CC BY
13
УДК 621.38
Чередниченко А.Г., Аверина Ю.М., Кучук Ж.С., Маркова Е.Б.
ПРИМЕНЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ УСТРОЙСТВ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ СОВРЕМЕННЫХ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ
Чередниченко Александр Генрихович - д.х.н., заведующий кафедрой Физической и коллоидной химии; Маркова Екатерина Борисовна - к.х.н., старший преподаватель кафедры Физической и коллоидной химии; Российский университет дружбы народов (РУДН), Москва, Россия
Аверина Юлия Михайловна - к.х.н., доцент кафедры Инновационных материалов и защиты от коррозии РХТУ имени Д.И. Менделеева, Россия, Москва
Кучук Жанна Семеновна - к.х.н., доцент кафедры Химии Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, Москва, Россия
В работе проведен анализ использования органических светоизлучающих материалов для создания современных устройств отображения информации, применяемых в цифровых технологиях контроля и управления различными процессами. Показано, что производство органических светоизлучающих диодов (OLED) и устройств отображения информации на их основе является основным направлением создания нового поколения высокоэффективных индикаторов, мониторов, микродисплеев, телевизоров и осветительных приборов. Светотехнические показатели OLED-устройств характеризуются малым энергопотреблением, высокой яркостью, небольшой толщиной, высоким быстродействием, широкими углами обзора, незначительным весом, возможностью создания гибких экранов.
Ключевые слова: органические светоизлучающие устройства, цифровые технологии, устройства отображения информации, OLED.
THE USE OF ORGANIC MATERIALS IN THE PRODUCTION OF INFORMATION DISPLAY DEVICES FOR MODERN DIGITAL CONTROL AND MANAGEMENT TECHNOLOGIES
Cherednichenko Alexander Genrikhovich - Doctor of Chemical Sciences, head of the Department of Physical and Colloidal Chemistry, Peoples'Friendship University of Russia, 6 Miklukho-Maklaya Street, Moscow, 117198, Russian Federation.
Averina Julia Mikhailovna - candidate of Chemical Sciences, associate professor of the Department of Innovative Materials and Corrosion Protection, Dmitry Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, 9 Miusskaya sq., Moscow, 125047, Russian Federation.
Markova Ekaterina Borisovna - candidate of Chemical Sciences, senior lecturer Department of Physical and Colloidal Chemistry, Peoples'Friendship University of Russia, 6 Miklukho-Maklaya Street, Moscow, 117198, Russian Federation.
Kuchuk Zhanna Semyonovna - candidate of Chemical Sciences, associate professor of the Department of Chemistry, National Research Nuclear University MEPhI, 31 Kashirskoe sh., Moscow, 115409, Russian Federation. The analysis of the use of organic light-emitting materials for the creation of modern information display devices used in digital technologies for monitoring and controlling various processes was carried out. It was shown that the production of organic light-emitting diodes (OLED) and information display devices based on them is the main direction of creating a new generation of high-performance indicators, monitors, micro-displays, televisions and lighting devices. The lighting performance of OLED devices is characterized by low power consumption, high brightness, low thickness, high speed, wide viewing angles, low weight, and the ability to create flexible screens. Key words: organic light-emitting devices, digital technologies, information display devices, OLED.
В настоящее время широкое применение цифровых технологий в различных областях науки и техники невозможно без использования приборов отображения информации, которые позволяют осуществлять визуальный контроль и управление технологическими процессами. В этом плане производство органических светоизлучающих диодов (OLED) и устройств отображения информации на их основе является основным направлением создания нового поколения высокоэффективных индикаторов, мониторов, микродисплеев, телевизоров и осветительных приборов [1-3]. Светотехнические показатели OLED-
устройств характеризуются малым
энергопотреблением, высокой яркостью, небольшой толщиной, высоким быстродействием, широкими углами обзора, незначительным весом, возможностью создания гибких экранов и т.д.
Современные успехи и перспективы OLED-технологии связаны с развитием прикладных и фундаментальных аспектов науки и техники в области современной электроники, с открытием новых синтетических методов в химии и химической технологии, а также с совершенствованием производственно-технологической базы
соответствующих предприятий. В процессе развития
этого направления был создан новый раздел материаловедения - материалы для органической электроники, который кроме синтеза новых химических соединений и отработки методов их получения, потребовал создания стандартов качества эмиссионных материалов для использования в ОЬБВ-производстве. Существующий прогресс в синтезе новых органических материалов для ОЬББ-технологий является одной из основных причин высоких темпов развития этого направления электронной промышленности. При этом неорганические материалы вытесняются из традиционных областей их применения. На границе технологий активно создаются и изучаются новые гибридные органо-неорганические и легированные полимерные материалы, которые уже нашли свое практическое применение и являются научно-технологической основой дальнейших исследований в этой области. Одной из проблем развития OLED-технологии является получение высокочистых органических и металлорганических люминофоров сложного состава.
