Выгорания потери эмиссии oled светодиодов в телевизорах. Сравнение OLED и IPS экранов

Если зайти в магазин, торгующий бытовой электроникой, то с большой долей вероятности можно увидеть хотя бы один телевизор с OLED-дисплеем. Именно из-за технологии изготовления экрана такое устройство будет стоить очень дорого. Но почему? Каковы особенности такого дисплея? Ответ - в данной статье

Обратите внимание, что технология OLED в истинном виде используется в основном для производства крупноразмерных ЖК-панелей. То есть, встретить такие экраны чаще всего можно в телевизорах. В портативной электронике обычно используются AMOLED-дисплеи , которые, впрочем, в общих чертах очень похожи. Зато OLED-экран типичен для умных часов и фитнес-браслетов.

Как и традиционный LCD-дисплей, OLED-панель состоит из множества пикселей, которые и формируют картинку. Однако у более дешевого конкурента есть ещё и слой с подсветкой, здесь же такого элемента нет. Вместо этого каждый пиксель по сути является органическим светодиодом, умеющим испускать свет самостоятельно. То есть, яркость OLED-экрана регулируется попиксельно. У IPS- или TFT-панели в любом случае вся площадь освещается подсветкой, из-за чего контрастность получается далекой от идеала.

OLED-дисплеи состоят из определенного количества тонких органических пленок, находящихся между двумя проводниками. Именно подача напряжения на проводники заставляет экран излучать свет. Такая конструкция позволяет ещё и без особого труда изгибать дисплей - некоторые производители уже показывали панели, способные скручиваться в трубку. Должно быть, именно за этим будущее OLED-телевизоров. Осталось лишь придумать, как добиться гибкости от процессора, памяти, материнской платы и прочих комплектующих.

Субпиксели на цветных OLED-панелях могут иметь разное расположение. Сейчас наиболее популярными являются три схемы:

Первая является традиционной, когда картинка формируется при помощи трёх органических светодиодов - красного, зеленого и синего цвета.
Второй вариант предполагает использование голубых эмиттеров и специальных люминесцентных материалов, которые преобразовывают коротковолновое излучение в длинноволновые - зеленый и красный цвета.
Третья модель используется реже, проигрывая по энергоэффективности - такой OLED-экран предполагает применение трех белых эмиттеров, свет от которых затем проходит через цветные фильтры.

Как бы то ни было, а строение матрицы большой роли не играет - в любом случае экран порадует отличной цветопередачей, высокой контрастностью и меньшей толщиной.

Основные преимущества OLED

Существует множество причин, по которым OLED-дисплеи будут становиться всё более популярными.

Контрастность у OLED-экранов очень высока

В частности, такие матрицы обладают следующими достоинствами:

Картинка не имеет искажений при любом угле обзора;
Отсутствие отдельного слоя с подсветкой положительно сказывается на энергопотреблении;
Такие экраны имеют минимальную толщину, в связи с чем уменьшаются и физические размеры конечного устройства;
Контрастность получается практически идеальной, ведь при показе черных цветов подсветка фактически полностью гаснет;
Технология OLED позволяет выводить большее количество цветов.

Недостатки OLED

Ни одна из технологий производства ЖК-дисплеев не является идеальной. Если говорить об OLED, то на ум приходят следующие ограничения:

Купить устройство с таким экраном гораздо сложнее по причине очень высокой стоимости (речь в данном случае идет не о носимой электронике, а о телевизорах);
Ранние OLED-дисплеи грешили недолгим сроком службы светодиодов синего цвета, составляющим от двух до трёх лет - сейчас эта проблема почти полностью решена (в том числе программным методом, когда другие цвета постепенно начинают подстраиваться под ослабевшего собрата).

AMOLED vs OLED

Если приводить сравнение с AMOLED-матрицей, то особых отличий увидеть невозможно. Дело в том, что это фактически две технологии под одним названием. Просто OLED-экран, как рассказано выше, может отображать картинку разными способами. AMOLED же подразумевает единую технологию, и такие дисплеи являются строго компактными, что позволяет использовать их лишь в портативной электронике.

Также нельзя не отметить, что AMOLED-экраны в достаточных количествах производятся лишь компанией Samsung . Что касается OLED, то по этой технологии создают свои экраны разные технологичные гиганты. Впрочем, эти слова соответствуют истине только в случае OLED-панелей для носимой электроники. Если же говорить о крупноразмерных дисплеях для телевизоров, то здесь пальму первенства держит компания LG Electronics .

Устройства с OLED-экраном

Данная технология не является новой. Первые экраны на её основе были изготовлены много лет назад. Но долго время такие панели имели ограниченный набор цветов, а ещё чаще дисплеи вовсе были монохромными. Цветные же матрицы начали использоваться относительно недавно - в основном такими панелями наделяются телевизоры. Чаще всего это весьма дорогостоящие модели, ценник которых варьируется от 150 тыс. до 1,5 млн рублей.

