Органические светодиоды что это такое?

Что такое OLED-дисплеи и правда ли это — прорыв на рынке экранов

Из этой статьи вы узнаете:

Как устроены OLED-дисплеи

OLED — это органические светодиоды, которые самостоятельно испускают свет при прохождении через них электрического тока. На английском эта аббревиатура расшифровывается как Organic Light Emitting Diod.

Если переводить на русский язык, получатся светоизлучающие органические дисплеи. Органические — не значит «живые». Здесь под органикой подразумеваются углеродсодержащие полимеры, которые фосфоресцируют, если через них пропустить ток. Причем светятся они тем ярче, чем больше тока на них подать. Если ток не подавать вовсе, свечения не будет.

Технология OLED превзошла LCD и LED по многим показателям. До недавнего времени матрицы на основе органических светодиодов встречались только в смартфонах и телевизорах. В 2020 году выпуск ноутбуков с OLED-дисплеями начала компания ASUS.

Чем OLED отличается от LED и LCD

• Ключевое отличие OLED-экранов от более распространенных жидкокристаллических вариантов в том, что LCD или LED требуют внешней подсветки. Такие дисплеи состоят из множества слоев, в результате чего толщина устройств увеличивается.

Собственно, эти слои нужны в том числе для того, чтобы вместить подсветку: для минимизации объема ее принято размещать по бокам. В более простых вариантах LСD-экран светится весь: по сути, экран превращается в одну большую лампу, которая светит пользователю прямо в глаза.

OLED-экранам такая подсветка не требуется: как только на устройство подается ток, нужные диоды начинают светиться без дополнительного стимулирования. «Нужные» — определяющее слово при описании OLED-технологии.

Поскольку в LCD и LED светятся не конкретные пиксели, а подсветка под группами пикселей, даже кристально черный экран будет немного засвеченным — «сероватым». В OLED светятся исключительно те пиксели (диоды), что должны. В результате контрастность OLED-дисплеев может достигать миллиона к одному, в то время как LED-варианты предлагают тысячу к одному.

• Масса устройства. Если LED-дисплеям нужно уместить внутрь всю «начинку», то в OLED слоев меньше. Поэтому они оказываются легче и тоньше. Этот параметр особенно важен для больших настенных телевизоров и ноутбуков: более легкие ноутбуки проще носить с собой. А легкие настенные телеэкраны проще закрепить на стене.
• Энергопотребление. LCD и LED-экраны расходуют электричество всегда, поскольку подсветка необходима каждую секунду работы. OLED позволяет тратить меньше ватт.
• Возможность согнуть экран. Формирование OLED-дисплея из тысяч маленьких диодов позволяет придать ему любую форму: например, полукруга в случае с большими телевизорами. Производители смартфонов помещают OLED-экран на кромки телефонов — получается, что дисплей словно «налезает» на боковые грани телефона.
• Есть и еще одно свойство, которое отличает OLED от жидкокристаллических экранов предыдущего поколения: скорость реакции диодов. Правда, заметить отсутствие запаздываний на OLED-дисплеях можно разве что при просмотре спортивных трансляций или сцен драк в боевиках, где картинка очень быстро меняется.

Большинство современных гаджетов, будь то телевизоры, ноутбуки или смартфоны, оснащаются LED-экранами. Но в премиальном сегменте OLED уже победил: такие дисплеи ставят на самые продвинутые модели.

«Процесс разработки технологии дисплеев сам по себе небыстрый. Как показывает практика, от момента создания до массового использования проходит 30–40 лет, — рассказал директор по маркетингу ASUS в России, странах СНГ и Балтии Влад Захаров. — Массовое распространение OLED-технологии происходит в данный момент: в ближайшие несколько лет все только и будут говорить про OLED».

Почему OLED показывает четче, чем плазма

В середине 2000-х годов стандартным ЖК-дисплеям уже была альтернатива — плазменные экраны. Десять лет назад они давали более четкое изображение, чем LCD, и считались прорывной технологией. В 2014-м история зашла в тупик: производители посчитали развитие плазменных экранов нерентабельным и прекратили выпуск всех таких устройств.