Высокие светотехнические характеристики делают органические светоизлучающие диоды
(ОСИД) и устройства на их основе лидерами в промышленном производстве изделий отображения информации и освещения (рис. 1). Органические светоизлучающие диоды (OLED) представляют собой электролюминесцентные устройства на основе полупроводниковых органических материалов, в которых энергия электрического поля преобразуется в энергию светового излучения [1-3]. ОСИД-структура обычно состоит из прозрачной подложки, прозрачного анодного слоя, нескольких органических полупроводниковых слоев, включая слой органического электролюминофора, и металлического катодного слоя. Каждый органический слой имеет толщину от 10 до 100 нм, а электроды - от 15 до 150 нм. В наиболее простом варианте OLED-структура состоит из тонкой пленки органического электролюминофора, расположенной между двумя электродами.
Создание многослойных OLED-структур позволило существенно улучшить светотехнические характеристики органических светоизлучающих устройств и приступить к их промышленному производству [1-4].
Л Á ГTfcr Г» "а
kJzá
1 5
а)
б)
в)
Рис.1. Современные OLED-устройства на основе органических полупроводниковых материалов: мониторы (а); приборы освещения (б); устройства на гибкой подложке (в).
При этом следует принимать во внимание опыт неорганических полупроводниковых материалов, который указывает на то, что концентрации неконтролируемых примесей на уровне 10-2-10-5 % масс. могут существенно влиять на люминесцентные характеристки (интесивность, кинетику,
долговечность и т.п.) конечного изделия [5]. Это влияние явлется результатом образования локальных примесных, которые меняют картину идеальной энергетической диаграммы. В результате рассчетные характеристики на практике часто не воспроизводятся. Следует отметить, что перспективы дальнейшего развития OLED-технологии связаны не только с высокими техническими характеристиками конечных изделий. Успешное развитие органической электроники может осуществляться при наличии
высокоэффективных технологий получения и
применения соответствующих
электролюминесцентных материалов. Поэтому разработка и внедрение технологий получения органических электролюминесцентных материалов на территории Российской Федерации и решение задач импортозамещения является важной задачей. В настоящее время вклад стоимости органических материалов различного назначения в общую себестоимость OLED-продукции составляет около 70-80 долларов США за 1 м2. Мировой рынок органических компонентов для OLED-технологии к 2021 году оценивается в сумму около 5,0 млрд. долларов США (рис. 2).
2012 2013 20Н 2015 2016 2017 201« 2019 202«
гола
Рис. 2. Развитие мирового рынка продаж функциональных материалов для OLED-технологий с 2012 г. по 2020 г.
Несмотря на то, что 50 лет назад было трудно представить даже возможность промышленного производства органических полупроводников, современные образцы OLED-структур демонстрируют характеристики, сравнимые с лучшими образцами неорганических светодиодов. В мировой тенденции развития твердотельных источников света существует несколько прогнозов, которые во многом определяют возможные перспективы мирового рынка электронных устройств и компонентов. Например, органические полупроводники могут практически полностью заменить устройства на неорганических материалах, либо органические и неорганические светодиодные технологии станут взаимодополняющими. Совместное присутствие на мировом светотехническом рынке обеих технологий в ближайшее время представляется наиболее реалистичным и перспективным. Кроме того, прогнозируется развитие технологий изготовления разнообразных гибридных материалов и
светотехнических устройств на их основе. Выводы
Технология органических светоизлучающих диодов (OLED) и устройств на их основе является передовым направлением развития современной мировой электроники и цифровых технологий управления. Благодаря высоким техническим характеристикам, OLED-структуры активно используются в изделиях светодиодной техники, устройствах отображения информации и приборах освещения различного назначения. Разработка технологии и создание производств органических электролюминесцентных материалов является важным направлением развития отечественной электроники и позволяет решать задачи эффективного применения цифровых технологий в различных областях науки и техники.
Публикация подготовлена при поддержке Программы РУДН «5-100»
Литература
1. Li Z., Li Z.R., Meng H.. Organic light-emitting materials and devices. New York.: CRC Press, 2007. 673 р.
2. Lees A.J. Photophisics of organometallics. Berlin.: Springer, 2010. 239 р.
3. Бочкарев М.Н., Витухновский А.Г., Каткова М.А. Органические светоизлучающие диоды (OLED). Н.Новгород.: Деком, 2011. 359 с.
4. Mullen K., Scherf U. Organic Light-Emitting Devices. Wiley-VCH. 2006. 472 p.
5. Бурлов А.С., Власенко В.Г., Гарновский Д.А., Ураев А.И., Мальцев Е.И., Лыпенко Д.А., Ванников А.В. Электролюминесцентные органические светодиоды на основе координационных соединений металлов. Ростов-на-Дону.: Изд. ЮФУ, 2015. 232 с.