Другая категория товаров, где регулярно встречается OLED-экран - это носимые гаджеты. В частности, сейчас за очень небольшие деньги можно купить умные часы и фитнес-браслеты. Таким устройствам подобный дисплей необходим ради снижения толщины и уменьшения энергопотребления. Стандартный IPS-экран применять в этих гаджетах нельзя, иначе заряд аккумулятора будет таять на глазах. Наиболее популярным фитнес-браслетом с OLED-дисплеем является Xiaomi Mi Band 2. Само собой, экран здесь является монохромным. Но это не мешает устройству показывать всю самую нужную информацию.

Ну а смартфоны с OLED-дисплеем фактически не существуют. Практически все производители без исключения сделали ставку на AMOLED - фирменную технологию от Samsung. И это несмотря на то, что в начале 2000-ых годов существовали кнопочные телефоны с OLED-дисплеем. По всей видимости, многие компании так и не смогли наладить производство таких экранов в компактном форм-факторе в промышленных масштабах. Да и не было в этом большого смысла, ведь IPS-дисплеи обходились гораздо дешевле, что положительно сказывалось на ценнике итогового устройства.

Заключение

Прогнозировать дальнейшее развитие OLED-технологии крайне сложно. Основанные на ней экраны уже умеют отображать практически идеальную картинку. Теперь дело за малым - наладить массовое производство сразу нескольким компаниям, что привело бы к конкуренции и снижению цен на конечную продукцию. Тогда OLED-дисплеи начнут появляться и в тех телевизорах, стоимость которых не заставляет хвататься за сердце.

OLED - аббревиатура, которая используется и в отношении телевизоров высокого класса. Поэтому любителям домашних развлечений важно знать, что именно она обозначает. Подобная технология представляет собой следующий этап развития устройств визуального отображения, которая, наконец, достигла стоимости, когда средний потребитель может себе ее позволить. Она предлагает лучшее качество изображения (более глубокие черные и более яркий белый цвета), более низкое энергопотребление и меньшее время отклика, чем традиционные телевизоры.

Ограничения рынка

Так почему же не все знают, что это такое? OLED-телевизоры непомерно дороги, и в течение очень долгого времени только две компании, LG и Panasonic, использовали подобную технологию в своих панелях. К счастью, сегодня все меняется. Sony - один из первых разработчиков подобной технологии, в 2017 году возвратился в игру с новой версией приемника телевизионного сигнала Bravia A1E.

Так что это такое - телевизоры OLED? Оправдывают ли они свою стоимость? И каковы их преимущества?

В чем разница между OLED и LCD/LED?

Во всем. Хотя аббревиатуры почти одинаковые, процессы создания изображения у них совершенно разные.

Что такое OLED-телевизор? Это матрица из органических светоизлучающих диодов. Органическая часть относится к углеродной пленке, которая находится внутри панели перед стеклянным экраном. OLED-матрицы при прохождении электрического тока излучают свой собственный свет, а ячейки ЖК-дисплея требуют наличия внешнего источника, такого как фоновая подсветка, которая и обеспечивает яркость изображения. Это отличает жидкокристаллические экраны от их светодиодных вариантов. Традиционный ЖК-дисплей имеет подсветку (флуоресцентный свет с холодным катодом или CCFL), которая является однородной по всей задней части экрана.

Таким образом, для создания черного или белого изображения используется освещение одной и той же яркости. Это уменьшает число «горячих точек» или областей сверхъяркого света. Ведь фактический источник, освещающий их, является однородным.

Несколько лет назад инженеры таких компаний, как Samsung и Sony, представили в качестве подсветки светодиодную матрицу. Если определенная часть экрана является черной, то светодиоды позади нее можно отключить, чтобы она выглядела более темной.

Это лучшее решение, чем CCFL. Но у него все еще есть свои недостатки. Поскольку находится за ЖК-дисплеем, подсветка не полностью синхронизирована с пикселем перед ней. Результатом является эффект, называемый «ореолом». При его возникновении излучение светодиодов ярких участков изображения проникает в темные области.

Это отличает OLED от жидкокристаллических дисплеев со светодиодной подсветкой. У них пиксели сами по себе являются источниками света. Поэтому когда они должны быть черными, их можно полностью отключить, не полагаясь на фоновое освещение.

Качество изображения

В результате черный цвет выглядит необычно темным, а когда это совмещается с яркостью белых панелей OLED, которую только можно достичь, получается фантастически яркое и контрастное изображение.