Сейчас телевизоры с плазменным экраном можно купить с рук, так как некоторые все же считают, что такие экраны до сих пор предлагают лучшее качество изображения. На деле жидкокристаллические дисплеи проделали большой путь, и даже современные LCD-экраны успели превзойти плазменные экраны.

Все дело в размере пикселя. Чем он мельче, тем большее разрешение может получить сколь угодно маленький экран. Технология плазменных дисплеев подразумевает определенный размер пикселя, который при всем желании не может уменьшиться. Это незаметно в гигантских экранах во всю стену, но становится критически важным при выборе компактного телевизора или ноутбука.

Причина в том, что каждый пиксель в плазменных экранах представляет собой сечение трубки, в которую закачан инертный газ. Этот газ находится в четвертом агрегатном состоянии — плазмы, — откуда и берется название. Такие трубки нужно компактно разместить под поверхностью дисплея. Получается, что в небольших размерах плазменные экраны не могут выдавать столь же четкое изображение, как OLED и даже LCD-дисплеи 2020-х годов, — у «плазмы» крупнее пиксель.

OLED или IPS: что выбрать

IPS — это не альтернативная технология, а тип матрицы ЖК-дисплеев. По сути все IPS-дисплеи — это те же LED-экраны, которые рассеивают приходящий свет, в то время как OLED-экраны свет излучают.

Преимущества OLED в сравнении с IPS:

• OLED-экраны обычно тоньше и легче, чем IPS;
• контрастность OLED может быть на несколько порядков выше, чем у IPS;
• OLED тратит меньше электричества, чем устройства с IPS;
• все IPS-экраны строго плоские. OLED можно сделать и плоским, и изогнутым;
• в OLED пиксели расположены ближе к экрану, поэтому под углом изображение искажается меньше, чем на IPS-дисплеях.

Недостатки OLED в сравнении с IPS

• Срок службы. У каждого пикселя есть определенная длительность эксплуатации, и если каждый будет светиться самостоятельно, то рано или поздно наступит выгорание. Разумеется, IPS тоже не вечен, но при сопоставимой интенсивности использования IPS должен прослужить дольше.

Отдельные производители придумали, как обойти это ограничение. «Для OLED-дисплеев не рекомендуется использовать статическое изображение элементов на продолжительный период времени — это поможет избежать проблемы выцветания, — говорит Влад Захаров. — С нашей стороны во всех OLED-ноутбуках будет предустановлен черный скринсейвер с анимацией в виде мыльных пузырей. Это будет защищать экран в моменты, когда ноутбуком не пользуются».

• Воздействие на зрение. Люди с высокой чувствительностью зрачков могут заметить мерцание OLED. Такое мерцание вызвано большей частотой смены кадров: пиксели чаще гаснут и загораются, и глазам становится сложно это воспринимать. Усталость глаз возникает далеко не у каждого обладателя OLED-устройства, но все же об этом стоит помнить при выборе между IPS и OLED.

OLED и AMOLED: в чем разница

AMOLED — топовая разновидность OLED-дисплеев. Если OLED — это целый класс, то AMOLED — подвид, идеально подходящий для тачскринов. Особенность AMOLED в том, что к стандартным слоям OLED-дисплея здесь добавлен дополнительный пласт: активная матрица из тонкопленочных транзисторов — почти такая же, как в IPS-дисплеях. А значит, AMOLED объединяет в себе преимущества IPS и классического OLED.

Слой транзисторов позволяет «запомнить» информацию, которая необходима для поддержания совместимости пикселей. В результате четкость изображения повышается. Побочным эффектом становится утолщение экрана, а также риск разгерметизации: если транзисторный слой AMOLED «отклеится» от основного OLED-дисплея, экран быстро растеряет все возможности по цветопередаче.

AMOLED «на максималках» — это SuperAMOLED. Здесь активную матрицу из кремниевых транзисторов соединяют с остальными пластами дисплея, и разгерметизация не страшна. Поэтому если стоит выбор между OLED и AMOLED, то второй вариант даст выигрыш в качестве картинки, зато первый позволит избежать риска внезапного выцветания. Если же нужно выбрать между OLED и SuperAMOLED, то последний вариант предпочтителен.

