Применения органической электроники

Органическая электроника является технологической платформой, которая основана на органических электропроводниках и ­полупроводниках. Она открывает новые возможности для различных видов применений и продуктов. Многие ключевые применения описаны ниже, чтобы продемонстрировать потребности с прикладной стороны, определить главные запросы и предсказать период времени входа на рынок в больших объемах. Это следующие применения:

• Органические фотоэлементы (OPV) для мобильного и постоянного использования;

• органические устройства памяти для товаров народного потребления;

• печатный RFID-устройства для защиты марки (бренда) и логистики;

• гибкие батареи для приведения мобильных устройств в действие;

• платы органической тонкопленочной технологии (TFT) для дисплеев;

• органические датчики для устройств единичного использования.

Эти виды применений включают несколько органических устройств и могут быть объединены в умных объектах, например, умных упаковках и этикетках.

Список видов применений отражает сложность темы, и вероятно, что этот список будет расти в будущем.

Рис. 9.12. Идентификационные карты, отпечатанные в массовом производстве, для игрушек, продажи билетов и защиты бренда (источник: Printed System)

Первые органические электронные продукты достигли ­рынка в 2005-2006 гг. Пассивные идентификационные карты (рис. 9.12), которые печатаются на бумаге в массовом производстве и используются для покупки билетов или игрушек, были представлены в 2006 г. Гибкие полимерные литиевые батареи, производимые в рулонном процессе, были доступны в течение нескольких лет и могут использоваться для смарт-карт и других мобильных потребительских товаров (рис. 9.13). Печатные тензодатчики и первые напечатанные полупроводниковые фотодетекторные сетки для индустриального, медицинского применений и применений для обеспечения безопасности также находятся на рынке.

Дополнительные продукты, подобно гибким дисплеям с органической объединительной платой TFT (например, для мобильного телефона), напечатанные радиочастотные метки, органические фотогальванические ячейки и органическая память (рис. 3.14-3.17), вероятно достигнут рынка для пилотных клиентов в период 2007-2008 гг. В течение 2-5 лет ­ожидается, что рынки товаров широкого потребления будут достигнуты и все вышеупомянутые применения будут доступны в больших объемах.

Рис. 9.13. Ультратонкие перезаряжающиеся батареи для мобильных устройств (источник: VARTA Microbattery)

Рис. 9.14. Сворачиваемый электрофоретический дисплей для электронных считывателей и мобильных телефонов (источник: Polymer Vision)

В течение следующего года объявлено о первом коммерческом применении органических фотогальванических элементов в качестве гибких солнечных элементов для зарядного устройства батареи мобильных телефонов. Органические солнечные элементы растут непрерывно в размерах и своих возможностях и в будущем позволят создавать органические фотогальванические элементы (OPV) на крышах, ­которые будут объединены в электрические сети.

Печатные устройства памяти разовьются от устройств запоминания низкой емкости для идентификации и игрушек до оперативных запоминающих устройств с однократной записью и многократным считыванием (WORM-memories) большой емкости и энергонезависимые (NV-RAM) для звуковых и видео применений в бытовой электронике (рис. 9.17).

Рис. 9.15: RFID-метка для защиты бренда (источник: PolyIC)

Рис. 9.16: Гибкий органический фотогальванический элемент (источник: Konarka)

Напечатанные RFID-метки (метки радиочастотной идентификации) (теги) начинают использоваться в этом году, имея более низкие функциональные возможности для защиты бренда (марки) и покупки билетов, но скоро они разовьются до RFID-меток для автоматических и закрытых систем логистики. В долгосрочной перспективе RFID-метки, соответствующие Электронному Коду Продукта (EPC ™), позволят создавать также плоскую маркировку массовых продуктов.

Тонкие и гибкие батареи сегодня доступны для ­прерывистого использования и будут постоянно улучшаться в направлении способности непрерывного использования. В долгосрочном прогнозе батареи будут также использованы непосредственно в текстильных товарах и упаковке.

Панели органической тонкопленочной технологии (O-TFT) позволят создать черно-белые дисплеи в ближайшей перспективе. Дальнейшим шагом будет создание плат для цветных дисплеев для электронных считывателей и в долгосрочной перспективе больших цветных дисплеев, основанных на OLED-технологии (на органических светодиодах).

