OLEDテクノロジー

動作原理



有機発光ダイオード（OLED）を作成するには、いくつかのポリマーの層で構成される薄膜多層構造が使用されます。 正の電圧がアノードに印加されると、電子の流れがデバイスを介してカソードからアノードに流れます。 したがって、カソードは発光層に電子を与え、アノードは導電層から電子を受け取ります。つまり、アノードは導電層に正孔を与えます。 発光層は負の電荷を受け取り、導電層は正です。 静電気力の作用下で、電子と正孔は互いに向かって移動し、それらが出会うと再結合します。 有機半導体の正孔は電子よりも大きな移動度を持っているため、これは発光層の近くで起こります。 再結合中に、電子エネルギーの減少が発生します。これには、可視光領域での電磁放射の放出（放出）が伴います。 したがって、この層は発光層と呼ばれます。 アノードに負の電圧が印加されると、デバイスは機能しません。 この場合、正孔は陽極に移動し、電子は陰極と反対方向に移動し、再結合は発生しません。

通常、スズをドープした酸化インジウムがアノード材料として使用されます。 可視光を透過し、仕事関数が高く、ポリマー層への穴の注入を容易にします。 アルミニウムやカルシウムなどの金属は、仕事関数が低く、ポリマー層への電子の注入を促進するため、陰極の作成によく使用されます。



管理方法による分類



OLEDディスプレイには、PMOLEDとAMOLEDの2種類があります。 違いは、マトリックスの制御方法にあります。パッシブマトリックス（PM）でもアクティブマトリックス（AM）でもかまいません。



PMOLEDディスプレイは、行と列にイメージスイープコントローラーを使用します。 ピクセルを照らすには、対応する行と列を含める必要があります。行と列の交点で、ピクセルが発光します。 1サイクルで、1つのピクセルのみを輝かせることができます。 したがって、ディスプレイ全体を光らせるためには、すべての行と列を並べ替えて、すべてのピクセルに信号を非常に迅速に適用する必要があります。 これは古いCRT（陰極線管）でどのように行われますか。



PMOLEDに基づくディスプレイは安価ですが、画像の水平スキャンが必要なため、許容可能な画質の大型ディスプレイを取得することはできません。 通常、PMOLEDディスプレイは3インチ（7.5 cm）を超えません





AMOLEDディスプレイでは、各ピクセルが直接制御されるため、画像をすばやく再現できます。 AMOLEDディスプレイのサイズは大きくなる可能性があり、今日では40インチ（100 cm）のサイズのディスプレイがすでに作成されています。AMOLEDディスプレイの生産は、単純なコントローラーで制御できるPMOLEDディスプレイとは異なり、複雑なピクセル管理スキームのために高価です。





発光分類



現在、最大の効率を示した2つの技術が主に開発されています。 それらは使用される有機材料が異なります：微小分子（sm-OLED）とポリマー（PLED）、後者は単純にポリマー、有機ポリマー化合物（POLED）、および燐光（PHOLED）に分けられます。 最後についてもう少し。 PHOLEDは、電気りん光の原理を使用して、最大100％の電気エネルギーを光に変換します。 たとえば、従来の蛍光OLEDは、電気エネルギーの約25〜30％を光に変換します。 他のOLEDと比較しても、エネルギー効率が非常に高いため、PHOLEDは、テレビモニターや照明のニーズに対応したスクリーンなどの大型ディスプレイでの使用が検討されています。 興味深いことに、OLEDテクノロジー（Phosphorescent Organic Light Emitting Diode）は有望なバックライトテクノロジーであるため、OLEDテクノロジーはLCDパネルの品質を大幅に向上させることができます。 Universal Display Corporationによると、PHOLEDダイオードの使用はパネルの輝度を4倍にします。