OLED или QLED: плюсы и минусы

QLED — это дисплеи на квантовых точках, то есть на сверхмаленьких носителях заряда размером в несколько нанометров. QLED принято считать следующей ступенью эволюции дисплеев за счет еще более заметного уменьшения размера пикселя, а вместе с этим и повышенной четкости изображения.

При этом в существующих сейчас дисплеях, которые позиционируют как QLED, квантовые точки используют исключительно для подсветки. Они не генерируют изображение самостоятельно. Это значит, что имеющиеся в продаже QLED-устройства — это просто качественное изображение без подлинного прорыва в технологиях. Хорошая альтернатива для OLED, но не более того.

Полноценного QLED-телевизора или QLED-ноутбука не существует до сих пор. Исследования в области квантовых точек ведутся с 1990-х годов, но готового к продаже товара с таким дисплеем никто пока не выпустил.

Компании-гиганты инвестируют в это направление миллиарды долларов и анонсируют появление настоящих QLED-экранов к середине 2020-х годов. В 2011-м компания Samsung показала опытный образец четырехдюймового QLED-дисплея. Смогут ли инженеры довести эту технологию до ума, пока неясно.

Тренды на рынке дисплеев в ближайшие годы

• Замещение LED-дисплеев на более современные OLED-дисплеи. От массового обновления останавливает только цена: по состоянию на 2021 год OLED стоят дороже. Но бурное развитие этой технологии и открытие новых заводов неизбежно приведет к удешевлению — вопрос только в сроках.
• Захват верхней ценовой категории еще более совершенными экранами — такими как TOLED. Это прозрачные экраны, позволяющие легко видеть изображение даже на очень ярком свете.
• Дополненная реальность. Абсолютная прозрачность TOLED-дисплеев позволит крепить их прямо на окна или лобовые стекла автомобилей и при необходимости выводить всплывающие подсказки для водителя при движении по дороге. Технологию также можно будет адаптировать для шлемов: удачная находка для мотоциклистов, летчиков и профессиональных гонщиков.
• Технология microLED. «Эта технология должна решить главный недостаток текущих OLED-панелей: выгорание органических светодиодов. В технологии microLED органический светодиод заменили на микроскопический светодиод из нитрида галлия, который способен проработать намного дольше и не подвержен выгоранию. На ближайшие десять лет у разработчиков microLED стоит главная задача — добиться качественно нового подхода в пайке микроскопических светодиодов, чтобы стало возможным увеличение количества пикселей на дюйм. Соответственно, по качеству строения дисплея microLED сможет догнать OLED. С течением времени стоимость производства microLED снизится настолько, что технология будет конкурировать с OLED-панелями», — рассказал Влад Захаров.
• Еще одна перспективная разработка — PHOLED. В ней задействованы диоды с электрофосфоресценцией ультравысокого КПД. Если классический OLED преобразует в свет всего 25% полученной электроэнергии, то результативность PHOLED стремится к 100%. Следовательно, энергии тратится вчетверо меньше, и образуется колоссальная экономия: как в деньгах, так и в размерах батареи для смартфона или ноутбука.

Но что еще важнее — эффективность PHOLED сделает возможной давнюю мечту фантастов: превращение в дисплей целых стен. Низкое энергопотребление таких диодов позволит покрыть ими, к примеру, стену комнаты и освещать помещение диодами, а не лампочкой. Это изменит сам принцип того, как освещаются дома, и сделает здания со светящимися снаружи стенами привычным атрибутом городского пейзажа.

Органические светодиоды (OLED) и дисплеи на их основе

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.

Органический светодиод и Oled дисплей, выполненный на его основе: особенности и принципы устройства

В сфере изготовления матриц безусловным лидером последних лет является LCD технология с LED подсветкой. Ее непосредственным конкурентом, успешно набирающим «очки популярности», можно назвать технологию Oled, базирующуюся на способности органических светодиодов к излучению света.

Узнаем о том, что такое Oled дисплей, и сможет ли он когда-нибудь вытеснить с рынком жидкокристаллические экраны.

Что такое органический светодиод?

Organic Light Emitting Diode – светоизлучающий органический светодиод или, кратко, Олед. Для его производства используют тонкопленочные структуры, создающиеся путем наслаивания углеродных материалов друг на друга. При пропускании через себя электротока, органические светодиоды излучают свет.

