Современный рынок дисплеев OLED: что нового

OLED-дисплеи в мобильных устройствах становятся все более и более популярными. Когда-то их использовали в основном флагманские модели Samsung, теперь же эта технология используется как в более дешевых Galaxy, так и в смартфонах других производителей — например, Meizu, Xiaomi, Huawei, Lenovo и OnePlus. Многочисленные слухи указывают на то, что OLED-панель получит и следующий топовый iPhone — впервые в истории бренда. И IPS LCD, и AMOLED-дисплеи сейчас используются как в недорогих, так и во флагманских моделях. В чем же причина популярности OLED, которая растет все больше и больше?

Для тех, кто еще не знает, чем отличаются OLED- и LCD-дисплеи , мы и подготовили эту статью. И у той, и у другой технологии есть свои преимущества и недостатки, и при выборе смартфона стоит учитывать то, какая панель установлена под его защитным стеклом.

Экран — это пожалуй, главный компонент любого современного смартфона. Мы совершаем голосовые вызовы все меньше и меньше, но все больше и больше пользуемся своими карманными девайсами для серфинга в сети, съемки фото и видео, а также общения в мессенджерах. То есть на экран мобильника мы смотрим практически все время, когда он у нас в руках.

LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллический дисплей)

Жидкокристаллические экраны были изобретены много лет назад. LCD-панели используют свет жидких кристаллов, которые к тому же подсвечиваются с помощью отдельной системы небольших ламп. LCD-экраны устанавливаются в компьютерные мониторы, телевизоры, камеры и многие другие устройства.

В смартфонах используют два типа LCD-панелей — TFT LCD и IPS LCD. Первые встречаются все реже и реже — они проигрывают LCD по всем параметрам кроме себестоимости.

IPS LCD потребляют немного энергии и отлично ведут себя под солнцем. Первое и, пожалуй, главное отличие от OLED, которое сразу же бросается в глаза при сравнении — заметно более низкий уровень контрастности. В результате черный цвет на LCD-экране будет светлее и бледнее, чем на OLED-экране.

LCD выигрывает в части более точного отображения оттенков, но довольно часто производители плохо калибруют экраны своих устройств. В результате дисплей может вместо чисто белого цвета отображать очень бледный красный или очень бледный синий оттенок.

Стоит отметить, что в будущем на рынке могут появиться смартфоны с жидкокристаллическими экранами QLED-типа. Такие экраны немного толще из-за дополнительного слоя, который и отличает их от LCD, но выглядят куда привлекательнее. Для их использования в небольших мобильных девайсах, однако, инженерам придется решить еще много проблем.

OLED (Organic Light-Emitting Diode, органический светодиод)

OLED-дисплеи используют светодиоды особого типа, которые испускают гораздо больше света и не нуждаются в отдельной системе подсветки. Благодаря этому темные участки экрана становятся гораздо более выраженными и глубокими, а светлые по сравнению с ними кажутся более насыщенными и яркими.

Кроме того, отсутствие необходимости в лампах подсветки делает OLED-дисплеи более тонкими по сравнению с LCD — в них нет целого слоя, который отвечает за освещение пикселей.

OLED-экраны также делятся на две категории — PMOLED и AMOLED. В основном мы слышим только о последних, так как PMOLED в смартфонах, телевизорах и других дорогих массовых устройствах не используются.

Панели, произведенные с использованием технологии PMOLED, очень дешевы, так как в них применяются пассивные матрицы, но не подходят для отображения сложных картинок. Сейчас PMOLED-экраны можно встретить, к примеру, в недорогих фитнес-трекерах. Такие панели не могут быть крупнее трех дюймов в диагонали.

AMOLED (OLED с активной матрицей)

AMOLED-панели похожи на PMOLED, но отличаются использованием активной матрицы, благодаря чему они отлично справляются с отображением сложных картинок и быстрой их сменой. Ограничений по размеру у AMOLED-экранов нет — они используются как в умных часах (например, в Apple Watch), так и в огромных телевизорах с диагональю в несколько десятков дюймов.

