211service.com
Jauna elektronika, lētāki OLED televizori
Organisko gaismas diožu (OLED) displeji ir energoefektīvi un izteiksmīgi, taču augsto ražošanas izmaksu dēļ tie nav tik plaši pieejami kā šķidro kristālu displeji (LCD), īpaši lielākās ierīcēs, piemēram, televizoros. Jauna veida OLED elektronika varētu palīdzēt samazināt ražošanas izmaksas un padarīt tehnoloģiju daudz plašāk pieejamu.
Tranzistora pārbaude: Stikla priekšmetstikliņi šajā attēlā ir veidoti ar tranzistoriem, kas paredzēti OLED displeju vadīšanai. Metāla zondes un vadi tiek izmantoti, lai pārbaudītu to veiktspēju.
Nav laba risinājuma, lai izveidotu OLED elektroniku, kuru var lēti palielināt, saka Endrjū Rinzlers , fizikas profesors Floridas Universitātē. Rinzlers vadīja darbu pie tāda veida elektronikas izstrādes OLED, kas, viņaprāt, nodrošinās šādu risinājumu. Darbu daļēji finansēja riska kapitāla uzņēmums Nano Holdings .
OLED displeju pikseļi izmanto tranzistorus, lai stimulētu organiskās molekulas, kas pēc tam izstaro dažādas krāsas gaismu. OLED displejiem nav nepieciešami gaismu izšķērdējoši filtri, kas padara LCD ekrānus par tādiem enerģijas avotiem. Taču LCD dominē tirgū lielā mērā, jo amorfā silīcija tranzistoru blokus, ko izmanto LCD darbināšanai, var izgatavot tādās platībās kā vienas automašīnas garāžas durvis un pēc tam tos sagriezt mazākos gabalos, lai izveidotu displejus televizoriem un citām ierīcēm. Ražošana šādā mērogā palīdz samazināt izmaksas.
OLED displeju ražotāji nevar izmantot to pašu elektroniku, jo OLED pikseļu pārslēgšanai ir nepieciešamas salīdzinoši lielas strāvas, kas ātri izdeg amorfā silīcija tranzistorus. Tā vietā mūsdienu OLED displeji ir veidoti uz dārgākiem polikristāliskā silīcija tranzistoru blokiem. Lielākais OLED displejs tirgū (Eiropā, bet vēl nav pieejams ASV) ir LG ražots 15 collu modelis. To pārdod par nedaudz vairāk par 2300 USD; tāda paša izmēra LCD televizors maksā zem 200 USD.
Teorētiski lētāku OLED elektroniku varētu izgatavot, izmantojot organiskos materiālus elektronikai, kā arī pikseļiem. Tranzistori, kas izgatavoti, izmantojot organiskos pusvadītājus, nodrošina lielu strāvu, kas nepieciešama OLED pikseļu vadīšanai. Bet elektroni caur parastajiem organiskajiem tranzistoriem pārvietojas lēni, kā rezultātā displejs pietiekami ātri neatsvaidzina attēlu. Lai paātrinātu šo tranzistoru darbību, inženieri ir mainījuši konstrukciju, saraujot komponentus, lai tuvinātu avota un iztukšošanas elektrodus un padarītu kanālu mazāku. Tas padara ierīci ātrāku, jo elektroniem nav jāpārvietojas tik tālu caur organisko materiālu, kas veido kanālu, kas nevar vadīt elektronus ļoti ātri. Bet šādu augstas izšķirtspējas ierīču izgatavošanai ir vajadzīgas dārgas litogrāfijas metodes.
Lētāka metode, ko izstrādājis Rinzlers un kolēģi, ir tuvināt tranzistora avota un iztukšošanas elektrodus, saliekot komponentus vienu virs otra, nevis blakus. Rinzlera grupa, tostarp maģistranti Mičels Makartijs un Bo Liu, izgatavoja šos tranzistorus, uz stikla pamatnes uzklājot alumīnija plēvi, lai tā darbotos kā vārtu elektrods, un pēc tam to oksidējot, izveidojot plānu izolācijas slāni virsū. Pēc tam pētnieki uzklāja īpaši plānu, atšķaidītu oglekļa nanocauruļu slāni, lai darbotos kā avota elektrods, kam sekoja organisko materiālu slānis, kas darbotos kā kanāls, un visbeidzot zelta augšējais slānis kā drenāžas elektrods. Katra no šīm plēvēm ir ļoti plāna, nodrošinot labu veiktspēju bez augstas izšķirtspējas litogrāfijas tehnikas, saka Rinzlers.
Rinzlera jaunās elektroniskās ierīces, kas aprakstītas tiešsaistē žurnālā Nano burti , darbojas arī ar desmito daļu no parastās OLED elektronikas sprieguma, kas ietaupa enerģiju. Floridas pētnieki vēl nav izgatavojuši liela laukuma OLED displejus, ko darbina vertikālie tranzistoru bloki, taču Rinzlers saka, ka tranzistori darbojas ar piemērotu strāvu un spriegumu, lai to izdarītu. Lai gan pētnieki līdz šim ir veidojuši šos blokus uz stikla, to izgatavošanai izmantotās metodes ir saderīgas ar elastīgiem substrātiem un var tikt izmantotas elastīgu OLED displeju izgatavošanai.
Vertikālo elektronisko struktūru pirmo reizi ierosināja 1994. gadā Lai sazinātos ar Jangu , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Kalifornijas Universitātē Losandželosā un Alans Hēgers , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Kalifornijas Universitātē Santabarbarā. Hēgers dalījās ar 2000 Nobela prēmija ķīmijā lai atklātu un izstrādātu vadošus polimērus, piemēram, tos, kas tiek izmantoti jaunajā ierīcē. Deviņdesmito gadu vidū Yang un Heeger sāka izstrādāt šīs ierīces, izmantojot uzņēmumu UNIAX, ko vēlāk iegādājās DuPont. Kad abi veica savu sākotnējo darbu, pieejamo materiālu veiktspēja nebija tik laba kā šodien.
Jangs saka, ka 1994. gadā oglekļa nanocaurules nebija pieejamas. Viņš saka, ka Rinzlera ierīcē plānais nanocaurules slānis pieļauj ļoti mazu strāvas noplūdi, kas ir problēma, kas iztukšoja jaudu no iepriekšējiem dizainiem. Floridas ierīces arī pārslēdzas daudz ātrāk, nekā tas bija iespējams pagātnē. Viņi paveica lielisku darbu, lai ierīce darbotos daudz labāk. Esmu pārliecināts, ka šim dokumentam būs nozīmīga ietekme uz organisko elektroniku, viņš saka.
Rinzler tagad strādā, lai vienkāršotu OLED displeja arhitektūru, cerot vēl vairāk samazināt ražošanas izmaksas un sarežģītību. Tā vietā, lai blakus tranzistoriem izveidotu gaismu izstarojošu pikseļu, Rinzlers vēlas izveidot mazjaudas organiskos tranzistorus, kas paši izstaro gaismu. Viņa grupa ir pierādījusi, ka ir iespējams izgatavot gaismu izstarojošus organiskos tranzistorus, ja aktīvie materiāli ir elektroluminiscējoši, taču šie tranzistori darbojas tikai ar augstu spriegumu, padarot tos nepraktiskus. Rinzlers uzskata, ka vertikālā, uz nanocaurules elektrodiem balstītā arhitektūra varētu ievērojami uzlabot šo ierīču efektivitāti.