カラーOLEDディスプレイのスキーム

微小分子ベースのOLEDは最初に登場しましたが、真空蒸着を使用して作られたため、高価すぎることが判明しました。



ポリマーディスプレイを作成する最初のステップは、1989年にケンブリッジ大学の科学者がポリフェニレンビニルという特別なポリマーを合成したときに行われました。 このタイプのディスプレイは、ポリマー材料を特別なインクジェットプリンターでベースに塗布することで取得できます。 これらのディスプレイは、LEP（発光ポリマー）と呼ばれることもあります。 ベースは、1 cm以下の曲げ半径で柔軟にできます。



しかし、これまでのところ、耐用年数と効率の観点から、微小分子ベースのデバイスはLEPデバイスよりも先行しています。 2つのOLEDディスプレイ技術の耐久性と放射効率の比較特性を以下に示します。







カラーOLEDディスプレイには3つのスキームがあります。



*個別の色エミッターを備えたスキーム。

* WOLOD + CFスキーム（白色エミッター+カラーフィルター）;

*短波放射の変換を伴うスキーム。



最もシンプルで最も馴染みのあるオプションは、通常の3色モデルです。これは、OLEDテクノロジーでは個別のエミッターを備えたモデルと呼ばれます。 3つの有機材料は、基本色の光を発します-R、G、B。このオプションはエネルギー使用の観点から最も効率的ですが、実際には、希望の波長で、同じ明るさでも発光する材料を選択することは非常に難しいことがわかりました。







2番目のオプションは、はるかに簡単に実装されます。 カラーフィルターを介して放射する3つの同じ白色エミッターを使用しますが、放射光のかなりの部分がフィルターで失われるため、最初のオプションではエネルギー効率が大幅に低下します。



3番目のバージョン（CCM-色変更メディア）では、青色エミッターと特別に選択された発光材料を使用して、短波長の青色放射を長波長の放射（赤と緑）に変換します。 もちろん、青いエミッターは「直接」放射します。 オプションにはそれぞれ長所と短所があります。







他のタイプのOLEDディスプレイ





TOLED-透明発光デバイスTOLED（透明および上面発光OLED）-透明（透明）ディスプレイを作成し、より高いレベルのコントラストを実現する技術。

透明なTOLEDディスプレイ：発光方向は、上方向のみ、下方向のみ、または両方向（透明）になります。 TOLEDはコントラストを大幅に改善し、明るい日光の下でのディスプレイの可読性を向上させます。

TOLEDはオフにすると70％透明になるため、車のフロントガラスに直接取り付けたり、店の窓に置いたり、仮想現実ヘルメットに取り付けたりできます。また、TOLED透明性により、金属、ホイル、シリコンクリスタル、その他の不透明なディスプレイ基板で使用できますフォワードマッピング（将来のダイナミッククレジットカードで使用可能） スクリーンの透明性は、透明な有機要素と電極製造用の材料を使用して実現されます。

TOLEDディスプレイの基板に低反射係数の吸収体を使用しているため、コントラスト比はLCD（携帯電話や軍用戦闘機のコックピット）よりも1桁大きくなる可能性があります。 TOLEDテクノロジーを使用すると、多層デバイス（SOLEDなど）およびハイブリッドマトリックスを製造することもできます（双方向TOLED TOLEDを使用すると、同じ画面サイズで表示領域を2倍にすることができます-必要な出力情報量が既存のものよりも広いデバイスの場合）。





FOLED（フレキシブルOLED） -主な機能は、OLEDディスプレイの柔軟性です（SONYのフレキシブルOLEDディスプレイのデモ）。 プラスチックまたは柔軟な金属板が一方の基板として使用され、OLEDセルともう一方のシールされた薄い保護フィルムとして使用されます。 FOLEDの利点：超薄型ディスプレイ、超軽量、強度、耐久性、柔軟性により、最も予期しない場所でOLEDパネルを使用できます。 （想像力の広がり-OLEDの可能なアプリケーションの範囲は非常に大きいです）。