Органические датчики открывают множество применений. За следующие несколько лет датчики температуры, тензодатчики, фотодиодные датчики и матрицы датчиков достигнут рынка. Потенциометрические датчики для химического анализа будут доступны в период среднесрочного прогноза. В долгосрочной перспективе эти устройства будут объединены в встроенные системы, позволяющие создавать интеллектуальные сенсорные системы.

Большое преимущество органической электроники – ­это объединение и простая интеграция различных ­устройств электроники в умные объекты. Они начнутся с объектов, имеющих небольшого количество простых функциональных возможностей, например, оживляемая эмблема, и постоянно будут расти по сложности и размерам, позволяя создавать большой площади игровые планшеты или гибкие ­сложные системы, такие как смарт-карты.

Эти прикладные сценарии получены в результате анализа дорожной карты OE-A для применений органической электроники, представленной в табл. 1. Для каждого из семи отобранных ­применений показаны продукты, которые, как ожидают, достигнут рынка в ближайшей перспективе (2007-2010 гг.), в средний перспективе (2010-2015 гг.), а также дальносрочный прогноз за 2015 г.

Этот список продуктов отражает идеи с сегодняшней точки зрения. Очень вероятно, что будут изменения и появятся новые виды продуктов, которые основаны на платформе органической технологии. Поэтому технология и рынок в этой области будут непрерывно изучаться, и дорожная карта будет обновляться на регулярной основе.

Существенные успехи были достигнуты за прошлые несколько лет, а рабочие характеристики устройств позволяют создавать первые поколения продуктов. Однако, чтобы выполнять технические требования будущих поколений устройств, ­которые являются более сложными, необходимо заниматься дальнейшим усовершенствованием материалов, процессов, конструкций и технологического оборудования.

Рис. 9.17. Печатное органическое устройство памяти

(источник: Thin Film Electronics)

В табл. 9.1 представлена дорожная карта OE-A для применений органической электроники, дается прогноз входа на рынок в больших объемах для различных применений. Табл. 9.1 расширяет и обновляет первую версию дорожной карты OE-A, представленной в 2006 г. (источник: OE-A).

Таблица 9.1

Дорожная карта OE-A для применений органической электроники

Виды применений органической электроники	Сегодня, ближнесрочный прогноз (2007-2010 гг.)	Среднесрочный прогноз (2010-2015 гг.)	Долгосрочный прогноз (2015+)
Органические фотогальванические элементы	Потребительская электроника	Сети на зданиях, фасадах зданий	Электрические сети на крышах зданий (связанные с местом жительства)
Печатные устройства памяти	Маркировка удостоверения личности, игрушки, марка с защитным устройством с однократной записью и многократным считыванием, малое энергонезависимое ОЗУ (NV-RAM)	Защита марки высокой шкалы и средней энергонезависимости	Звук и видео, бытовая электроника, большая энергонезависимое ОЗУ (NV-RAM)
Печатанные RFID-метки	Защита марки, покупка билетов	Автоматизация, внутренняя логистика	Этикетки, упаковки, индивидуальные идентификационные устройства, логистика розничной продажи
Гибкие батареи	Гибкие, низкая емкость, прерывистое использование	Гибкие, более высокой емкости, непрерывное использование	Текстильные товары, умные упаковки и этикетки
Платы органической тонкопленочной технологии (O-TFT) для дисплеев	Черно-белые, гибкие, цифровые читающие устройства, формата DIN A5	Цветное электрофорестическое читающее устройство, формата DIN A4, гибкое	Сворачиваемые полноцветные большие дисплеи, органические светодиоды (OLED), телевидение
Органические сенсоры (датчики)	Фотодиодные, температурные, давления и матричные	Потенциометрическое сенсорная матрица	Интеллектуальный датчик, вложенные системы, умные упаковки и этикетки
Умные объекты	Оживляемые эмблемы, электроника одиночного использования	Большой площади игровые панели, включающие сенсоры и дисплеи	Гибкие сложные системы, смарт-карты, умные упаковки