00

Органические светоизлучающие диоды: новинки в науке и технологиях

Органические светодиодные лампы в автомобильной промышленности: некоторые производители авто уже встраивают небольшие и гибкие фрагменты органических светодиодных ламп в фары заднего хода премиум моделей.

Органические светодиодные лампы – подвижные, тонкие и легкие. Эти особенности отличают их от предшественников, LED-осветителей, и предлагают новые решения в освещении.

К наиболее важным особенностям новых органических светодиодных ламп можно отнести их подвижность, супертонкую форму и легкость. Эти характеристики отличают их от предшественников, светодиодных ламп LED. Благодаря этим свойствам, данная технология открывает новые возможности в области дизайнерских решений. Однако перед разработчиками все еще стоят технические, технологические и коммерческие вопросы, которые должны быть решены. Рассмотрим актуальный статус разработок, связанных с органическими светодиодными системами в науке и технике.

При сравнении компонентов OLED для дисплеев и для систем освещения, вторые оказываются заметно дороже по цене, в первую очередь из-за более высоких затрат при их изготовлении, что не может им обеспечить высокую конкурентоспособность на рынке. Для повышения позиций необходимо разработать новые способы применения OLED ламп для освещения, полезно используя их свойство пластичности. При этом широкий спектр форменных модификаций дает представление о больших и все новых возможностях применения гибких осветителей. В то время как первые сгибаемые OLED элементы для смартфонов должны быть представлены уже в 2019 году, в промышленных масштабах использование свойства «сгибаемости» органических светодиодов уже выходит на первый план. При этом минимальный радиус сгиба полимерных материалов составит 30 мм.

Различные виды субстратов с применением элементов OLED

Существует большое разнообразие субстратов на основе OLED элементов, применяемых для освещения. Подложки для OLED элементов подвержены высокому влиянию со стороны окружающей среды, особенно разрушительными для них являются вода и кислород. По этой причине некоторые подложки на бумажной основе показывают довольно ограниченное время эксплуатации. На данном этапе разработок, в качестве подложки применяется тонкое стекло. Несмотря на ограниченные показатели гибкости этот материал лидирует по причине резистивных свойств защиты от разрушительного влияния окружающей среды, минимальной шероховатости и относительно невысокой себестоимости. Тонкое стекло применяется и при печати элементов с рулона на рулон. При изготовлении деталей методом «с листа на лист» в основном применяются полимерные пленки, такие как, например, прозрачные полиимиды. На сегодняшний день изготовление пластичной и стойкой против внешних разрушений подложки в системах освещения доступно только при условии высокой стоимости.

Металлические субстраты занимают лишь небольшую нишу в области изготовления подложек в силу высоких показателей шероховатости. Более того, они не подходят для использования с прозрачными элементами освещения по вполне понятным причинам. Однако многие изготовители наряду с фирмой LG продолжают использовать металлические субстраты малой толщины для оборотной стороны при изготовлении элементов методом «с листа на лист».

Обзор научных исследований

Работа над созданием гибких OLED элементов для освещения ведется вот уже на протяжение 15 лет. Несомненным лидером и первопроходцем в этой области стала фирма Pionier General Electric. Доработка ноу хау производилась фирмой Konica Minolta, без внедрения готового продукта на рынок. Исследования в данной области проводятся в Германии, Голландии и Великобритании. Причем в рамках Евросоюза тема использования OLED оборудования стала ведущей для осуществления научных проектов. Истекающий в начале следующего года проект Projekt Pi-Scale, по всей вероятности, послужит отправной точкой для применения вышеописанных технологий сначала на стадии листового изготовления, а затем и рулонного.

Изготовление OLED элементов в промышленном масштабе

При изготовлении образцовых элементов применяются два метода: метод вакуумного испарения и метод покрытия жидким слоем. Для преодоления пути выхода на рынок необходимо закрыть некоторые пробелы в методах изготовления. На данный момент слабыми местами являются отсутствие предпосылок для принципиальных решений и отсутствие заинтересованности фирм-производителей на должном уровне. Зафиксированные трудности уже дали толчок для дальнейших исследований с помощью и на блага фирм Samsung и LG специалистами из Южной Кореи, США, Японии, Китая и Тайвани. Компания LG уже более двух лет предлагает на рынке гибкие элементы OLED для освещения, встроенные в смартфоны. В начале производства в качестве подложек были использованы элементы из тонкого стекла, позже стали использоваться тонкие полимеры, а девайсы были представлены в четырёх размерных вариациях. Еще одно применение предлагает OLEDWorks. Благодаря совместной работе с производителем стекла Corning (толщина стекла составляет лишь 0,1 мм) разработчикам немецкого города Аахен удалось добиться производства наиболее светлых элементов с максимальным сроком службы. Первые элементы были представлены на мероприятии Light & Building 2018 во Франкфурте-на-Майне. Продажа готовых элементов запланирована на 4 квартал текущего года. Оба изготовителя применяют технологию вакуумного испарения.

Недорогие OLED лампы с конвейера

Благодаря вводу в эксплуатацию станков нового типа Gen 5 в Южной Корее, ожидается спад цены на элементы, включающие в себя OLED осветители. Ожидается также, что производство дополнительных деталей на себя возьмет фирма LG. Компания OLEDWorks планирует в скором времени переход на конвейерное производство для понижения цен на продукцию. Эксперты оценивают стоимость новых элементов менее чем 100 американских долларов за 1 квадратный метр продукции. В таком случае состоится выход новых элементов на массовый рынок. Возможные варианты технологического процесса при производстве монолитных деталей размером до 40 м, а также трудности, возникающие в процессе производства и их решения были представлены на форуме „Solid-State Lighting Initiative“ Министерства Энергетики США и обсуждались с ведущими научными институтами Европы. В отношении других производителей выпуск массовой продукции на рынок все еще остается под вопросом. Во время соглашения о совместной работе между фирмами Konica Minolta и первопроходцами в производстве подобных деталей Konica Minolta Pioneer, еще в 2017 году были определены дальнейшие планы по развитию производства. Компания Sumitomo не отстает в готовности перевода производства OLED компонентов большой длины на конвейер. В тени остается фирма Osram с пилотным проектом, ставшим продолжением научных исследований: неизвестно, будет ли компания дальше поддерживать проект.

Компания Rehau вступила в ряды конвейерного производства электроники. В рамках европейской программы Lyteus, состоящей из 14 партнеров, «полимерный специалист» выступил в качестве «пробного клиента». Компания демонстрирует свободу в применении органических светодиодов на примере нового автомобиля Smart Backend. В задней части кузова интегрированы органические светодиоды в форме пластинок, скрученных в спирали.

Требования к производственной цепочке

Для внедрения в новейшие авто премиум класса в основном применяются небольшие гибкие сегменты OLED элементов от немецких производителей. Элементы в скором времени примут характер массового производства. Отличительные качества гибких элементов являются весьма привлекательными для клиентов. Производственная цепочка начинается с переработки «сырых» органических светодиодов, и в скором времени перейдет в производство светодиодных панелей, модулей и фонарей. До тех пор производителям предстоит решить ряд технологических вопросов, связанных с производством. Доступная по цене автоматизация процессов массового изготовления является одной из важных задач к рассмотрению в данной области. Благодаря тонкости форм, новые пластинки OLED элементов позволяют без проблем осуществить ручной монтаж, а также присоединить необходимую электронику, что делает их более удобными по сравнению с жесткими предшественниками.

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?