Соответственно, в отличие от ЖК-экранов, дисплей Oled не требует наличия дополнительной подсветки. Он светится сам.

История открытия органических светодиодов

Современные Олед мониторы появились благодаря открытию, сделанному еще в 1950-х годах. Именно тогда исследователи обнаружили способность органических материалов светиться под действием электротока.

Впрочем, стремительное развитие и использование широких возможностей Олед начались лишь недавно.

Основные отличия oled дисплеев

Инновационная технология Oled может прочно войти в жизнь современного человека. Поэтому узнать о разнице между LED, LCD, Oled, будет полезно. Рассмотрим основные моменты.

Принцип работы и технология изготовления oled дисплеев

Для производства органических светодиодов применяются тонкие пленки, создающиеся из огромного числа полимерных слоёв. При подаче электротока на положительно заряженный анод, электролиты начинают двигаться к нему от отрицательно заряженного катода. Одновременно с этим последний передает в электроды в эмиссионный слой, и анод получает их из проводящего слоя. Окончательный результат: эмиссионный слой становится отрицательно, а проводящий слой – положительно заряженными.

Положительные и отрицательные частицы, движущиеся навстречу друг другу под воздействием напряжения, в какой-то миг рекомбинируют. Движение отрицательных частиц происходит быстрее, чем положительных. В связи с этим рекомбинация осуществляется у эмиссионного слоя: энергия электрона снижается, в зоне видимого света образуется электромагнитное излучение. При отрицательном заряде анода дисплей работать не станет, т.к. электроны станут перемещаться в обратном направлении, не инициируя процессы рекомбинации.

Для производства катодов, как правило, выбирают алюминий или кальций, учитывая низкую работу выхода этих металлов. Для создания анодов обычно используется оксид индия, легируемый оловом. У таких анодов отличная работа выхода, способствующая образованию «дыр» в полимерных слоях. Помимо этого, для видимого света анод прозрачен.

Непосредственно мониторы Олед изготавливаются следующим образом:

1. Выбор подложки.
2. Подготовка подложки к нанесению диодов Oled и прочих материалов.
3. Производство управляющей платы (из излучающих источников).
4. Нанесение органического материала и вида структуры определенных элементов.
5. Герметизация заготовки (обеспечивает надежную защиту от проникновения воздуха, влаги и пылевых частиц).

Слои органики на любой экран Oled сейчас наносят с помощью Fine Metal Mask (теневая маска FMM). Однако возможно применение других методик, например, лазерного отжига или струйной печати.

Типы дисплеев Oled

Можно выделить несколько наиболее популярных типов Oled мониторов – это AMOLED и PMOLED. Их основное отличие состоит в методе управления матрицей.

О PMOLED

В мониторах применяются контроллеры развертки картинки на столбцы и строчки: на участке соприкосновения столбца и строчки пиксель станет светиться. За один цикл можно получить свет лишь одного пикселя. Чтобы светился весь экран, следует быстро-быстро подавать сигналы на каждый пиксель, перебирая все столбцы и строчки. Аналогичное действие осуществляется в морально устаревших электронолучевых трубках (ЭЛТ).

Стоимость PMOLED-экранов низкая. Но в связи с необходимостью строчной развертки картинки, создать мониторы внушительных габаритов, имеющие достойное качество видео, невозможно. Как правило, диаметр дисплеев – не более 7,5 см. (3 дюйма).

Об AMOLED

Управление всеми пикселями осуществляется напрямую, поэтому AMOLED-экраны способны быстро воспроизводить картинку. Кроме того, величина мониторов может быть довольно большой. Уже сейчас выпускаются модели диаметром в 100 см. (40 дюймов).

Однако выпуск AMOLED-дисплеев – дорогостоящее удовольствие из-за сложности управления пикселями. Обычным контроллером развертки здесь не обойтись.

О TOLED

Еще одна технология, но уже не столь популярная. Позволяет изготавливать прозрачные дисплеи, показывающие максимальный уровень контрастности цвета. Свет может излучаться в обе стороны, вниз или вверх.

У OLED-мониторов лишь 70% прозрачности, благодаря чему их можно применять в шлемах виртуальной реальности, в магазинных витринах. Кроме того, их можно комбинировать с разнообразными светонепроницаемыми материалами-подложками.