Два главных недостатка AMOLED — повышенное во многих случаях потребление энергии батареи и не слишком высокая яркость в условиях освещения солнечными лучами.

Больше энергии AMOLED-панели потребляют именно из-за того, что каждый микроскопический диод освещает сам себя. Как мы уже выяснили, это приводит к появлению множества преимуществ, но также приводит и к тому, что яркая картинка (например, фотография освещенного солнцем сада) требует больше тока, чем в случае с LCD. Многие приложения даже имеют специальные OLED-режимы, в которых на экране отображается как можно больше черного — это позволяет экономить заряд.

Кроме того, со временем AMOLED-дисплеи деградируют быстрее, чем LCD, и скорость ухудшения качества у разных участков такого дисплея будет разной. Еще несколько лет назад огромной проблемой было выгорание пикселей — после долгого использования на экране устройства навсегда оставались бледные, но четко видимые элементы интерфейса операционной системы. В самых современных смартфонах Samsung и других компаний для решения этой проблемы применяется сразу несколько уловок. К примеру, в Galaxy S8 положение наэкранных кнопок навигации Android постоянно смещается на несколько пикселей — пользователь этого не заметит, а на экране от них не останется никаких следов даже через несколько лет.

Заключение

В большинстве сравнений AMOLED-дисплеи выигрывают, и спорить с этим фактом бесполезно. Цвета на них более насыщены, контраст — гораздо глубже, а скорость отклика — выше. Но и у LCD есть козыри — лучшая читабельность под прямыми солнечными лучами (впрочем, разница с современными AMOLED здесь уже практически нивелирована), а также более точное отображение оттенков.

В то же время стоит понимать, что итоговое качество изображения зависит не только от технологии производства экрана, но и от калибровки, а также просто от качества матрицы. В результате лучшим выходом из ситуации (если вы хотите купить смартфон с лучшим дисплеем на рынке или в конкретной ценовой категории) будет чтение специализированных обзоров, которые фокусируются именно на качестве цветопередачи, яркости и контрасте. Выбор между AMOLED и IPS LCD стоит сделать в самом начале.

Скорее всего, в будущем все больше и больше дорогих мобильников будут использовать AMOLED, а IPS LCD станет бюджетным решением и заменит TFT LCD. Пожалуй, переход iPhone на новый тип экранных панелей подтолкнет индустрию еще сильнее. Именно из-за него сразу несколько компаний (например, LG) не так давно начали инвестировать в заводы по производству OLED-экранов многие миллионы долларов.

При создании новых моделей телевизоров, производители стараются использовать наиболее новые и современные технологии. Не так давно мир увидели и OLED модели телевизоров, которые отличаются от ips и других технологий высокой производительностью и некоторыми другими характеристиками. Это связано с тем, что таким панелям не нужны световые фильтры или дополнительная подсветка. Также данная особенность позволяет таким ТВ быть более тонкими и простыми в изготовлении, чем модели с ips технологией. Но давайте сначала разберемся, что, в целом, представляет собой OLED дисплей и как он устроен.

OLED телевизор представляет собой телевизор, матрица которого в основном состоит из органических светодиодов, созданных на основе углерода. Такие экраны зачастую устанавливают в плеерах, телефонах и других гаджетах. Представить такое сочетание обычному человеку непросто, но работает это так: электрические импульсы проходят через органические светодиоды, заставляя их светиться. Цвет, которым будет светиться каждый из этих диодов, зависит от цвета люминофора, которым он покрыт. Как и принято, это красный, синий или зеленый люминофор, сочетание которых позволяет получать огромное количество других цветов и оттенков. У OLED TV самое минимальное среди всех телевизоров время отклика, широкий угол обзора и отличная передача света. Такие экраны обладают большим количеством преимуществ, но и имеют свои недостатки. Обсудим все это по порядку.

