Производство на основе органической фотоники достигло большого прогресса в последние несколько лет. Профессор Марк Бальдо из Массачусетского технологического института, США, говорит о достижения, которые были сделаны, и о задачах, которые еще остаются.
- В последние десять лет в области технологии органических светоизлучающих диодов (OLED) был достигнут огромный прогресс. Как вы думаете, что является наиболее значительным достижением?
- Были решены проблемы внутренней эффективности использования фосфоресцирующих красителей, и мы добиваемся прогресса в вопросе стабильности. Стабильность и эффективность синих светодиодов может быть еще улучшена, но для многих приложений вполне достаточно и текущей производительности. Несмотря на большие успехи в области внутренней эффективности, есть еще возможности для повышения внешней эффективности OLED. Инновации в оптическом конструировании светодиодов, такие как текстурирование прозрачной подложки, может снизить долю света, который удерживается как в волноводе внутри устройства.
- Каковы основные проблемы, которые еще предстоит преодолеть в отрасли OLED-дисплеев?
- Самой большой проблемой, с которой сталкивается отрасль OLED-дисплеев, имеет лишь косвенное отношение к самим материалам OLED. Это, как ни удивительно, стабильность кремниевой подложки. Если бы кто-нибудь сказал мне, еще в 1997 году - когда я впервые стал участвовать в этой технологии, - что стабильность в кремнии в будущем будет проблемой, я бы рассмеялся. В отличие от других дисплейных технологий, излучение OLED-дисплеев пропорционально инжектируемому току, что делает их особенно чувствительными к деградации платы транзисторов, которая ответственна за их включение и выключение. Таким образом, для OLED-дисплеев с активной матрицей нужны особенно надежные и стабильные управляющие транзисторы. Это означает, что производители дисплеев были вынуждены использовать поликристаллический кремний для транзисторных плат вместо менее дорогого аморфного кремния. Исследование, направленные на решение этой проблемы, еще продолжается, компании пытаются разработать новые материалы или новые методы отжига, но проблема остается. Еще одной проблемой является структурирование дисплея, то есть определение пикселей. Большая часть промышленности в настоящее время использует теневые маски, которые прекрасно подходят для небольших дисплеев, но трудно масштабируемы до больших размеров. Большие маски гнутся и образуют пыль, и оба эти вопроса - производственные. Хотя развитие материалов продолжается, большинство фундаментальных вопросов в значительной степени уже решены – и именно вопросы изготовления в настоящее время требуют внимания.
- Какие тенденции вы видите в новых продуктах на базе OLED?
- Есть уже много мобильных телефонов с использованием светодиодов, но для больших дисплеев решения производственных проблем пока обходятся слишком дорого. Вот почему именно крупные компании выходят на рынок первыми. Например, Sony выпустила OLED-телевизор – и это действительно выглядит красиво. Впрочем, с ценой в несколько тысяч долларов это в данный момент скорее демонстрация технических и финансовых ресурсов, чем продукт для массового рынка. Когда OLED-дисплеи были впервые созданы, одной из уникальных перспектив была возможность создания гибких дисплеев. Проблема, однако, опять же заключается в плате и, в меньшей степени, в упаковке. Дисплейная промышленность, вероятно, не будет сосредоточена на коммерциализации гибких устройства до того, как будет найдено экономичное решение для задней панели в обычных дисплеях. Так что с учетом всех вопросов, с которыми сталкивается производство OLED-дисплеев, многие компании опять обратили свое внимание к идее освещения – в частности, к созданию источников белого света. Органические светодиоды являются идеальным решением для освещения большой площади, и большая привлекательность этого применения заключается в том, что оно не нуждается в структурировании и платы активной матрицы – минус сразу две основные проблемы производства OLED-дисплеев. Таковы основные виды деятельности в области OLED, при этом уже есть некоторые интересные продукты, поступающие на рынок.
- А что происходит в области индустрии органических солнечных элементов? Она настолько же созрела для выхода на рынок, как и отрасль OLED?
- Органическая фотовольтаика (PV) также добилась огромных достижений за последние десять лет, но это за отрасль сильно уступает OLED в зрелости. Хотя в этой области нет тех же проблем, что в OLED-промышленности, стабильность органических соединений потенциально является здесь серьезной проблемой в связи с неизбежным воздействием солнечного освещения. Эта промышленность также не может конкурировать с традиционными технологиями и по материальным вопросам. Недостаточно сказать, что органические ячейки дешевле в производстве: если ячейка не является эффективной, будь она хоть сколько дешевой, это не будет компенсироваться расходы на установку, и клиент не получит никакой экономии. Конкурирующие технологии, такие как батарейки на основе теллурида кадмия (CdTe), в настоящее время достигли стоимости ватта $1, а стоимость материалов оценивается менее чем в $0,05 на ватт. Это почти не оставляет места для органики. Эффективность имеет огромное значение, и в этой области был достигнут значительный прогресс, особенно при использовании полимеров. При введении фуллеренов в органические солнечные элементы достигается эффективность более чем 6%. Это значительное улучшение, очень интересное.
- А как насчет других приложений органической фотоники, таких как органические лазеры?
- Получение органического лазера электрической накачкой является сложной технической задачей, но пока не ясно, решит ли это все важные коммерческие проблемы. Возможно, в области интегрируемой фотоники и зеленых лазеров, которые трудно получить с помощью обычных материалов, и есть потенциал для органических лазеров. В то же время исследование органических лазеров может помочь решить многие вопросы, с которыми сталкивается OLED и PV промышленность, поэтому эти исследования все равно очень важны.