固定OLED -UDCのまったく新しいソリューション-固定OLED、折り畳まれたOLEDデバイス。 新技術の主な特徴は、LCDディスプレイやブラウン管の場合のように、水平（平行）平面ではなく、垂直（順次）にRセル（G-、B-）を配置することです。 SOLEDでは、各サブピクセル要素を個別に制御できます。 ピクセルの色は、3つの色要素を通過する電流を変更することで調整できます（非カラーディスプレイはパルス幅変調を使用します）。 明るさは、電流の強さを変えることで制御されます。 SOLEDの利点：有機セルを備えた高密度のディスプレイにより、良好な解像度が達成され、高品質の画像が得られます（SOLEDディスプレイは、LCDおよびCRTに比べて3倍の画像品質を備えています）。



LCDディスプレイと比較した利点



*より小さな寸法と重量

*バックライトは不要

*視野角などのパラメータがない-画像はどの角度からも品質を損なうことなく表示されます

*瞬時の応答（LCDよりも1桁低い）-本質的に完全な慣性の欠如

*色再現の改善（高コントラスト）

*同じ輝度での低消費電力

*柔軟な画面を作成する機能



明るさ。 OLEDディスプレイは、数cd / m2（夜間動作用）から100,000 cd / m2を超える非常に高い輝度までの放射輝度を提供し、非常に広いダイナミックレンジで輝度を調整できます。 ディスプレイの耐用年数はその輝度に反比例するため、デバイスは最大1000 cd / m2までの中程度の輝度レベルで動作することをお勧めします。 LCDが明るい光線で照らされると、グレアが表示され、OLEDスクリーン上の画像は、どのレベルの照明でも（ディスプレイに直射日光があっても）明るく飽和したままになります。



コントラスト ここで、OLEDはリーダーでもあります。 OLEDディスプレイのコントラスト比は1,000,000：1です（LCDコントラスト1300：1 [ソースは指定されていません71日]、CRT 2000：1）

視野角。 OLEDテクノロジーを使用すると、画質を損なうことなく、あらゆる側面や角度からディスプレイを見ることができます。

消費電力。 OLEDディスプレイの消費電力は、LCDの1.5倍です。 PHOLEDの消費電力はさらに低くなります。

有機ディスプレイによって実証された利点の必要性は毎年増大しています。 この事実により、近い将来、人類はこの技術の全盛期を迎えると結論付けることができます。



しかし、技術は、OLEDの新世代の先を行くものではありません。



量子ドットに基づくLED。 QDLEDデバイス（量子ドットLED-量子ドット上のLED）の強みは、高輝度、低生産コスト、幅広い色彩であることに注意してください。 新しいタイプのLEDが発明されて間もなく、彼らは、モバイルデバイス（「ハンドヘルド」、携帯電話など）、さらには大型テレビパネルのディスプレイの基礎になる優れた展望を予測しています。



量子ドットとは、科学者は電子の運動を3次元で同時に制限する特別な半導体構造を意味します。 量子ドット上のLEDに適用される場合、次のバリエーションが使用されました。セレン化カドミウムが「コア」を形成し、硫化亜鉛が制限的な「シェル」として機能します。 この場合の主な「アクター」は電子であり、高エネルギー状態から低エネルギー状態に切り替わるときに光子を放出し、そのためにポイントグローが形成されます。 LEDのグローの色を変更するメカニズムは非常に簡単です。量子ドットのサイズを変更するだけで、光の波長が変更されます。 したがって、半導体構造の必要な寸法を計算することにより、赤、オレンジ、黄色、または緑のLEDを作成できます。 デバイスのもう1つの利点は、最高の明るさ-最大9000 cd / sqです。 m。たとえば、最新のディスプレイの明るさは500 cd / sqの値を超えません。 m。つまり、開発では、対応するパラメーターを1桁増やすことができます。 さらに、この技術により、数個の量子ドットを形成するだけで、LEDの輝度を簡単に上げることができます。



最後に、TFTとOLEDディスプレイの特性を比較するビデオを投稿します。





OLEDモニターの概要へのリンク