Как это все работает с технической стороны

Для того чтобы создать органические светодиоды используют тонкопленочные структуры, обладающие большим количеством слоев, которые изготовлены из полимеров. Когда на положительно заряженный анод поступает ток, электролиты в приборе текут по направлению от отрицательно заряженного катода к аноду. При этом катод отдает в эмиссионный слой электроды, а анод их забирает из проводящего слоя. Таким образом, проводящий слой становится заряженным положительно, а эмиссионный слой отрицательно.

Под действием напряжения отрицательные и положительные частицы начинают двигаться друг другу навстречу и в определенные момент рекомбинируют. При этом отрицательные частицы в таких технологиях двигаются намного быстрей, и процесс рекомбинации происходит возле эмиссионного слоя. Во время этого процесса энергия электрона понижается и выделяется в области видимого света электромагнитное излучение. Если анод заряжен отрицательно, то display работать не будет, так как электроны будут двигаться в другом направлении и рекомбинация не произойдет.

Анод зачастую изготавливают из оксида индия, который легируется оловом. Такой анод обладает высокой работой выхода, способствующей инжекции в полимерный слой так называемых дырок. Кроме того, для видимого света он является прозрачным. Катод зачастую изготавливается из кальция или алюминия, так как у этих металлов низкая работа выхода.

Как изготавливают OLED телевизоры

Олед ТВ изготавливаются в несколько этапов:

• Выбор подложки;
• Подготовка подложки перед нанесением на нее органических светодиодов и других материалов;
• Изготавливается плата управления такими излучающими источниками, как сама система управления, так и цепи коммутации.
• Нанесение рисунка структуры определенных элементов и органического слоя.
• Заготовка герметизируется, чтоб в нее не попадала пыль, влага и воздух.

Органические слоя, как и шаблоны на них, можно наносить при помощи нескольких вариантов. На сегодняшний день все OLED телевизоры изготавливают при помощи теневой маски FMM, которая расшифровывается, как Fine Metal Mask. При ее помощи на органическое вещество можно нанести шаблон. После этого в вакуумной камере при помощи испарения удаляются те области материала OLED, которые не закрыты шаблоном. Это самый простой способ, однако он недостаточно эффективен, особенно при изготовлении таких панелей большого размера.

Есть и другие способы нанесения, такие как струйная печать либо лазерный отжиг. Такие способы нанесения органических материалов более эффективны и благодаря им, создавать панели OLED намного проще.

Материалы для OLED телевизоров и их классификация

На сегодняшний день существует несколько материалов для создания панелей OLED. В основном они делятся на два вида:

• Состоящие из больших молекул (Р-OLED) – такие материалы наносятся при помощи струйной печати, либо при помощи центрифугирования. Р-OLED обладает огромными технологическими возможностями и потенциалом.
• Низкомолекулярные (OLED) – такой материал помогает сделать OLED дисплеи намного лучше, благодаря технологии выпаривания. На сегодняшний день ученые разрабатывают другие способы нанесения органического материала.

Однако существует и другая классификация, при которой используемые материалы делятся на:

• Фосфоресцирующие материалы связывают с будущим осветительных панелей. Также с их помощью можно будет создать OLED дисплей крупного размера, однако пока что такие материалы служат не так долго, как хотелось бы.
• Флуоресцентные материалы прослужат дольше, но при этом они не такие эффективные, как фосфоресцирующие.

OLED телевизоры Samsung совмещают два этих материала. Так в OLED TV используют флуоресцентные световые источники зеленых и синих цветов, а для красных используют фосфоресцирующие.

