ОРГАНИЧЕСКИЙ СВЕТОДИОДНЫЙ МИКРОДИСПЛЕЙ Российский патент 2017 года по МПК H01L51/50 

Изобретение относится к области приборов на твердом теле с использованием органических материалов в качестве активной части, в частности к микродисплеям, изготовленным по OLED-технологии, и может быть использовано при создании дисплеев нового поколения, включая дисплеи объемного изображения, а также в оптических приемо-передающих устройствах.

Известен микродисплей, содержащий плоский экран с диагональю экрана 0,62 дюйма, общий информационный объем которого составляет 1,5 млн цветных (RGB) пикселов, изготовленных на основе многослойных органических светоизлучающих диодов [1].

Недостатком данного устройства является экран, светоизлучение которого направлено только в одну сторону, что ограничивает его информационные и функциональные возможности, например, при использовании в устройствах отображения видеоинформации, обеспечивающих возможность обзора наблюдаемого объекта одновременно с разных сторон.

Известен органический светоизлучающий диод, позволяющий создавать прозрачные (Transparent) дисплей, содержащий набор органических слоев, помещенных между двумя электродами (прозрачным анодом и светоотражательным катодом), осажденными на стеклянной подложке [2]. Со стороны анода органический слой имеет прозрачную транспортную зону транспортировки дырок, затем эмиссионную зону, где происходит процесс светоизлучения в результате рекомбинации дырок и электронов и, наконец, электронную транспортную зону.

Недостатком данного светодиода является светоизлучение, направленное только в одну сторону, что ограничивает его информационные и функциональные возможности.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является органический светоизлучающий RGB-диод, выполняющий в определенной степени функцию микродисплея («ОРГАНИЧЕСКИЙ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИОД». Патент РФ №2548603). Устройство включает несущую основу, выполненную в виде прозрачной подложки, внутри которой герметично установлены прозрачный анод, светоотражающий катод и размещенный между ними набор слоев органических веществ, состоящий по меньшей мере из прозрачного слоя транспортировки дырок, эмиссионного слоя, содержащего органические вещества для излучения красного (R), зеленого (G) и синего (В) цветов, слоя транспортировки электронов, где анод, катод и слои органических веществ выполнены в виде полых цилиндров, соосно вставленных друг в друга.

Недостатком данного устройства является светоизлучение, обусловленное разверткой лишь одной круговой строки, состоящей из нескольких RGB-сегментов (пикселов), что ограничивает его информационные и функциональные возможности, например обеспечить развертку телевизионного изображения.

Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в создании тонкопленочного органического объемного микродисплея, работающего как в режиме экрана, состоящего из четырех боковых поверхностях куба, так и в режиме четырех независимых экранов, каждый из которых представляет одну боковую поверхность куба.

Технический результат заключается в расширении информационных и функциональных возможностей органического светодиодного микродисплея.

Технический результат достигается тем, что светодиодный микродисплей, включающий несущую основу, выполненную в виде прозрачной подложки, внутри которой герметично установлены прозрачный анод, светоотражающий катод и размещенный между ними набор слоев органических веществ, состоящий, по меньшей мере, из прозрачного слоя транспортировки дырок, эмиссионного слоя, содержащего органические вещества для излучения красного (R), зеленого (G) и синего (В) цветов, слоя транспортировки электронов, согласно изобретению анод, катод и слои органических веществ выполнены в виде полых кубов, соосно вставленных друг в друга, причем органические слои и слой анода разделены на светоизлучающие RGB-сегменты, по горизонтали и вертикали, образуя экран, состоящий из четырех боковых поверхностей куба, содержащих m строк и n столбцов.

При необходимости четырехсторонний экран микродисплея может быть разделен на четыре независимых экрана, расположенных соответственно на одной из боковых поверхностей куба, а развертка изображения на каждом из них обеспечивается от независимого источника видеосигнала.

Возможно введение в полость катода микросхемы управления излучением, соответствующие контакты которой соединены с контактами анодов и катода.

Возможно также введение светозащитного покрытия поверхности прозрачного экрана дисплея.