Практически единственные последовательные производители OLED-телевизоров на планете, LG и Panasonic, для описания того, как самонастраивающиеся пиксели полностью выключаются при воспроизведении черного, обеспечивая «абсолютную», а не «относительную» глубину, любят использовать термин «бесконечный контраст». Он описывает только то, насколько темнее может быть один пиксель по сравнению с самым ярким участком на экране.

В течение многих лет долговечность OLED-панелей подвергалась сомнению, а производственные линии не приносили прибыль из-за высоких показателей отказов. Но поскольку такие компании, как LG, вложили в технологию огромные средства, она стала доступнее, хотя и по-прежнему намного дороже конкурирующих решений.

Частота обновления

Преимущества OLED выходят за рамки простого статического качества изображения благодаря отзывчивости и плавности самого дисплея. Это означает, что геймерам и любителям домашних кинотеатров OLED безусловно понравится. Светодиодный экран поддерживает частоту обновления до 0,001 мс, что примерно в 1000 раз быстрее стандартной ЖК-панели со светодиодной подсветкой, а также превосходят неиспользующуюся сегодня плазменную технологию.

Другие преимущества

И поскольку источник освещения, который они используют, стал крошечным, глубина экрана уменьшилась соответствующим образом. Это означает, что телевизоры с OLED-дисплеем имеют необычайно глубокие черные и яркие белые пики, улучшенную цветопередачу, а также обеспечивают плавное отображение движения - и все это в форм-факторе, который составляет всего несколько миллиметров в глубину.

Углы обзора OLED-экранов прекрасны. Даже при просмотре под большим углом изображение остается незыблемым, цвета - сочными, а контраст - великолепным.

AMOLED против OLED

В сотовых телефонах и других портативных устройствах часто используются экраны AMOLED. AM здесь означает «активную матрицу» и представляет способ адресации дисплея электроникой устройства. Это просто другой способ запуска OLED-экрана, который лучше подходит для передачи движения (например, видео). Каждый пиксель у них может быть адресован индивидуально, что и требуется в телевизоре.

ЖК-мониторы с активной матрицей назывались TFT LCD. Сегодня это особо не указывается, потому что каждый выпускаемый жидкокристаллический дисплей телефона, планшета, телевизора и т. д. снабжен активной матрицей. Та же идея заложена и в светодиодных панелях. OLED-телевизоры являются своего рода активной матрицей.

Какие OLED-телевизоры сейчас выпускаются?

Панели с органическими светодиодами появились на рынке в 2012-м, и многие годы различные производители занимаются их изготовлением. Раньше OLED-экраны выпускались только «Самсунгом» и LG. Но первая из этих южнокорейских компаний отказалась от этой идеи по соображениям высокой стоимости и сложности технологии, и в ближайшее время не собирается повторно возобновлять производство.

Телевизоры LG OLED TV стабильно выпускаются в течение последних нескольких лет. В 2016-м эта компания представила 4 линейки продуктов с OLED-панелями - G6, E6, C6 и B6. А в 2017 году она выпустила 5 моделей - G7, E7, C7, B7 и полностью новый телевизор LG OLED 65” W7 с невероятно тонким экраном и звуковой панелью Dolby Atmos.

Сегодня, к счастью, LG не совсем одинока на рынке. Компания Panasonic выпустила свой первый OLED-комплект TX-65CZ950 и продолжила впечатляющим модельным рядом других телевизоров.

Последним, но не менее важным конкурентом является новый (или старый?) соперник Sony - модель Bravia A1E, которая выглядит просто невероятно.

Может ли OLED воспроизводить 3D?

Трехмерное изображение, возможно, потеряло свою привлекательность в качестве телевизионной функции, но это не мешает производителям продолжать включать его поддержку в свои модели высокого класса.

Компании LG и Panasonic включили 3D в качестве функции своих OLED-телевизоров выпуска 2016 года. И в большинстве случаев это пассивная разновидность, что означает более дешевые очки и меньшее мерцание экрана.

Недостатком пассивного 3D является падение разрешения. Но, к счастью, почти все OLED-комплекты теперь оборудуются UHD-дисплеем, количества пикселей которого достаточно, чтобы не испытывать какого-либо дискомфорта. Телевизоры LG OLED моделей 2017 года не поддерживают трехмерное изображение, но вряд ли это решение разочарует многих.

Цена новой технологии

Светодиодные экраны определенно становятся дешевле, но их все еще сложно назвать доступными. Цены на самые недорогие телевизоры LG OLED устанавливаются на уровне 1800 долларов США. Техника Panasonic обойдется еще дороже.

Нехватка телевизоров OLED TV на рынке означает, что небольшое количество производителей более или менее свободно устанавливает ту цену, которую пожелает. Падение стоимости не предвидится, пока не появится большее число конкурентов.

Тем не менее обычно, когда одна компания начинает двигаться вперед, остальные быстро ее догоняют. Цены должны снизиться, когда изготовители решат проблемы производственной линии, и увеличится спрос на эту феноменальную технологию.