OLED дисплеи и их виды

Мониторы данного типа делятся на несколько видов, в зависимости от способов управления и других особенностей. Особенно можно выделить такие типы экранов, как:

• PMOLED мониторы обладают контроллерами развертки рисунков на столбцы и строки. Это значит, что пиксель, который должен светиться высчитывается по строке и столбцу. Для того чтобы светился весь экран, следует с большой скоростью высчитывать местонахождение каждого пикселя. OLED дисплеи в основном используют в фотоаппаратах LG и другой небольшой аппаратуре.
• , по сравнению с ips, обладает возможностью прямого управления каждым отдельным пикселем, что ускоряет воспроизведение. Диагональ таких экранов может доходить до 40 дюймов, однако их стоимость при этом намного выше, чем у ips экранов.
• TOLED – технология, при которой можно создавать прозрачные экраны и достигать наивысшего уровня контраста. При этом свет может излучать вверх, вниз или в обе стороны. OLED дисплей имеет только 70% процентов прозрачности, а это позволяет использовать его на витрине в магазине, в шлеме виртуальной реальности и т.д. Также его можно соединят со многими непрозрачными материалами, служащими в качестве подложки. По такой технологии можно создавать устройства, обладающие большим количеством слоев или же гибридные, например двунаправленные, матрицы.
• FOLED. Одна из основных особенностей данной технологии – возможность создания гибких дисплеев при помощи нанесения органических светодиодов на гибкую пластину из пластика или металла. Оled технология обладает особой тонкостью, небольшим весом дисплея, гибкостью, прочностью и долговечностью.
• SOLED позволяет создавать сложенные OLED устройства. При такой технологии диоды красного цвета располагаются последовательно. При этом есть возможность управления каждым элементом, а также регулировать цвет каждого из пикселей, при помощи изменения напряжения.

Преимущества технологии OLED

Такая технология, используемая для того, чтоб создать OLED дисплей или ТВ, обладает целым рядом преимуществ:

• Энергоэффективность. Такие ТВ от LG потребляют довольно небольшое количество энергии, что достигается благодаря тому, что монитор не нуждается в дополнительной подсветке. Это происходит благодаря тому, что каждый светодиод не только образует определенный цвет, но и излучает свет.
• Стильный внешний вид. В связи с тем, что не нужно дополнительно устанавливать подсветку, уменьшается и толщина экрана, а это значит, что и вес техники уменьшится. Кроме того, благодаря возможности размещения светодиодов на подложке из эластичного полимера, можно создавать изогнутые, прозрачные или гибкие OLED дисплеи.
• Яркость и контрастность. Такие ТВ обладают яркостью, которая может достигать 100 000 кд/м2. Для телевизоров, обладающих другой технологией, например, ips, такой уровень является просто недостижимым. Контрастность в таких ТВ тоже лучше. При помощи OLED можно достичь показателя 10 миллионов к 1 и это еще не предел.
• Огромный угол обзора, то есть у вас есть возможность смотреть телевизор с любого ракурса без искажения картинки.
• Максимальная скорость отклика до 0,002 мс. С такой скоростью не сравниться ни один другой телевизор, в том числе обладающий технологией ips. Благодаря такой скорости картинка более реалистична.

OLED дисплей и его недостатки

Несмотря на положительные моменты, у таких телевизоров есть и свои недостатки, хотя их не так уж и много.

• Маленький срок службы диодов некоторых цветов. Для ТВ используют диоды соответствующие RGB цветам, которые являются основополагающим. В OLED панелях проблема заключается в том, что синие диоды умирает раньше остальных. В среднем, органические светодиоды данного цвета живут не более 3-х лет.
• Высокая цена подобных экранов. Это обусловлено большим количеством брака, а также довольно дорогостоящими процедурами, связанными с контролем качества. Из-за всего этого сложно производить мониторы с дисплеями большого или среднего размера. Однако и среди дисплеев маленького размера немало брака. До сих пор у некоторых фирм OLED дисплеи обладают большим количеством оттенков зеленого цвета.

OLED телевизоры и LED. Какая между ними разница?

Настоящее и будущее телевизоров OLED

На сегодняшний день OLED дисплей используют в основном в различных мобильных устройствах. Однако, такая технология популярна и в ТВ. Особенно активно ее использует компания LG. При этом многие из таких телевизоров сделаны уже по современным технологиям, то есть органические светодиоды созданы на основе квантовых точек, которые лучше и в своем производстве обходятся намного дешевле.