На фиг. 1 изображены слои анода, катода и органических веществ, выполненных в виде полых кубов.

На фиг. 2 представлен упрощенный внешний вид микродисплея, содержащего либо один четырехсторонний экран, состоящий из m строк и n столбцов, либо четыре независимых экрана, каждый из которых содержит m строк и n/4 столбцов.

На фиг. 3 показан в разрезе микродисплей, в котором при общем катоде органические слои и слой анода разделены на светоизлучающие RGB-сегменты, по горизонтали и вертикали.

На фиг. 4 изображен в разрезе микродисплей, в полости катода которого установлена микросхема управления излучением.

На фиг. 5 представлена упрощенная электрическая схема микродисплея с четырехсторонним экраном.

На фиг. 6 показана развертка кадра изображения, выполненная на четырех боковых поверхностях куба.

На фиг. 7 представлена упрощенная электрическая схема микродисплея, содержащего четыре независимых экрана.

На фиг. 8 показаны четыре кадровые развертки изображений на четырех экранах, формируемых от независимых источников видеосигнала.

В общем виде заявленный светодиодный микродисплей 1, упрощенная конструкция которого в различных ракурсах представлена на фиг. 1-3, содержит несущую основу, выполненную в виде прозрачной подложки 2, внутри которой герметично установлены прозрачный анод 3, светоотражающий катод 4 и размещенный между ними набор слоев органических веществ, состоящий, по меньшей мере, из прозрачного слоя транспортировки дырок 5, эмиссионного слоя 6, содержащего органические вещества для излучения красного (R), зеленого (G) и синего (В) цветов, слоя транспортировки электронов 7. Причем анод 3, катод 4 и слои органических веществ 5, 6, 7 выполнены в виде полых кубов, соосно вставленных друг в друга, а именно: в полость 8 анода 3 установлен прозрачный слой 5 кубической формы транспортировки дырок, в полость 9 слоя 5 транспортировки дырок установлен эмиссионный слой 6 кубической формы светового излучения, в полость 10 эмиссионного слоя 6 установлен слой 7 кубической формы транспортировки электронов, в полость 11 слоя 7 транспортировки электронов установлен катод 4 кубической формы с полостью 12. При этом слой анода 3 и органические слои 5, 6, 7 разделены соответственно на светоизлучающие RGB-сегменты 13 (пикселы 13), образуя четырехсторонний экран 14, на боковых поверхностях 15, 16, 17, 18 куба и содержащий m строк и n столбцов. На фиг. 3 также показаны выводы 19 и 20 анодов 3 и катода 4, соответственно.

В полости 12 катода 4 микродисплея 1 может быть размещена микросхема управления излучением 21 (фиг. 4), содержащая вход видео 22, вход управления коммутацией 23 видеосигнала, выходы 24 которых подключены к соответствующим анодам сегментов 13 микродисплея 1 (фиг. 5).

В качестве материалов для светоотражающего катода 4 могут быть использованы Li-Al или Mg-Ag, для светопропускающего слоя - прозрачная пленка ITO (In₂O₃). В качестве эмиссионного слоя можно использовать соединения скандия с гетероциклическими лигандами.

В общем случае работа светодиодного микродисплея 1 с четырехсторонним экраном 14 заключается в следующем.

Видеосигнал, подаваемый с выхода источника видеосигнала 25, подается на вход видео 22 устройства управления излучением 21 светодиодного микродисплея 1. Одновременно на вход 23 подается сигнал управления коммутацией видеосигнала, где в соответствии с заданным алгоритмом происходит включение конкретных RGB-сегментов 13 (пикселов 13) микродисплея 1, обеспечивающих строчную и кадровую развертки изображения на его экране (фиг. 6).

При необходимости экран 14 микродисплея 1 (вариант 2) может быть разделен на четыре независимых светодиодных экрана 26, 27, 28, 29, расположенных соответственно на его боковых поверхностях 15, 16, 17, 18. При этом аноды сегментов 13, каждого из них, подключены к выходам соответствующих микросхем управления излучением 30, 31, 32, 33, а вход каждой из которых, в свою очередь, подключен к соответствующему независимому источнику видеосигнала 34, 35, 36, 37.