Перспектива

Сегодня уже очевидно, что OLED-телевизоры - это такая технология, которая, даже после нескольких лет интенсивной разработки, для производителей все еще остается достаточно сложной и дорогой. То, что она существует так долго и все еще не вышла на уровень массового производства, заставляет многих думать об отсутствии у нее будущего.

Вполне очевиден тот факт, что компании до сих пор не отказались от OLED. Это означает обратное. Технология далека от забвения. Но после стольких лет попыток заставить ее эффективно работать, трудно поддерживать надежду на то, что она когда-нибудь станет действительно доступной.

Шансы на успех

Однако дороговизна OLED не означает, что производители не способны ее улучшить. Цену 1800 долларов США нельзя назвать бюджетной, и тем более 8000 $ за 65“ OLED-телевизор LG OLED65W7, но это намного дешевле той стоимости дисплеев подобного типа, которая была всего несколько лет назад. Если эта тенденция сохранится, то можно надеяться на то, что через пару лет технология станет доминирующей. Хотя пока еще она остается уделом немногочисленных энтузиастов.

Современный человек половину своего времени проводит у экранов, поэтому ему так важно знать, какими преимуществами и недостатками обладают те или иные технологии производства дисплеев. Пользователи постоянно смотрят в экраны своих мониторов, телевизоров, телефонов, камер и других устройств. Поэтому огромную важность приобрел не только показатель , но и та технология, в соответствии с которой он изготовлен. Наиболее распространенной технологией является LCD (ЖК). Если экран телевизора описывается как «LED», то речь, скорее всего, идет именно об этой технологии. Источником света в данной технологии являются светодиоды.

Различия в устройстве экранов LED LCD и OLED

В опубликованной ресурсом TrustedReviews иллюстрированной заметке заметке «OLED vs LED LCD – Which display tech is the best?» Эндрю Уильямс (Andrew Williams) рассмотрел особенности каждой из наиболее популярных технологий производства экранов современных устройств. О великолепных качествах OLED наслышаны многие. Настала пора поговорить и о том, какими преимуществами обладает LCD-технология.

OLED-технология характеризуется существенными отличиями от LED LCD. Она применяется, например, в смартфонах Samsung Galaxy и таких телевизорах, как LG 55EC930V. Некоторые люди полагают, что именно за этой технологией будущее. На самом ли деле она превосходит хорошие LED LCD-дисплеи?

OLED и LED LCD. Основное различие

Основным различием является то, что в LED LCD пиксели подсвечиваются, а в OLED они излучают собственный свет. Вы могли слышать о том, что пиксели OLED называют «emissive» («излучающими»). Это значит, что яркость OLED-дисплея может контролироваться попиксельно. Такой уровень контроля недоступен в LED LCD.

В недорогих телевизорах и телефонах с LCD-экранами используется светодиодная подсветка, которая находится на стороне дисплея, а не прямо под ним. Свет от этих светодиодов проходит через матрицу с красными, зелеными и синими пикселями, которые и формируют понятную человеческим глазам картинку.

В экранах этого типа контроль над уровнем яркости ограничен. В темной комнате на таком LCD-экране видно, что некоторые части изображения не абсолютно черные, поскольку через них также проходит свет.

Контраст означает то, насколько различаются между собой черный и белый цвета, насколько белый цвет ярче черного. В хороших LCD-экранах это соотношение составляет 1000:1. Это значит, что белый цвет ярче черного в тысячу раз.

Контраст OLED

В OLED-дисплеях чистый черный цвет вообще не излучает света. Поэтому изображение, например, при просмотре фильма, будет смотреться непредсказуемо. Часть изображения будет резко выделяться своей яркостью.

Существуют также Direct LED-дисплеи, где светодиоды располагаются непосредственно под панелью, позволяя более тонкий контроль над тем, насколько яркими будут те или иные области экрана. Эта технология применяется в некоторых премиальных телевизорах.

В Direct LED-телевизорах возможность контроля изображения на уровне пикселей также недоступна. Вместо этого можно приглушить яркость изображения на определенных участках экрана. Это может оказаться весьма полезной возможностью в тех случаях, когда вы смотрите фильм с соотношением сторон 21:9 на телевизоре, соотношение сторон которого составляет более привычные 16:9.

Может ли LCD посоревноваться с OLED?

Профессиональный специалист по калибровке телевизоров Винсент Тио (Vincent Teoh) сказал: «LED LCD никогда не будет сравнима с OLED по уровню черного», при этом добавив: «при этом превосходит по максимальной яркости».

Для просмотра контента в темных комнатах лучшим решением является OLED-дисплей. Такие дисплеи хороши в телефонах. Основным производителем таких смартфонов является Samsung. В телефонах Nokia Lumia и одно время использовались OLED-экраны. Sony, Apple и LG преимущественно используют в своих телефонах LCD-дисплеи.

