В статье авторы исследуют особенности гибких OLED-дисплеев, включая их научные основы, методы производства и преимущества перед традиционными экранами. Особое внимание уделяется применению этой технологии в мобильных устройствах, носимой электронике и других инновационных направлениях, а также перспективам ее дальнейшего развития.
Ключевые слова: гибкие OLED-дисплеи, мобильные устройства, технология экранов, инновационные дисплеи.
Гибкие OLED-дисплеи являются одной из самых значимых технологий современной электроники, открывающей новые горизонты в дизайне и функциональности устройств. Их уникальность заключается в способности изгибаться, складываться и принимать различные формы, что востребовано в таких сферах, как мобильные устройства, носимая электроника и медицина.
Органические светодиоды (OLED) — это тонкопленочные структуры, где излучающий свет слой состоит из органических материалов. Излучение происходит при прохождении через них электрического тока. В отличие от ЖК-дисплеев, OLED не требует подсветки, что делает их тоньше и энергоэффективнее. Использование пластика или других эластичных материалов вместо стекла позволяет создавать экраны, которые можно изгибать и складывать. Гибкие OLED-дисплеи создаются на основе таких подложек, как полиимид или пленочные материалы. Эти подложки обладают высокой термостойкость, что позволяет выдерживать высокотемпературные процессы производства, а также прочностью и эластичностью, сохраняя функциональность.
Идея использования органических соединений для создания светодиодов появилась в 1980-х годах, когда были проведены первые исследования в области электрохимической люминесценции. Однако настоящим прорывом стало изобретение технологий, которые позволили размещать OLED на гибких подложках, таких как полиимиды. В начале 2000-х появились первые OLED-дисплеи, однако они были основаны на стеклянных подложках и не обладали гибкостью. Затем, в 2010-х годах началась разработка гибких материалов, что позволило выпустить первые изогнутые и складывающиеся устройства, например, LG G Flex и Samsung Galaxy Round. К 2020-м годам OLED-дисплеи стали применяться в широком спектре устройств, включая сгибаемые смартфоны, умные часы и даже медицинские сенсоры.
Современные устройства, такие как Samsung Galaxy Z Fold и Huawei Mate X, используют гибкие OLED-дисплеи, чтобы объединить функции смартфона и планшета. Пользователи получают портативное устройство с большим экраном в разложенном состоянии (рисунок 1).
Рис. 1. Внешний вид гибких мобильных устройств Samsung Galaxy Z Fold и Huawei Mate X
Умные часы, такие как Nubia Alpha — это уникальный пример применения гибких OLED-дисплеев в носимой электронике (рисунок 2). Представленный в 2019 году, этот смарт-браслет с изогнутым экраном стал одним из первых массовых продуктов, использующих гибкую OLED-технологию для создания устройства, которое можно носить на запястье как миниатюрный смартфон. С помощью гибкого OLED-дисплея Nubia Alpha смогла интегрировать широкий экран в компактный корпус, что дает пользователям возможность просматривать уведомления, принимать звонки и использовать различные приложения, при этом не ограничивая мобильность устройства.
Рис. 2. Внешний вид умных часов с гибким экраном — Nubia Alpha
Специалисты научно-исследовательского центра Samsung Advanced Institute of Technology смогли совершить прорыв в области гибких OLED-технологий, изменив состав и структуру эластомера — полимерного соединения с исключительной эластичностью и упругостью. Это позволило использовать эластомер как подложку для OLED-экранов, что привело к созданию гибких дисплеев, напоминающих пластырь (рисунок 3). Такой дисплей, в сочетании с датчиком фотоплетизмографии (PPG), может измерять пульс и вариабельность сердечного ритма. Это открывает новые возможности для интеграции таких технологий в смарт-часы и фитнес-браслеты, делая их более функциональными и удобными для пользователя. Такой подход улучшает мониторинг состояния здоровья, что важно для носимой электроники и медицинских устройств.
Рис. 3. Эластомер совмещенный с OLED-дисплеем
Гибкие OLED-дисплеи обладают огромным потенциалом, который значительно расширяет границы возможностей традиционных экранов. Одной из самых интересных перспектив является использование гибких OLED-дисплеев в архитектуре и дизайне. Например, гибкие экраны могут стать частью окон, витрин, и стен, предоставляя возможность создания адаптивных интерфейсов или окон с регулируемой прозрачностью и освещенностью. Эти технологии могут найти применение в автомобильной промышленности, где изогнутые и адаптивные дисплеи станут важной частью интерфейсов автомобилей и приборных панелей.
Несмотря на значительный прогресс, существует несколько ключевых вызовов, которые необходимо решить для массового внедрения гибких OLED-дисплеев:
- Высокая стоимость производства. Производственные процессы гибких OLED-дисплеев все еще довольно дорогие из-за использования сложных материалов и высокотехнологичных методов печати. Это ограничивает их распространение в потребительской электронике и других областях.
- Долговечность и защита. Одной из проблем гибких OLED является чувствительность к влаге и кислороду. Для того чтобы экраны сохраняли свою функциональность и долговечность, необходимо использовать дополнительные защитные покрытия, что также повышает стоимость производства.
- Низкая яркость и контрастность при изгибах. Гибкость экранов может влиять на качество изображения, особенно когда экран изгибается или подвергается сильному давлению. Это необходимо учитывать при разработке устройств, которые будут активно использовать такие экраны.
- Энергопотребление. Несмотря на высокую энергоэффективность OLED в сравнении с ЖК-дисплеями, гибкие OLED-экраны, как и другие технологии, могут потреблять больше энергии при работе с высоким разрешением и яркими изображениями, что требует разработки новых решений по энергоэффективности.
Будущее гибких OLED-дисплеев заключается в оптимизации производства, улучшении устойчивости материалов и повышении их функциональных характеристик. Для достижения этих целей активно ведутся исследования в области новых композитных материалов и методов защиты, что позволит создать более доступные и долговечные продукты. Дальнейшее развитие гибких OLED-дисплеев обещает стать ключевым этапом в создании адаптивной, энергоэффективной и удобной для пользователя техники.
Литература:
- Максим Агаджанов. Как все начиналось: гибкие и складные дисплеи — история появления и выход «в люди». [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com/ru/post/455268/
- Эволюция гибких дисплеев. [Электронный ресурс]. URL: https://www.nanonewsnet.ru/news/2018/evolyutsiya-gibkikh-displeev/
