дисплеев в перспективе позволит снизить затраты на производство, а следовательно, и конечную цену изделий. Во-вторых, схожесть производственных процессов по изготовлению LCD- и LEP-дисплеев позволит с минимальными затратами перепрофилировать под производство последних существующие линии по изготовлению ЖК-панелей. И в-третьих, для изготовления LEP-мониторов можно использовать точно такие же электронные управляющие модули, какие устанавливаются в современных ЖК-мониторах.
Так что в течение двух ближайших лет мы с вами можем стать свидетелями появления и стремительного развития новой «породы» плоскоэкранных мониторов, обладающих гораздо более привлекательными техническими характеристиками и потенциально менее дорогих, чем современные ЖК-модели.
При подготовке статьи были использованы материалы с Web-сайта компании Cambridge Display Technology (http://www.cdtltd.co.uk/).