LCD-продолжает доминировать и в телевизорах. Тио отмечает, что LCD и в будущем «сохранит свое положение доминирующей технологии для телевизоров до тех пор, пока OLED не достигнет подобной цены для такого же размера и технических характеристик, чего не случится как минимум еще 5 лет — если OLED вообще сохранится и спустя столь долгое время».

Недостаток OLED-технологии

Если OLED-технология столь хороша, то почему все телевизоры на базируются на ней? Дело в том, что производство таких телевизоров невероятно сложное и они выходят дорогими. В основном известны OLED-телевизоры Samsung и LG. В OLED от Samsung (KE55S9C) при невероятно высокой цене известен дефект — синие светодиоды работают меньше, чем зеленые и красные. Да, они проработают годы, но за такие деньги пользователям хотелось бы приближения к совершенству.

LG удалось избежать этого дефекта, благодаря использованию белых светодиодов и цветных фильтров над их поверхностью, что приближает данную технологию к LCD.

Преимущества LCD-технологии

Сравнительно невысокая стоимость является основным преимуществом LCD-дисплеев. Вы можете найти высококачественные LCD-экраны в не очень дорогих девайсах. Примерами тому является IPS-панель в Moto E. Благодаря LCD-технологии возможны сравнительно недорогие -телевизоры, цена которых более чем в 10 раз ниже, чем их OLED-аналогов. Не исключено, что со временем таким разрешением обладать также и экраны смартфонов.

Изображение на LCD-экране часто выглядит более четко, чем на OLED при одинаковом разрешении. И проблема не только в разной продолжительности работы светодиодов различных цветов. Различается также уровень вывода ими света. Если LCD-экраны характеризуются равномерными цветами (красных, зеленых и синих субпикселей), то OLED-дисплеи отображают их более… «динамически».

Sony продемонстрировала разницу в контрасте между LED LCD и OLED

К примеру, в Galaxy Note 4 вместо использования трех постоянных субпикселей присутствуют маленькие точки красного, синего и зеленого, которые эффективно формируют два пикселя. Они различаются формой — красные и синие ромбовидны, а зеленые являются маленькими овалами.

Это называется расположением PenTile и делает изображение на экране несколько неоднородным. Впрочем, в новейших телефонах этот эффект постепенно исчезает. При этом OLED остается более сложной и в меньшей степени доведенной до совершенства технологией, чем LCD.

Достаточно ли значительны преимущества OLED-технологии для той невероятно высокой цены, которой характеризуются экраны на ее основе?

Органический светодиод (англ. Organic Light-Emitting Diode (OLED) - органический светодиод) - полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, которые эффективно излучают свет при пропускании через них электрического тока. Основное применение технология OLED находит при создании устройств отображения информации (дисплеев). Предполагается, что производство таких дисплеев будет гораздо дешевле, нежели производство жидкокристаллических дисплеев .

1.5-дюймовый OLED-дисплей

Принцип действия

Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров . При подаче на анод положительного относительно катода напряжения, поток электронов протекает через прибор от катода к аноду. Таким образом катод отдает электроны в эмиссионный слой, а анод забирает электроны из проводящего слоя, или другими словами анод отдает дырки в проводящий слой. Эмиссионный слой получает отрицательный заряд, а проводящий слой положительный. Под действие электростатических сил электроны и дырки движутся навстречу друг к другу и при встрече рекомбинируют. Это происходит ближе к эмиссионному слою, потому что в органических полупроводниках дырки обладают большей подвижностью, чем электроны. При рекомбинации происходит понижение энергии электрона которое сопровождается выделением (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным.

Схема 2х слойной OLED-панели: 1. Катод(−), 2. Эмиссионный слой, 3. Выделенное излучение, 4. Проводящий слой, 5. Анод (+)

Прибор не работает при подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения. В этом случае дырки движутся к аноду, а электроны в противоположном направлении к катоду, и рекомбинации не происходит.

В качестве материала анода обычно используется оксид индия легированный оловом . Он прозрачный для видимого света и имеет высокую работу выхода , которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Для изготовления катода часто используют металлы, такие как алюминий и кальций , так как они обладают низкой работой выхода , способствующей инжекции электронов в полимерный слой.