Не так давно компания LG выпустила Ultra HD, обладающим диагональю в 77 дюймов и функцией 3D Smart TV. При этом такой телевизор может принимать и воспроизводить видео и другие мультимедийные файлы с любого вида носителей. Кроме того, новые телевизоры от компании LG обладают отличной акустической системой и всеми вышеописанными преимуществами OLED технологий. Однако, стоит сказать, что цена на новые OLED телевизоры от LG, довольно большая, что и является основным недостатком.

Также данной компанией был выпущен и еще один OLED телевизор с изогнутым экраном, обладающий такими же характеристиками. Отличается он обновленной операционной системой и новой технологией WRGB, которая отличается наличием дополнительного субпикселя белого цвета, чего не встретишь в ТВ с технологией ips. Такая технология обещает обеспечить наиболее реалистичное, четкое и плавное изображение. Кроме того, телевизор от компании LG обладает большим количеством различных настроек и интерфейсов. Данной модели всего лишь 4,3 мм.

В будущем компания LG обещает выпускать OLED дисплеи еще большего размера, а также развивать технологию цветопередачи и постараться увеличить срок службы органических светодиодов. Также довольно перспективными сферами развития являются прозрачные OLED дисплеи, которые можно будет встраивать в стекла автомобилей и окна, сворачиваемые экраны, а также осветительные приборы, основанные на технологии OLED. Кстати, стоит заметить, что кое-что из этого уже начали постепенно применять.

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 действием 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. 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.

Классификация по способу управления

Существуют два вида OLED-дисплеев - PMOLED и AMOLED. Разница заключается в способе управления матрицей - это может быть либо пассивной матрицей (PM) или активной матрицей (AM).

В PMOLED -дисплеях используются контроллеры развертки изображения на строки и столбцы. Чтобы зажечь пиксель, необходимо включить соответствующую строку и столбец: на пересечении строки и столбца пиксель будет излучать свет. За один такт можно заставить светиться только один пиксель. Поэтому чтобы заставить светиться весь дисплей, необходимо очень быстро подать сигналы на все пиксели путем перебора всех строк и столбцов. Как это делается в старых ЭЛТ (электроно-лучевых трубках).

Дисплеи на базе PMOLED получаются дешевыми, но из-за необходимости строчной развертки изображения не возможно получить дисплеи больших размеров с приемлемым качеством изображения. Обычно размеры PMOLED-дисплеев не превышают 3" (7,5 см)

В AMOLED -дисплеях каждый пиксель управляется напрямую, поэтому они могут быстро воспроизводить изображение. Размеры AMOLED-дисплеев могут иметь большие размеры и на сегодня уже созданы дисплеи с размером 40" (100 см). Производство AMOLED-дисплеев дорогое из-за сложной схемы управления пикселями, в отличие от PMOLED-дисплеев, где для управления достаточно простого контроллера.

Классификация по светоизлучающему материалу

В настоящее время в основном развиваются две технологии, показавшие наибольшую эффективность. Различаются они используемыми органическими материалами это микромолекулы (sm-OLED) и полимеры (PLED), последние делятся на просто полимеры, полимерорганические соединения (POLED), и фосфоресцирующие(PHOLED). О последних немного по подробнее. PHOLED используют принцип электрофосфоресценции, чтобы преобразовать до 100 % электрической энергии в свет. К примеру, традиционные флуоресцентные OLED преобразовывают в свет приблизительно 25-30 % электрической энергии. Из-за их чрезвычайно высокого уровня эффективности энергии, даже по сравнению с другим OLED, PHOLED изучаются для потенциального использования в больших дисплеях типа телевизионных мониторов или экранов для потребностей освещения. Интересно, что технология OLED способна значительно повысить качество LCD панелей, поскольку перспективной технологией подсветки для них является технология PHOLED (PHosphorescent Organic Light Emitting Diode). По данным компании Universal Display Corporation применение PHOLED диодов увеличивает яркость панелей в четыре раза.

