Зображення, отримане без розсіювання світла, є значно покращуваним в порівнянні із стандартною технологією. Хоча яскравість в темній кімнаті нижча, ефект ореолу зменшений, а відносний контраст при високій зовнішній освітленості збільшений. Паралельно було проведено невелике дослідження ергономічних характеристик. Це дослідження було експертною оцінкою, де було перевірено час реакції користувача на інформацію, що змінюється на дисплеї. Випробування для спеціального застосування прозорих ЕЛ панелей першого покоління показали, що яскравість в умовах типового офісу була дуже високою. І несподівано з'ясувалося, що час реакції на зміну інформації дисплея покращав в умовах вищої освітленості. Ще одна система була сконструйована для оцінки суб'єктивного прочитування зображення людиною. Група спостерігачів оцінювала три типи дисплеїв, представлених в таблиці. У всіх вибраних вимірюваннях новий тип дисплея без розсіювання світла був визнаний комфортнішим і легшим для читання, ніж тип дисплеї першого покоління з розсіюванням світла.
2.4 Потенційні застосування для прозорих ЕЛ дисплеїв
Прозорі дисплеї знаходять застосування в додатках, де площа є стримуючим чинником і є необхідність забезпечити користувачів подвійним набором інформації. Наприклад, декілька років була відома ідея використання прозорого дисплея TFEL перед аналоговими вимірювальними приладами в автомобільній приладовій панелі.
Дисплеї, що проектують зображення на лобове скло, можуть бути ідеальним застосуванням для TFEL. Хоча пряме сонячне світло розмиватиме зображення, оскільки сонце, що світить крізь дисплей, було б дуже яскравим для будь-якої випромінювальної технології дисплеїв, вся інформація на дисплеї для проекції на лобове скло багато разів доступна в «звичайних» вимірювальних приладах автомобіля. Прозорі дисплеї дозволяють створювати вражаючі конструкції як для професійних, так і для побутових застосувань, наприклад, в додатках, де прозорий дисплей допомагає спостерігачеві визначати місцезнаходження предметів за екраном. На інші інформаційні дисплеї також можуть бути накладені умовні знаки або повідомлення.
Було запущено декілька проектів з прозорими дисплеями ЕЛ для видозміни виробу за допомогою унікального візуального оформлення. Інженери і конструктори можуть отримати вигоду із здатності TFEL скла витримувати високі температури (до +600°С), щоб зігнути скло в криву поверхню після того, як дисплей був проведений. Це також відкриває можливості обробки TFEL дисплея (без захисного скла) при високих температурах на території замовника. На малюнку 13 представлені зразки прототипів нових концепцій, які були виготовлені для демонстрації гнучкості.
Розділ 3.Полімерні електролюмінісцентні панелі
3.1 Фізичні процеси що відбуваються в електролюмінісцентних органічних матеріалах
Перше повідомлення про випромінювання в зеленій області спектру осадженого з газової фази органічного матеріалу (три-8-гидроксихинолін алюміній) з'явилося в 1989 році. У 1990-му на основі плівки поліпарафеніленвінілена (PPV) був виготовлений тонкоплівковий полімерний світло випромінюючий діод (СВД). Електролюмінісценція органічних матеріалів типу PPV, що отримали назву зв'язаних, пояснюється наявністю у них напівпровідникових властивостей, обумовлених перекриттям орбіт електронів уздовж ланцюжка полімеру. Перекриття приводить до формування валентної зони і зони провідності – таких же, як і у напівпровідникового матеріалу. При подачі напруги, що перевищує порогове значення, у валентну зону і зону провідності інжектуются, відповідно, електрони і дірки, і відбувається їх рекомбінація. Величина порогової напруги залежить від потенційного бар'єру, визначуваного значеннями роботи виходу і спорідненістю до електрона негативно зарядженого електроду, а також від роботи виходу і потенціалу іонізациі позитивно зарядженого електроду. Загасання утворюваних в результаті рекомбінації електронів провідності і дірок валентної зони синглетних і триплетних екситонів супроводжується вивільненням енергії (триплетних — тепловий, синглетних — світловий). Довжина хвилі світлового випромінювання залежить від енергії синглетного екситона, тобто від ширини забороненої зони матеріалу, а яскравість свічення — від інжекції електронів і дірок в матеріал[6].
3.2 Проблеми створення полімерних електролюмінісцентних панелей
Одна з найважливіших проблем при створенні полімерних електролюмінісцентних панелей — вибір матеріалу електроду, придатного для інжекції електронів і дірок з однаковою швидкістю. Зазвичай електрод, призначений для інжекції електронів, виконують з металу з низькою роботою виходу, оскільки метали з високою роботою виходу хімічно активні і легко взаємодіють з киснем навколишнього середовища. Така взаємодія приводить до відшаровування електроду від полімеру, утворенню невипромінюючих темних областей і деградації характеристик приладу6].
