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Dünne Displays als Armbänder
Die US-Armee testet eine Prototyp-Uhr, die leicht und dünn ist und über ein Vollfarbdisplay verfügt. Dieses Display besteht aus flexiblen Materialien in einem robusten Kunststoffgehäuse und kann an einem Armband getragen werden, um Streaming-Videos und andere Informationen anzuzeigen. Es verwendet neu entwickelte phosphoreszierende Materialien, die Strom effizient in rotes, blaues und grünes Licht umwandeln, was bedeutet, dass das Display weniger Strom benötigt, um zu funktionieren.
Handgelenk flex: Dieser für die US-Armee hergestellte Prototyp wird am Handgelenk getragen und verfügt über ein dünnes, leichtes, flexibles OLED-Display.
Die meisten Telefone, Laptops und Fernseher verwenden heute Flüssigkristallanzeigen (LCDs), die von einer auf Glas gebauten Elektronik gesteuert werden. Um energieeffizientere Displays herzustellen, die von flexibler Elektronik gesteuert werden, die leicht sind und nicht wie Glas zerbrechen, setzen viele Unternehmen auf organische Leuchtdioden (OLEDs). Die Pixel in OLED-Displays ersetzen die Elektronikschichten und Filter in LCDs durch organische Farbstoffmoleküle, die als Reaktion auf elektrischen Strom Licht emittieren.
Für Verbraucher versprechen flexible OLEDs tragbare Elektronik mit schönen Bildschirmen, die die Akkulaufzeit nicht beeinträchtigen und beim Herunterfallen nicht zerbrechen. Doch bisher hat kein Unternehmen wirtschaftlich tragfähige Herstellungsverfahren entwickelt, um flexible OLEDs mit ausreichend langer Lebensdauer und gleichbleibender Qualität herzustellen. Das US-Militär finanziert die Entwicklung mit dem Ziel, Soldaten mit robusten, dünnen Kommunikationsgeräten auszustatten, die Karten und Videos anzeigen können, ohne ihre Last zu stark zu belasten.
Die neuen Display-Prototypen verwenden effiziente OLED-Materialien, die von . entwickelt wurden Universalanzeige von Ewing, New Jersey, und basieren auf foliengestützten elektronischen Steuerungen, die von . entwickelt wurden LG-Display , mit Hauptsitz in Seoul, Südkorea. Die Geräte wurden entwickelt von L-3 Anzeigesysteme von Alpharetta, Georgia. Das Display ist 4,3 Zoll groß. Im Rahmen militärischer Demonstrationstests wurde das Gerät zum Streamen von Echtzeitvideos von unbemannten Luftfahrzeugen verwendet.
Diese Prototypen stellen nicht so sehr einen großen Fortschritt dar, sondern einen kontinuierlichen Fortschritt an vielen Fronten, sagt Janice Mahon, Vizepräsidentin für Technologieentwicklung bei Universal Display. Zu diesen Fronten gehören die OLED-Materialien selbst, die Elektronik, die sie steuert, sowie die Integration und Verpackung des Geräts.
Die erste Generation von OLED-Materialien, die heute in Handy-Displays mit Glasrückseite und einigen kleinen Fernsehern verwendet werden, kann nur 25 Prozent des elektrischen Stroms in Licht umwandeln; der Rest geht als Wärme verloren. Universal Display entwirft und entwickelt Materialien, die nach einem anderen Mechanismus funktionieren und eine theoretische Effizienz von 100 Prozent haben. Die Prototypen für die Armee verwenden einen vollständigen Satz phosphoreszierender Materialien; Die Unternehmen haben keine Spezifikationen zum Stromverbrauch veröffentlicht, aber Mahon sagt, dass mit diesen Materialien hergestellte Displays ein Viertel der Leistung einer herkömmlichen OLED verbrauchen.
Samsung Mobile Display, der größte Hersteller von OLED-Displays, verwendet derzeit die rot phosphoreszierenden Materialien von Universal Display in seinen Produkten; Samsung und andere Unternehmen evaluieren derzeit umweltfreundliche Materialien. Phosphoreszierende Materialien, die mit energiereicherem Licht wie Blau arbeiten, neigen dazu, im Laufe der Zeit weniger stabil zu sein und sind langsamer geworden. Angaben zur voraussichtlichen Lebensdauer der vollständig phosphoreszierenden Displays machten die Unternehmen nicht.
Universal Display hat die lichtemittierende Schicht auf elektronische Steuerungen von LG Displays aufgebracht. Die Elektronik besteht aus einer Reihe von Transistoren aus amorphem Silizium, die auf Edelstahlfolie anstelle von Glas gebaut sind. Andere Unternehmen, darunter Hewlett-Packard und Samsung, entwickeln flexible Transistor-Arrays aus amorphem Silizium, meist auf Kunststoffplatten. Die Arbeit mit Metall stellt einige Herausforderungen dar, da die Oberfläche rau ist, was die Struktur der Transistoren stören kann, aber Metall kann höheren Verarbeitungstemperaturen standhalten als Kunststoff. Das ist eine wichtige Eigenschaft beim Ablegen des Siliziums. Die Hochtemperaturverarbeitung führt zu einem Siliziumkristall, der nicht nur von höherer Qualität, sondern auch über die Zeit stabiler ist.
Die allgemeinere Geschichte ist, dass wir einige gut aussehende Demos von flexiblen OLED-Displays sehen, sagt Nicholas Colaneri , wer leitet die Flexibles Anzeigezentrum an der Arizona State University. Sowohl Sony als auch Samsung Mobile Display haben flexible Displays vorgestellt, die auf Plastikfolien gebaut sind. beide Unternehmen waren in Bezug auf diese Technologien verschwiegen. Aber, so Colaneri, nur weil Sie es können, heißt das nicht, dass Sie es sich leisten können.
Es bleibt eine große Hürde, bevor Displays wie der für die Armee hergestellte Prototyp in die Regale der Geschäfte kommen. Amorphe Silizium-Transistor-Arrays können bei Temperaturen hergestellt werden, die für flexible Elektronik geeignet sind, und die LCD-Industrie hat eine Menge Infrastruktur für ihre Herstellung geschaffen. Aber im Laufe der Zeit sind sie nicht die beste Elektronik zur Steuerung von OLEDs. Die zum Schalten von OLED-Pixeln erforderlichen elektrischen Ströme brennen diese Transistoren durch; die Pixel, die am häufigsten eingeschaltet sind, beginnen zu versagen.
Kanadisches Startup Feuer-Innovation entwickelt Software und andere Steuerelemente, um die Lebensdauer der Transistor-Arrays zu verlängern, indem sichergestellt wird, dass kein einzelnes Pixel zu oft eingeschaltet ist. Colaneri sagt, seine ersten Prototypen seien vielversprechend. In der Zwischenzeit entwickeln Colaneri und andere Forscher alternative Transistormaterialien wie Metalloxide, um OLED-Elektronik herzustellen, die nicht durchbrennt.
Die Unternehmen, die den Army-Prototyp hergestellt haben, geben nicht die Metall-Silizium-Elektronik bekannt, die zum Betrieb verwendet wurde, geben jedoch an, dass sie die Spezifikationen der Army erfüllt haben.