Схемы цветных OLED дисплеев
Первыми появились OLED дисплеи на основе микромолекул, однако они оказались слишком дорогостоящими, поскольку изготавливались с помощью вакуумного напыления.

Первый шаг к созданию полимерных дисплеев был сделан в 1989 году, когда ученым Кембриджского университета удалось синтезировать особый полимер – полифениленвинилен. Дисплеи этого типа могут быть получены путем нанесения полимерных материалов на основу специальным струйным принтером. Иногда такие дисплеи называют LEP (Light-Emitting Polymer). Основа может быть гибкой с радиусом изгиба 1 см и менее.

Однако на сегодняшний день по сроку службы и эффективности приборы на основе микромолекул опережают приборы LEP. Сравнительные характеристики долговечности и эффективности излучения для двух технологий OLED дисплеев приведены ниже.

Существуют три схемы цветных OLED дисплеев:

* схема с раздельными цветными эмиттерами;
* схема WOLOD+CF (белые эмиттеры + цветные фильтры);
* схема с конверсией коротковолнового излучения.

Самый простой и привычный вариант – обычная трехцветная модель, которая в технологии OLED называется моделью с раздельными эмиттерами. Три органических материала излучают свет базовых цветов – R, G и B. Этот вариант самый эффективный с позиции использования энергии, однако, на практике оказалось довольно сложно подобрать материалы, которые будут излучать свет с нужной длиной волны, да еще с одинаковой яркостью.

Второй вариант реализуется гораздо проще. Он использует три одинаковых белых эмиттера, которые излучают через цветные фильтры, однако он значительно проигрывает по эффективности использования энергии первому варианту, поскольку значительная часть излученного света теряется в фильтрах.

В третьем варианте (CCM – Color Changing Media) применяются голубые эмиттеры и специально подобранные люминесцентные материалы для преобразования коротковолнового голубого излучения в более длинноволновые – красный и зеленый. Голубой эмиттер, естественно, излучает «напрямую». У каждого из вариантов есть свои достоинства и недостатки:

Другие виды OLED дисплеев

TOLED - прозрачные светоизлучающие устройства TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) - технология, позволяющая создавать прозрачные (Transparent) дисплеи, а также достигнуть более высокого уровня контрастности.
Прозрачные TOLED-дисплеи: направление излучения света может быть только вверх, только вниз или в оба направления (прозрачный). TOLED может существенно улучшить контраст, что улучшает читабельность дисплея при ярком солнечном свете.
Так как TOLED на 70 % прозрачны при выключении, то их можно крепить прямо на лобовое стекло автомобиля, на витрины магазинов или для установки в шлеме виртуальной реальности… Также прозрачность TOLED позволяет использовать их с металлом, фольгой, кремниевым кристаллом и другими непрозрачными подложками для дисплеев с отображением вперед (могут использоваться в будущих динамических кредитных картах). Прозрачность экрана достигается при использовании прозрачных органических элементов и материалов для изготовления электродов.
За счёт использования поглотителя с низким коэффициентом отражения для подложки TOLED-дисплея контрастное отношение может на порядок превзойти ЖКИ (мобильные телефоны и кабины военных самолетов-истребителей). По технологии TOLED также можно изготавливать многослойные устройства(например SOLED) и гибридные матрицы (Двунаправленные TOLED TOLED делает возможным удвоить отображаемую область при том же размере экрана - для устройств, у которых желаемый объём выводимой информации шире, чем существующий).