3.3 Технологічні рішення і пропозиції провідних фірм
Для вирішенням цієї проблеми багато зроблене фахівцями фірми Cambridge Display Technology (CDT, Великобританія). Сьогодні вони освоюють нову технологію, розроблену одним з першопроходців в цій області, — Кембріджським університетом. Учені університету запропонували використовувати двошарову гетероструктуру (шар PPV і шар PPV, що переносить електрони), на межі розділу якої унаслідок різниці енергій валентних зон і зон провідності шарів виникає енергетичний бар'єр. Гетероструктура кладеться між прозорим електродом з окислу індія-олова і алюмінієвим електродом. Електрони, інжектіруємі в циано ppv, переносяться в область переходу, де і утримуються потенційним бар'єром. Це приводить до формування з обох боків переходу просторового заряду. Завдяки малій товщині гетероструктури (0,1 мкм) електрони тунелюють через бар'єр і рекомбінують з дірками. Оскільки полімер в поперечній площині не проводить струм, елементи зображення самоізоліровані, тобто включаються тільки при подачі сигналу на верхній і нижній електроди. Крок елементів і, отже, роздільна здатність такої полімерної індикаторної панелі залежать від роздільної здатності устаткування, використовуваного для створення малюнка електродів.
Яскравість свічення полімерного випромінюючого діода з гетероструктурою фірми CDT рівна 10 кд/м^2 при напрузі 5 В і щільність струму 1 ма/см2. Частота перемикання перевищує 1 Мгц, що відповідає вимогам, що пред'являються до промислових напівпровідникових СВД. Внутрішній квантовий вихід приладів складає приблизно 5% (для індикаторів на основі напівпровідникових СВД — 3%). Правда, термін служби полімерних діодів невеликий — всього біля 3 тис. годинника. Застосувавши відповідну герметизацію і устаткування , розробники сподіваються збільшити його до 10 тис., а потім і до 20 тис. годинника.
Фірма Uniax, розробляюча полімерні СВД з 1996 року, добилася значних успіхів у вдосконаленні їх конструкції, а також в досягненні ефективної інжекції електронів і дірок незалежно від відносних значень роботи виходу електродів і енергії носіїв полімеру. Це дозволить виконувати електроди з будь-якого металу незалежно від його роботи виходу. У основу конструкції СВД покладена свіловипромінюючий електрохімічний осередок, що формуєтьсяз суміші світло випромінюючого полімеру і полімерного електроліту. При подачі напруги на такий осередок полімер з одного боку окислюється (область p-типа провідності), а з іншою відновлюється (область n-типа), що приводить до формування p-n-перехода. У відсутність напруги p-n-переход зникає. Такий перехід отримав назву динамічного. Поки розробники украй обережно оцінюють отримані результати, хоча випробування показали, що після зберігання протягом року темні крапки під електродами не утворюються.
Цікавий запропонований фахівцями університету і фірми Hewlett-packard Рочестерського метод формування “СВД-МАТРІЦ пікселів” за допомогою звичайного процесу фотолітографії, використовуваного в напівпровідниковій технології. Згідно цьому методу, на шар PPV, що формується поверх електродів з окислу індия-олова на скляній підкладці, наносится однорідна плівка фоточутливого кислотного генератора. Потім проводиться операція експонування через шаблон для отримання прихованого зображення. І нарешті, структура обробляється в розчині хлороформу, що видаляє неекспоновані ділянки PPV-слоя. Яскравість свічення виготовлених таким чином матриць складала 100—500 кд/м2 при терміні служби близько 10 тис. годинника. Проте щоб на базі цієї технології організувати виробництво кольорових полімерних дисплеїв, належить виконати великий об'єм робіт.
Розробка в 1990 році блакитного полімерного СВД вселила надію, що незабаром вдасться створити полімерні кольорові індикатори і індикатори білого свічення шляхом формування тріад червоних, зелених і синіх СВД. Проте об'єднання на одній підкладці плівок полімерів, випромінюючих на різних довжинах хвиль, виявилося надзвичайно важким завданням. Процес нанесення кожного подальшого випромінюючого шару такої структури приводив до деградації раніше обложених шарів, а індикатори цього типуне відрізнялися високими характеристиками. Проблему, мабуть, вдалося вирішити ученим Центру перспективної технології в області фотоніки і оптоелектроніки Прінстонського університету. Вони створили прилад, випромінюючий комбінацію основних квітів, що дозволить формувати “білий” або “кольоровий” піксель за допомогою одного приладу, а не тріади СВД. В результаті число елементів зображення індикаторного пристрою на основі таких органічних СВД збільшується в три рази.
Прилад складається з трьох шарів світло випромінюючого органічного матеріалу і чотирьох шарів електродів. Цю структуру вдалося створити завдяки розробці в університеті Південної Каліфорнії електролюмінісцентного органічного матеріалу (не полімеру), що складається з невеликих молекул. Відмітна властивість матеріалу — його прозорість. У набірному органічному світло випромінюючому пристрої, запропонованому ученими Прінстонського університету, нижній електрод, що наноситься на скляну або пластмасову підкладку, виготовлений з окислу індія-олова. Осталеві електроди виконані у вигляді надзвичайних тонких напівпрозорих металевих плівок, що облягають методом напилення або ВЧ-ІОННОГО розпилювання. Колір свічення СВД перебудовується шляхом зміни напруги, що подається на світло випромінюючі шари. Товщина структури не перевищує 1 мм[5,6,7].