Преимущества в сравнении c Плазменными дисплеями

меньшие габариты и вес

Преимущества в сравнении c LCD -дисплеями

меньшие габариты и вес
отсутствие необходимости в подсветке
отсутствие такого параметра как угол обзора - изображение видно без потери качества с любого угла
более качественная цветопередача (высокий контраст)
более низкое энергопотребление при той же яркости
возможность создания гибких экранов

Яркость . OLED дисплеи обеспечивают яркость излучения от нескольких кд/м2 (для ночной работы) до очень высоких яркостей - свыше 100 000 кд/м2, причем их яркость может регулироваться в очень широком динамическом диапазоне. Так как срок службы дисплея обратно пропорционален его яркости, для приборов рекомендуется работа при более умеренных уровнях яркости до 1000 кд/м2. При освещении LCD-дисплея ярким лучом света появляются блики, а картинка на OLED-экране останется яркой и насыщенной при любом уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).

Контрастность. Здесь OLED также лидер. OLED-дисплеи обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD 1300:1, CRT 2000:1)

Углы обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения.

Энергопотребление. Достаточно низкое энергопотребление - около 25Вт (у LCD - 25-40Вт). КПД OLED-дисплея близко к 100 %, у LCD −90 %. Энергопотребление же PHOLED(англ.) ещё ниже.

Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени человечество увидит расцвет данной технологии.

История

Андрэ Бернаноз (André Bernanose) и его сотрудники открыли электролюминесценцию в органических материалах в начале 1950-ых, прикладывая переменный ток высокого напряжения к прозрачным тонким плёнкам красителя акридинового оранжевого и хинакрина. В 1960-м исследователи из компании Dow Chemical разрабатывали управляемые переменным током электролюминесцентные ячейки, используя допированный антрацен .

Низкая электрическая проводимость таких материалов ограничивала развитие технологии до тех пор пока не стали доступными более современные органические материалы, такие как полиацетилен и полипиррол. В году в ряде статей учёные сообщили о том, что они наблюдали высокую проводимость в допированном йодом полипирроле. Они достигли проводимости 1 См /см . К сожалению, это открытие было «потеряно». И только в году исследовали свойства бистабильного выключателя на основе меланина с высокой проводимостью во «включенном» состоянии. Этот материал испускал вспышку света во время включения.

Объём продаж

Рынок OLED-дисплеев медленно, но уверенно растёт. Так, с апреля по июнь 2007 года рост продаж составил + 4 %, за год прибавив 24 %, и достиг $123,4 млн (Объём продаж в г. был ~$85 млн).

По расчётам некоторых аналитиков, объём рынка органических дисплеев вырастет до 3,7 миллиардов долларов до 2010 года. В 2008 году объёмы производства OLED по прогнозам будут увеличены до 18 тыс. шт ежемесячно. В 2009 году объемы выпуска увеличатся до 50 тыс., а к 2010 году - до 120 тыс. в месяц.

Перспективы развития и области применения

На сегодняшний день OLED-технология применяется многими разработчиками узкой направленности, например, для создания приборов ночного видения. Дисплеи OLED встраиваются в телефоны, цифровые камеры и другую технику, где не требуется большого полноцветного экрана. Также есть и мониторы на основе органики, например Samsung активно ведет разработки в данной области (предел в 40 дюймов достигнут). А Epson ещё в 2004 году выпустила 40-дюймовый дисплей. Успех можно объяснить тем, что технология производства таких дисплеев похожа на технологию печати в струйном принтере, а в этом деле компания имеет большой опыт.

Последние достижения

Разработки Sony

Другие компании

Смартфон Nokia N85, анонсированный в августе 2008 и поступивший в продажу в октябре 2008 г. - первый смартфон от финской компании с AM-OLED дисплеем, не очень дорогой аппарат «всё в одном».

Клавиатура Оптимус Максимус (Студия Лебедева), выпущенная в начале 2008 с использованием 48×48-пиксельных OLED-дисплеев (10.1×10.1 мм) для клавиш.

OLED может использоваться в Голографии с высокой разрешающей способностью (Volumetric display). Professor Orbit показал 12 мая 2007 на ЭКСПО Лиссабон трехмерное видео (потенциальное применение этих материалов).

OLEDs может также использоваться как источники света. Эффективность OLED и продолжительность работы уже превышают таковые у ламп. OLED находят применение как источник общего освещения (ЕС - проект OLLA).

11 марта 2008 Дженерал Электрик (GE Global Research) продемонстрировало первый успешный рулонно-изготовленный OLED, как главный успех на пути к эффективному по затратам производству коммерческой технологии OLED. 4-х летняя научно-исследовательская работа обошлась в $13 миллионов (Energy Conversion Devices, Inc и Национальный Институт Отдела американской Торговли Стандартов и Технологии (NIST), GE Global Research) .

Chi Mei EL Corp of Tainan (Корпорация Тайнаня), продемонстрировала 25" (дюймовые) низко-температурные прозрачные кремниевые Active Matrix OLED в Society of Information Displays (SID) на конференции в Лос-Анджелесе, США 20-22 мая 2008.

Электронные устройства с дисплеями стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, требуя к себе всё больше и больше внимания. К экранам мониторов и телевизоров, планшетных ПК и смартфонов, фото- и видеокамер ежедневно прикован взгляд миллионов людей. Кто-то работает, кто-то развлекается, но все желают видеть качественное изображение на дисплее.

На протяжении последних лет лидерство в производстве матриц удерживает LCD технология с LED подсветкой. Однако ей не перестаёт «наступать на пятки» OLED технология, основанная на способности органических светодиодов излучать свет. Что же такое OLED дисплеи и что мешает им на равных конкурировать с ЖК экранами?

Принцип работы и технология изготовления

Organic light-emitting diode или сокращенно OLED представляет собой полупроводниковый прибор, созданный на основе органических соединений, которые при пропускании электрического тока излучают видимый свет. В единичном экземпляре органический светодиод не представляет практического интереса. Поэтому их объединяют в матрицы для создания устройств отображения информации.

Технология OLED – это процесс создания тонкоплёночной структуры, на которую нанесено несколько слоёв полимеров, имеющих различную проводимость. На рисунке в вертикальном разрезе показана OLED структура в двухслойной интерпретации. Здесь два полимерных слоя находятся между электродами (анодом и катодом), на которые подают напряжение соответствующей полярности. При этом верхний (эмиссионный) слой наполняется электронами, испускаемыми катодом, которые устремляются к границе с нижним (проводящим) слоем. Одновременно с этим проводящий слой получает положительный заряд от анода, направляя дырки к границе с верхним слоем. Граница двух полимеров напоминает p-n-переход обычного полупроводника, где происходит процесс рекомбинации. Но в данном случае заряженные частицы рекомбинируют в эмиссионном слое, что достигается за счет большей скорости дырок в органических структурах. Так же как и в обычных светодиодах, потеря энергии электроном сопровождается эмиссией фотонов в видимом волновом спектре. По этой причине верхний слой назван эмиссионным.

Органический светодиод излучает свет только при соблюдении полярности питающего напряжения. Если к электродам приложить обратное напряжение, то электроны и дырки рекомбинировать не будут. Материалом для анода, как правило, служит плёнка из прозрачного оксида индия, а для катода – из алюминия или кальция.

Основные направления

Независимое проведение исследований по созданию OLED матриц среди учёных разных стран способствовало появлению светодиодных дисплеев, отличающихся по типу и назначению. Каждая из технологий имеет свои практические преимущества и, следовательно, перспективу развития.

TOLED (Transparent OLED) – позиционируется как прозрачное органическое светоизлучающее устройство. Технологически можно задать любое направление излучения, включая двустороннее. TOLED отличаются высококонтрастным изображением и прозрачностью плёнки в выключенном состоянии, что значительно расширяет область их применения.
FOLED (Flexible OLED) – реализуется за счёт фиксации органической плёнки между гибкими электродами. В качестве электродов может выступать как тончайшая алюминиевая фольга, так и прозрачная плёнка, позаимствованная у TOLED. Таким образом, можно создавать гибкие прозрачные экраны с широкими возможностями, размещая их на лобовом стекле авто и в самолётах. Уже сейчас в продаже есть телевизоры с выгнутым OLED дисплеем.
SOLED (Stacked OLED) – представляет собой структуру вертикально сложенных органических светодиодов. Каждый подпиксель (синий, красный, зелёный) расположен друг над другом, что позволяет в несколько раз повысить разрешающую способность экрана. Неоспоримая особенность SOLED – это коэффициент заполнения цвета, равный 100%. Это означает, что при задании на экране красного цвета все пиксели будут светиться только красным. Включение аналогичного режима в дисплеях с горизонтальной структурой приведёт к отключению синего и зелёного пикселей. В результате появятся так называемые пробелы, которые станут заметны на экранах с большой диагональю.

Очевидно, что последующее развитие OLED технологий состоит в совокупной реализации указанных методик и выпуске гибких прозрачных дисплеев высокой контрастности.

Отдельной строкой стоит выделить OLED панели белого свечения. Их практическая реализация более проста, так как исключает необходимость в создании отдельных пикселей и управляющих матриц. С помощью люминофора можно задать любой оттенок, а изменяя ток – регулировать яркость. Панели большого размера можно будет использовать в качестве экономичных потолочных и настенных светильников.

Основные отличия OLED дисплеев

Приоритетным отличием OLED от LCD дисплеев является отсутствие блока подсветки. Органические светодиоды самостоятельно излучают свет и для формирования изображения им не нужен дополнительный источник света. В свою очередь, качество изображения LCD экрана напрямую зависит от вида подсветки и, несмотря на замену люминесцентных ламп более компактными LED, без неё нельзя обойтись. Даже самая тонкая LED подсветка состоит из SMD-светодиодов, световодов, отражателей и узлов их крепления, что естественно сказывается на толщине, массе, качестве изображения и надёжности изделия.

Помимо этого, OLED матрицам приписывают меньшее энергопотребление, опять-таки из-за отсутствия подсветки. Однако это отличие не настолько существенно. Чтобы засветить каждый органический светодиод, через него необходимо пропустить ток. В результате OLED телевизор с диагональю 55″ потребляет около 100 Вт, что соизмеримо с потреблением аналогичного LCD телевизора.

Важная характеристика любого дисплея – это угол обзора. В OLED экранах этот параметр доведён до совершенства, а значит, смотреть на него можно с любой стороны, сверху и снизу без ухудшения качества изображения. В LCD панелях подобный результат достигнут на IPS матрицах. Однако полностью избавиться от искажений не удалось.

Контрастность OLED дисплеев в несколько раз выше, чем у жидкокристаллических аналогов, что объясняется двумя факторами. Во-первых, отсутствует дополнительная подсветка. Во-вторых, выключенный органический светодиод ничего не излучает, а значит, воспринимается глазом как абсолютно черная точка. Контрастность ныне выпускаемых телевизоров составляет 10000:1. По утверждению разработчиков – это далеко не предел.

По быстродействию дисплей OLED превосходит LCD в 1000 раз. Об этом свидетельствует время отклика, равное примерно 10 мкс. Сравнивая это значение с возможностями человеческого глаза, можно смело утверждать об отсутствии инерционности при просмотре самых динамических видеосюжетов.

Яркость свечения каждого Organic LED зависит от величины прямого тока. Управляя током пикселей, можно добиться требуемой яркости без потери качества, что невозможно было реализовать в LCD технологии. Работать за OLED монитором одинаково приятно как в ночное время, так и в солнечную погоду. В теории показатель яркости OLED матрицы может превышать 100 тыс. кд/м2. Но в таком режиме срок службы светодиодов резко снижается. Поэтому на практике пока ограничиваются яркостью в 1000 кд/м2.

Преимущества и недостатки технологии OLED

На основании предыдущего раздела можно выделить несколько положительных моментов, благодаря которым дисплеи на органических светодиодах превосходят все предыдущие технологии:

Меньший вес и размеры, что достигается за счёт малой толщины матрицы;
- низкое потребление энергии, которое в перспективе ещё снизится;
идеальный угол обзора;
- отсутствие подсветки;
- контрастность, яркость и время отклика на несколько порядков лучше, чем у LCD;
- возможность создания гибких и прозрачных экранов, которые будут стабильно работать в широком диапазоне температур.

Как любой технологический процесс, изготовление OLED матриц имеет недостатки, которые существенно тормозят их серийное производство. Причём главный сдерживающий фактор не столько зависит от несовершенства технологии, сколько определяется покупательской способностью.

Второй недостаток заключается в малом времени непрерывной работы органических светодиодов некоторых цветов. Но эта проблема уже успешно решается, что подтверждается серийным выпуском ноутбуков и телевизоров с OLED матрицей компаниями с мировым именем.

К минусам можно отнести эффект выжигания экрана, который возникает за счёт длительного отображения статического изображения. Эффект напоминает проявление ложной картинки на ЭЛТ и плазменных мониторах. Чтобы исключить выжигание светодиодов, в новых моделях матриц реализован динамический сдвиг цветных пикселей, незаметный для глаз.

Технология OLED ещё несколько лет будет совершенствоваться и дорабатываться, что на сегодняшний день также можно назвать её отрицательной стороной.

Перспективы и область применения

В том, что OLED технология будет доминировать на рынке электроники, сомнений нет. Но пока этот инновационный способ отображения информации вынужден преодолевать большие трудности, связанные с необходимостью больших коммерческих вливаний. По этой причине некоторые компании значительно сократили расходы или вовсе прекратили финансирование исследований по созданию собственных OLED матриц. Например, Sony сделала ставку на производство LCD телевизоров с разрешением 4К, считая такой подход экономически оправданным.

Среди тех, кто не собирается сдаваться и продолжает улучшать качество дисплеев на органических светодиодах, фаворитами являются южнокорейские LG и Samsung. В ближайшем будущем эти компании рассчитывают снизить себестоимость OLED матриц и стать главными их поставщиками для других производителей электронной техники.

Уже сейчас можно наблюдать активное продвижение «умных» гаджетов с небольшими экранами. OLED часы, смартфоны, нетбуки находят своих покупателей, для которых переплата в 20-30% – ничто по сравнению с супер качественным изображением. Розничная цена OLED телевизора диагональю 55˝ на данный момент в 2-2,5 раза выше, чем LCD телевизора с такими же параметрами.

Насколько быстро OLED сможет взять верх – покажет время. Одно можно сказать с уверенностью – рынок OLED дисплеев будет прогрессировать с каждым годом.

Читайте так же