На фиг. 7 показана упрощенная электрическая схема микродисплея 1, содержащая четыре независимых экрана 26, 27, 28, а на фиг. 8 представлены соответственно их развертки изображения 38, 39, 40, 41.

Предлагаемое устройство может найти применение, например:

- в коммерции и промышленности (приборы управления и тестирования, производственные системы, индивидуальные мониторы хирургов (врачей), телекоммуникационное оборудование, системы дистанционного управления);

- в военном деле (системы ночного видения и авионика, дисплеи солдата для отображения оперативной боевой обстановки, навигационные приборы, военные тренажеры, дисплеи для ремонтного и сервисного оборудования сложной военной техники, системы безопасности);

- в бытовой электронике (карманные органайзеры, мобильные компьютеры, сотовые телефоны).

Источники информации

1. А. Самарин. OLED-микродисплеи фирмы eMagin. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, №1, 2006, с. 26-32.

2. «ОРГАНИЧЕСКИЙ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИОД»//Патент РФ №2408957,].

Изобретение относится к области приборов на твердом теле с использованием органических материалов в качестве активной части, в частности к микродисплеям, изготовленным по OLED-технологии, и может быть использовано при создании дисплеев нового поколения, включая дисплеи объемного изображения, а также в оптических приемо-передающих устройствах. Органический светодиодный микродисплей включает несущую основу, выполненную в виде прозрачной подложки, внутри которой герметично установлены прозрачный анод, светоотражающий катод и размещенный между ними набор слоев органических веществ, состоящий, по меньшей мере, из прозрачного слоя транспортировки дырок, эмиссионного слоя, содержащего органические вещества для излучения красного (R), зеленого (G) и синего (В) цветов, слоя транспортировки электронов, при этом анод, катод и слои органических веществ выполнены в виде полых кубов, соосно вставленных друг в друга, причем органические слои и слой анода разделены на светоизлучающие RGB-сегменты по горизонтали и вертикали, образуя экран, состоящий из четырех боковых поверхностей куба, содержащих m строк и n столбцов. Изобретение обеспечивает расширение информационных и функциональных возможностей органического светодиодного микродисплея, а также повышение его эффективности. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Светодиодный микродисплей, включающий несущую основу, выполненную в виде прозрачной подложки, внутри которой герметично установлены прозрачный анод, светоотражающий катод и размещенный между ними набор слоев органических веществ, состоящий, по меньшей мере, из прозрачного слоя транспортировки дырок, эмиссионного слоя, содержащего органические вещества для излучения красного (R), зеленого (G) и синего (В) цветов, слоя транспортировки электронов, отличающийся тем, что анод, катод и слои органических веществ выполнены в виде полых кубов соосно вставленных друг в друга, причем органические слои и слой анода разделены на светоизлучающие RGB-сегменты, по горизонтали и вертикали, образуя экран, состоящий из четырех боковых поверхностей куба, содержащих m строк и n столбцов.

2. Светодиодный микродисплей по п. 1, отличающийся тем, что поверхность экрана снабжена светозащитным покрытием.

3. Светодиодный микродисплей по п. 1, отличающийся тем, что в полость катода введена микросхема управления излучением, соответствующие контакты которой соединены с контактами анодов и катода.

4. Светодиодный микродисплей по п. 1, отличающийся тем, что его экран разделен на четыре независимых экрана, расположенных соответственно на одной из боковых поверхностей куба, а развертка изображения на каждом из них, обеспечивается независимым источником видеосигнала.

5. Светодиодный микродисплей по п. 3, отличающийся тем, что его экран разделен на четыре независимых экрана, расположенных соответственно на одной из боковых поверхностей куба, а развертка изображения на каждом из них обеспечивается независимым источником видеосигнала.

6. Светодиодный микродисплей по п. 4 или 5, отличающийся тем, что поверхность экрана снабжена светозащитным покрытием.