FOLED (Flexible OLED) - главная особенность - гибкость OLED-дисплея (Демонстрация гибкого OLED-дисплея от SONY). Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны, и OLED-ячеек и герметичной тонкой защитной пленки - с другой. Преимущества FOLED: ультратонкость дисплея, сверхнизкий вес, прочность, долговечность и гибкость, которая позволяет применять OLED-панели в самых неожиданных местах. (Раздолье для фантазии - область возможного применения OLED весьма велика).
Staked OLED - принципиально новое решение от UDC – Staked OLED, сложенные OLED-устройства. Основной особенностью новой технологии является размещение R-ячеек (G-, B-) в вертикальной (последовательно), а не в горизонтальной (параллельно) плоскости, как это происходит в ЖКИ-дисплее или электронно-лучевой трубке. В SOLED каждым элементом подпиксела можно управлять независимо. Цвет пиксела может быть отрегулирован при изменении тока, проходящего через три цветных элемента (в нецветных дисплеях используется модуляция ширины импульса). Яркостью управляют, меняя силу тока. Преимущества SOLED: высокая плотность заполнения дисплея органическими ячейками, посредством чего достигается хорошее разрешение, а значит, высококачественная картинка.(В SOLED-дисплеях в 3 раза улучшено качество изображения в сравнении с ЖКИ и ЭЛТ).

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
* мгновенный отклик (на порядок ниже, чем у LCD) - по сути полное отсутствие инерционности
* 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[источник не указан 71 день], CRT 2000:1)
Углы обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения.
Энергопотребление. Энергопотребление OLED дисплеев в полтора раза ниже, чем LCD. Энергопотребление 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.

Но технология не стоит на месте и впереди новое поколение OLED

Светодиоды на основе квантовых точек. Сразу отметим, что сильными сторонами QDLED-устройств (Quantum Dot LED - светодиод на квантовых точках) являются высокая яркость, невысокая стоимость производства, широкий диапазон цветов. Уже почти сразу после изобретения нового типа светодиодов им предрекают отличные перспективы стать основой для дисплеев мобильных аппаратов («наладонников», мобильных телефонов и пр.), и даже крупноформатных телевизионных панелей.

Под квантовой точкой ученые подразумевают особую полупроводниковую структуру, которая ограничивает движение электронов сразу в трех измерениях. Применительно к светодиодам на квантовых точках использовалась следующая вариация: селенид кадмия образует «ядро», а в качестве ограничивающей «оболочки» выступает сульфид цинка. Главными «действующими лицами» в данном случае являются электроны, которые при переходе с высокого энергетического состояния на более низкое испускают фотоны, за счет чего и образуется свечение точки. Довольно прост и механизм изменения цвета свечения светодиода - необходимо лишь изменить размеры квантовой точки, что приводит к изменению и длины волны света. Таким образом, рассчитав необходимые размеры полупроводниковой структуры возможно создать светодиоды красного, оранжевого, желтого, или зеленого цветов. Еще одним преимуществом устройств высочайшая яркость - до 9000 Кд/кв. м. К примеру, яркость современных дисплеев не превышает значения в 500 Кд/кв. м. То есть разработка позволяет повысить соответствующий параметр на порядок. Более того, технология позволяет легко повысить яркость светодиодов - всего лишь формированием нескольких квантовых точек.

В конце выкладываю видео для сравнения свойств TFT и OLED дисплеев.

В последнее время среди мобильных производителей все популярнее становятся OLED-дисплеи. В чем состоят его преимущества и недостатки по сравнению с LCD?

Сейчас мобильные устройства поставляются с различными видами дисплеев: LCD, OLED, . Каждый мобильный производитель расхваливает достоинства используемого экрана, а некоторые даже совершенствуют экранные технологии и разрабатывают собственные варианты, например, Super AMOLED у Samsung или Optic AMOLED у OnePlus.

Прежде чем покупать очередной «смартфон с самым лучшим дисплеем», нужно разобраться, какую пользу вы извлечете из него как пользователь.

Что такое OLED?

Аббревиатура OLED расшифровывается как Organic Light Emitting Diode, то есть органический светоизлучающий диод, или просто органический светодиод. Для их создания используются тонкие пленки, состоящие из нескольких слоев углеродного материала.

Как можно судить из названия, эти диоды излучают свет при прохождении через них электрического тока. В этом и заключается одно из главных отличий таких дисплеев от жидкокристаллических экранов - они не нуждаются в дополнительной подсветке.

Способность органических материалов светиться под воздействие электрического тока была обнаружена еще в 1950-х годах. Но технология стала стремительно развиваться и применяться в различных областях только в последние годы.

