Созданы гибкие и прозрачные неорганические светодиоды


Ученые из Национальной Северо-западной Тихоокеанской лаборатории (Pacific Northwest National Lab) при министерстве энергетики США создали уникальную технологию для достижения свойств OLED-экранов с использованием неорганических светодиодов.

Сегодня OLED-дисплеи медленно, но верно выходят на массовый рынок. В силу своей органической природы, эти дисплеи отличаются высокой гибкостью и прозрачностью. Тем не менее, та же органическая природа технологии OLED порождает существенный недостаток – малое время жизни. Большинство OLED-дисплеев рассчитано всего на 3 года активной эксплуатации. Американские инженеры решили получить положительные свойства OLED-дисплеев с использованием долговечных неорганических (iLED) светодиодов.

Идея, лежащая в основе уникальной технологии, кажется очевидной. Поскольку неорганические светодиоды непрозрачны, но обладают высоким коэффициентом преобразования электрического тока в свет, значит, дисплей можно сделать прозрачным за счет использования сетки микроскопических светящихся элементов, которые в неактивном состоянии вообще не будут видны глазу, а во включенном состоянии будут формировать полноценное изображение.

Чтобы изготовить микроскопические светодиоды, ученые решили разбить более крупный неорганический светодиод на мелкие части. В начале технологического процесса на подложку, покрытую арсенидом алюминия, накладываются традиционные слои материалов, используемых при создании красных светодиодов: галлий, индий, фосфор и т.д. После нанесения этих слоев производится ионно-плазменное травление, в результате на поверхности образуется сетка с небольшими квадратными элементами размером около 50 нм. Квадратики удерживаются на подложке по двум углам небольшими участками материала – весь остальной материал исходной подложки из арсенида алюминия вытравливается с помощью плавиковой кислоты. В итоге, на подложке остается сетка мельчайших светодиодов, каждый из которых прикреплен к базовому слою двумя тонкими «ножками».

Получаемый в ходе первичного процесса слой светодиодов упакован так плотно, что делает любую поверхность непрозрачной, поэтому ученые предложили способ проредить сетку светящихся элементов. Для этого они использовали специальный эластичный материал, который захватывает не все элементы из исходной сетки, а лишь каждый третий – для этого в материале проделываются отверстия на соответствующем расстоянии. Меняя эти расстояния, можно создавать дисплеи с любой нужной плотностью элементов.

Захваченные светодиоды можно перенести на любую подходящую поверхность – стекло, пластик или резину. Чтобы обеспечить светодиодам питание, элементы можно наносить на поверхность с уже готовыми проводниками, закрепляя их с помощью прозрачной эпоксидной смолы. Сверху наносится еще один слой с проводниками, который завершает создание гибкого дисплея, который можно закрепить на любой поверхности.

Для демонстрации авторы создали из проводников пассивную матрицу, которая позволяет включать каждый светодиод по отдельности. В экспериментальном образце светодиоды занимают всего 1% от площади дисплея, оставляя его практически прозрачным (во выключенном состоянии).

Чтобы структура проводников не нарушалась при деформации дисплеев на основе нанометровых неорганических светодиодов, разработчики перед нанесением сетки проводников придали пластиковой подложке дополнительное натяжение, так что при ослаблении этого натяжения проводники образуют волнообразную поверхность, что обеспечивает целостность проводников при изгибе, поскольку у всех проводников остается достаточный запас по длине.

Предложенная технологии пока далека от коммерческого применения. Тем не менее, все технологии и материалы в новом процессе хорошо изучены, так что серьезных препятствий на пути к промышленному внедрению практически нет.

Подробнее о технологии создания прозрачных и гибких дисплеев на основе неорганических светодиодов можно прочитать в статье на сайте Ars Technica и в журнале Science

Источник: soft.mail.ru

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *