Исследователи из Массачусетсткого технологического института
представили новый технологический процесс для производства органических
светодиодных экранов (OLED - Organic Light-Emitting Diode). Принцип создания
нового типа гибридных экранов HLED (Hybrid Light-Emitting Diode) основан на
использовании так называемых квантовых точек – нанокристаллов из неорганических
полупроводниковых материалов.
OLED-экраны постепенно пробивают себе дорогу в коммерческие
устройства, включая сотовые телефоны и плоские дисплеи. Тем не менее,
производство их обходится очень дорого, поскольку требует активного
использования вакуумных камер, а для защиты от влаги и воздуха приходится
применять специальные покрытия. Справиться с этими проблемами решила группа
исследователей под руководством профессора Карен Глисон (Karen Gleason) и
научного сотрудника Срирама Ваддираджью (Sreeram Vaddiraju).
Процесс производства HLED-экрана начинается с создания
подложки из проводящего органического полимера с помощью химического осаждения.
Это единственный этап производства, требующий выполнения в глубоком вакууме,
поэтому весь цикл производства обходится гораздо дешевле нынешних технологий.
Для создания излучающих свет элементов используют квантовые точки из
неорганического полупроводника, которые можно настроить на излучение света с
нужной длиной волны. Размер каждой такой точки, или нанокристалла, составляет
всего 2-6 нанометров по диагонали. Хотя сами по себе квантовые точки не
обладают гибкостью, размещение их на гибкой пленке позволяет создавать гибкий
экран без ущерба для качества.
Строго говоря, квантовые точки не впервые используются для
создания источников света. Ранее для создания подобных устройств использовались
довольно сложные технологии. Например, вращающуюся на высокой скорости
полимерную пластинку обстреливали такими нанокристаллами. Подобные подходы
приводили к потере значительной части исходной массы квантовых точек. Глисон и
Ваддираджью создали совершенно новый способ нанесения квантовых точек на
полимерную подложку – так называемое «молекулярное связывание» (molecular wiring).
Вместо прямого позиционирования нанокристаллов на подложке, исследователи
применили связывающие молекулы, которые автоматически распределяют квантовые
точки с нужной плотностью и скрепляют между собой подложку и слой квантовых
точек. Исследователям удалось подобрать связующий материал, который
стабилизирует распределение нанокристаллов относительно друг друга и
относительно подложки с помощью образования ковалентных связей. Более того,
связующие молекулы образуют упорядоченную структуру проводников для питания
квантовых точек и управления ими.
Ковалентное связывание квантовых точек также помогло решить
проблему деградации светодиодов при прямом контакте с окружающей средой.
Связующие молекулы захватывают все свободные химические связи в молекулах
полимера и не дают им реагировать с кислородом воздуха и водяными парами.
Возможность создания непрерывного слоя квантовых точек позволяет полноценно
использовать весь материал, поскольку нанокристаллы автоматически
распределяются по подложке с нужной плотностью.
Проведенные испытания показали – красный HLED-экран успешно проработал
2’200 часов при 100 °C. Сами исследователи считают, что это эквивалентно 10’000
часов работы при комнатной температуре. Другими словами, новый экран вполне способен
непрерывно проработать три года при использовании почти 10 часов в день
примерно на такой срок рассчитаны современные сотовые телефоны.
Сейчас Глисон и Ваддираджью работают над созданием зеленых и
синих точек, чтобы в результате подготовить первый рабочий образец полноценного
экрана с возможностью вывода изображений. В дальнейшем планируется довести
технологию производства таких экранов до полиграфических процессов, чтобы
печатать экран, как на струйном принтере. Возможность склеивания полимерной
подложки со слоем квантовых точек в связующем веществе в теории позволяет
производить такие экраны так же быстро и дешево, как пакеты для чипсов с
металлизированной пленкой.
Дополнительно о ходе работ над созданием долговечных и
недорогих в производстве экранов на базе органической полимерной подложки и
нанокристаллических квантовых точек из неорганического полупроводникового
материала можно узнать в подробной статье на сайте MIT Technology Review.
|