Принцип работы

Светодиодная панель состоит из шести слоев. В верхней и нижней части расположены слои защитного стекла или пластика. Причем верхний слой называется изолирующим, а нижний - подложкой. Так как органические светодиоды очень чувствительны к кислороду и влаге, они играют важную роль.

Между этими слоями находятся катод (отрицательный электрод) и анод (положительный электрод). А между ними уже помещаются два слоя из органических молекул, которые называются излучающим (рядом с катодом, в нем образуется свечение) и проводящим (рядом с анодом).

Чтобы заставить светодиоды излучать свет, проводится напряжение через анод и катод.

По мере поступления электричества катод получает электроны от источника питания, а анод их теряет или, другими словами, получает дырки.

В результате электроны делают излучающий слой отрицательно заряженным, а проводящий слой становится положительно заряженным.

Положительные дырки гораздо более подвижны, чем отрицательные электроны, поэтому они перескакивают через границу проводящего слоя к излучающему. Когда дырка встречается электроном, они компенсируют друг друга, и высвобождается короткий выброс энергии в виде частицы света - фотона.

Этот процесс называется рекомбинацией. Так как он происходит множество раз в секунду, светодиод производит непрерывный свет, пока ток не перестает течь. За счет использования множества диодов красного, зеленого и синего цвета получаются сложные цветные изображения высокого разрешения.

Типы OLED

Существует два типа светодиодов. В традиционном варианте применяются небольшие органические молекулы, помещенные на стекло, чтобы производить свет. Другой тип использует крупные молекулы полимеров. Они называются светоизлучающими полимерами (LEP) или полимерными светодиодами (PLED), а также отличаются меньшей толщиной и гибкостью.

Дисплеи OLED могут быть построены различными способами. В некоторых конструкциях свет выходит через верхний изолирующий слой, в других - через подложку. Панели большого размера также отличаются тем, что пиксели формируются из отдельных элементов светодиодов.

Также может различаться расположение красных, синих и зеленых пикселей: они могут находиться рядом друг с другом или друг над другом. В последнем случае в каждом квадратном сантиметре умещается больше пикселей, что обеспечивает более высокое разрешение, но и дисплей получается толще.

Преимущества OLED

Дисплеи OLED во многих моментах превосходят жидкокристаллические экраны.

• Небольшая толщина (около 0,2-0,3 мм, как правило, LCD примерно в 10 раз толще).
• Маленький вес.
• Гибкость.
• Высокая яркость.
• Меньшее потребление энергии (так как подсветка не требуется).
• Высокая скорость обновления (OLED реагирует в 200 раз быстрее, что имеет большое значение при воспроизведении быстро движущихся изображений, например, при просмотре спортивных передач или игр).
• Более натуральные цвета и насыщенный черный цвет (за счет отсутствия подсветки черных пикселей).
• Широкий угол обзора.

Недостатки OLED

Самым главным недостатков дисплеев OLED является их недолговечность. Ранние версии таких экранов изнашивались примерно в четыре раза быстрее по сравнению с LCD. С развитием современных технологий производителям удалось уменьшить эту разницу, и теперь дисплеи на основе органических светодиодов могут выдержать несколько лет активного использования.

Кроме того, как показывает практика, красные и зеленые диоды работают дольше, чем их синие собратья. Со временем это может привести к искажению цветов.

Еще одна проблема заключается в чувствительности к воде. Как уже отмечалось выше, по этой причине здесь большую роль играет изолирующий слой.

Также стоит отметить, что производство OLED-дисплеев все еще обходится дороже, чем LCD. В результате потребителю придется платить больше за устройство со светодиодной панелью, чем за его аналог с жидкокристаллическим экраном. В случае повреждения дисплея ремонт также может обойтись дороже.

Применение

Технология еще является относительно новой, хотя все больше производителей стремятся использовать ее в собственной продукции. Сейчас OLED-дисплеи применяются в экранах телевизоров, компьютеров, плееров, умных часов и смартфонов.

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.