Вскоре, наверное, такого же и большего размера плоские телеэкраны будут так же доступны, как тот, которым когда-то пользовались в школах. Об этом, в частности, говорилось недавно в Сиэтле (США) на Международной конференции по компьютерным мониторам. Форум констатировал: мы становимся свидетелями воистину революционных изменений в данной области.

«На наших глазах не только жидкокристаллические плоские экраны вытесняют с рынка громоздкие дисплеи с электронно-лучевыми трубками. Появляется новое поколение мониторов, которые в отличие от их предшественников можно свернуть в трубку, — сказал в своем выступлении профессор Грег Кроффорд, представитель университета Брауна из г. Провидент. — Например, в повседневной жизни многим преподавателям весьма пригодился бы экран, который можно вытащить из ручки или карандаша, развернуть и использовать для объяснения студентам. Да и сами учащиеся, наверное, вовсе не прочь иметь под рукой карманный компьютер, экран которого достаточно велик, чтобы на нем можно было отчетливо видеть изображение»…

Как устроен новый пленочный дисплей? Его основу составляют органические светодиоды (ОСД). Поскольку они сами излучают свет, то и требуют значительно меньших затрат энергии, чем дисплеи на жидких кристаллах.

Для получения четкого изображения микроскопические светодиоды трех основных цветов наносятся тонкими слоями на стекло, гибкий пластик или металлическую фольгу. Причем, если толщина стекла не превышает 30 микрометров, его можно сворачивать в трубку, не боясь, что оно треснет. Впрочем, для безопасности такое стекло дополнительно закатывают между двумя слоями прозрачного прочного пластика.

Получившаяся в итоге многослойная пленка и есть дисплей в первом приближении.

В основе дисплеев последнего поколения все чаще применяют различные наноструктуры.

Его можно использовать как карту, на которой военачальник сможет в режиме реального времени увидеть, как меняется боевая обстановка. Можно разместить такое устройство перед пилотом или космонавтом, и один дисплей заменит сразу всю приборную доску.

Можно использовать как учебное пособие в аудитории для демонстрации всевозможных графиков, формул или даже учебных фильмов на заданную тему. А можно и просто наклеить в своей комнате на стену, чтобы смотреть телевидение или DVD.

Интересна и технология изготовления самого экрана. Если обычно для целей микроэлектроники используют фотополиграфию, химическое травление и еще десяток трудоемких и экологически вредных операций, то для цветных экранов из полимерных светодиодов предпочтение отдается струйной печати. Высокоточные струйные принтеры с полимерными чернилами способны распечатывать цветовые элементы с точностью до 5 мкм. Это дает четкость изображения выше, чем у обычных телеэкранов, а стоит такая операция в десятки раз дешевле традиционной технологии.

Сами же экраны теперь можно делать настолько маленькими, что их стали встраивать в шлемы военных летчиков и любителей трехмерных компьютерных игр.

Единственный недостаток органических светодиодов — срок их службы пока меньше, чем у традиционных. Тем не менее, 2–3 года они вполне вам прослужат. Стоимость же их такова, что ОСД-дисплей, встроенный в шариковую ручку, поднимет ее стоимость при массовом производстве разве что вдвое. А кто из нас ныне особо трясется над шариковыми ручками?..

И. ЗВЕРЕВ

Примерное строение органического светодиода.

Подробности для любознательных

ПРЫЖКИ ЧЕРЕЗ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ БАРЬЕР

История светодиодов ведет свое начало с 1962 года, когда Ник Холоняк, выходец из семьи польских эмигрантов, переехавших в США, изобрел полупроводники, которые нашли применение в качестве крошечных источников красного света в калькуляторах и часах.

Вскоре появились также зеленые и желтые светодиоды. А когда в 90-х годах XX века были созданы полупроводниковые источники синего света, на небоскребах и футбольных табло появились первые огромные цветные экраны, собранные из сотен тысяч светодиодов.

Последнее время наряду с обычными материалами для производства полупроводников (в том числе и светодиодов) стали использовать и органические соединения. При этом повышается КПД микросхем. И обычные, и органические светодиоды представляют собой полупроводники с особыми свойствами. Важнейшее свойство полупроводниковых материалов — наличие небольшого энергетического барьера между свободными электронами, переносящими электричество, и электронами, которые удерживаются на атомных орбитах. Чтобы последние могли преодолеть барьер и поддержать электрический ток, им необходимо сообщить дополнительное количество энергии, приложив к полупроводнику электрическое напряжение.

Электронная книга на органическом дисплее.

ОСД-дисплеи можно использовать даже как своеобразные нашивки на одежду.

Проводимость полупроводника можно увеличить, если внедрить в него атомы примеси с меньшим числом электронов — так появляются положительно заряженные «дырки», свойственные полупроводникам так называемого p-типа. (Аналогично легирование полупроводника атомами с избытком электронов превращает его в полупроводник n-типа.) Электрон, попавший в полупроводник p-типа, может попасть в «дырку» и перейти на более низкий энергетический уровень.

При этом излучается фотон, длина волны которого зависит от величины энергетического барьера эмиттера, то есть той зоны полупроводника, откуда исходят электроны.

Для получения видимого света величина барьера между наименьшей и наибольшей проводимостями материала должна лежать в промежутке от 1 до 3 электрон-вольт. Регулируя эту величину, и удается получать светодиоды разного цвета.

Обычно различают два вида органических светодиодов. Первый из них, так называемого р-n-типа, был изобретен в 1987 году Чингом Тангом и Стивеном ван Слайком из компании Eastman Kodak, заметивших во время экспериментов голубое свечение, исходящее от элемента солнечной батареи.

В результате дополнительных исследований родилась так называемая структура Kodak-типа. Изготовляют ее так. На стеклянную подложку осаждением в вакууме наносится несколько тончайших слоев из разных материалов. В результате получается многослойная структура толщиной от 100 до 150 нанометров (это в 100 раз тоньше человеческого волоса), способная светиться при подаче электрического сигнала.

Ныне выпускаются светодиоды красного, синего и зеленого света. Причем некоторые из них светятся столь ярко, что их вполне можно использовать для освещения вместо обычных ламп накаливания.

Второй разновидностью органических источников света стали светоизлучающие крупномолекулярные полимеры, известные как полимерные светодиоды. Они были изобретены в 1990 году Джереми Берроузом и его коллегами из Кембриджского университета. Тонкий слой полимера наносится на подложку. Затем ее раскручивают до скорости 1200–1500 об/мин, и под действием центробежной силы полимер равномерно по ней растекается. Остается подогреть подложку, чтобы испарить растворитель и завершить полимеризацию. Такой способ производства пленок более экономичен, чем метод термического испарения, описанный выше.

Хотя современные органические полупроводники потребляют совсем мало энергии, их продолжают совершенствовать. В то же время модернизируют и технологию производства самих дисплеев.

Наряду с органическими светодиодами для дисплеев необходимы и тонкопленочные транзисторы, чтобы с их помощью управлять «картинкой». Однако технология их производства подразумевает очень высокие температуры — до 650 °C. Конечно, при таких температурах полимерные светодиоды мгновенно расплавятся. Поэтому уже готовые транзисторы впечатывают, то есть как бы вклеивают, в органическую светодиодную пленку.

А. ПЕТРОВ

Органические дисплеи могут даже сгибаться, как пленки…