TOLED-технология подходит для выпуска гибридных устройств, таких как двунаправленные матрицы, и многослойных конструкций.

О FOLED

Ключевое отличие FOLED заключается в возможности производства гибких экранов путем нанесения диодов на гибкую металлическую или пластиковую основу-пластинку. Преимущества дисплеев, получаемых за счет FOLED-технологии: долговечность, прочность, гибкость, малый вес и особая тонкость.

О SOLED

Используется для выпуска сложенных Олед экранов. В случае с SOLED красные органические светодиоды размещаются последовательно, давая возможность управления каждым из них и регулировки цвета каждого пикселя изменением напряжения.

Преимущества и недостатки технологии Oled

Oled мониторы, в сравнении с дисплеями, создаваемыми по другим современным технологиям, обладают рядом характерных достоинств:

• Сравнительно меньшие толщина и вес. Благодаря несущественной толщине матрицы, экраны получаются тонкими и легкими;
• Экономное электропотребление. Производители работают над тем, чтобы сделать этот параметр максимально низким. Но уже сейчас Олед матрицы отличаются невысоким потреблением энергии;
• Отличный угол обзора. С какой бы стороны вы ни смотрели на экран, картинка будет иметь идеальное качество;
• Отсутствие необходимости в подсветке. Свет излучается самими органическими светодиодами;
• Улучшенные эксплуатационные свойства ТВ – время отклика, яркость и контрастность. В этом плане Oled многократно превосходит LCD технологию.

Органические диоды позволяют производить прозрачные и гибкие конструкции, стабильно работающие в расширенном диапазоне температур. Соответственно, в отношении универсальности применения они также оказываются в плюсе.

Есть ли у Олед дисплеев минусы? Да, в связи со следующими недостатками массовое производство таких устройств пока не налажено:

• Наличие эффекта «выжигания». Образуется из-за продолжительной демонстрации статической картинки. Сравнить его можно с появлением ложного изображения на плазменных экранах и ЭЛТ. Для нивелирования недостатка, в дисплеях последних версий применяется технология динамического сдвига цветных пикселей (не улавливается человеческим глазом);
• Недостаточно долгое время беспрерывной работы диодов определенных цветов. С этим недостатком производители также активно справляются. Это подтверждается налаженным изготовлением ТВ и ноутбуков с Олед матрицами от крупнейших выпускающих предприятий мира.

Технология нуждается в совершенствовании и доработке. И это является ее основным недостатком. Принимая в расчет несовершенства Oled, покупатели не торопятся с покупкой устройств, созданных на ее базе

Перспективы и область применения

Сфера применения Олед матриц уже сейчас довольно широкая. Органические светодиоды используются при изготовлении экранов смартфонов и смарт-часов, плееров и ноутбуков, телевизоров и компьютерной техники разного типа. Такие диоды отлично подходят для выпуска внешних жестких дисков, амперметров, приборов измерения, автомобильных часов и аудиосистем, автомобильных приборных панелей, DJ-микшеров, E-сигарет, различных носимых устройств.

Стоимость реализации технологии достаточно высокая. Однако не следует забывать о том, что изначально все инновации, которые в будущем становятся массовыми, не бывают доступными. По мнению экспертов, цену на Oled удастся снизить уже в ближайшие годы. Поэтому вполне вероятно, что в скором времени у каждого из нас будет то или иное устройство с органическими диодами.

Еще один важный момент: долговечность Олед. Как долго могут служить светодиоды? Учитывая новизну технологии, сказать это с точностью достаточно трудно. Однако по уверениям выпускающих фирм, ТВ с органическими матрицами станут работать столь же продолжительный срок, что и LED и LCD экраны.

Как бы там ни было, период эксплуатации компьютерной и телевизионной техники определяется не только тем, какая технология была использована для изготовления дисплея. Но и множеством других факторов.

Основные производители

В настоящее время выпуском ТВ с Олед экранами «серьезно» занимаются только две фирмы: LG и Samsung. Ожидается пополнение этого скромного списка изготовителей корпорацией Panasonic. Последняя уже показала свою единственную модель ТВ с Oled матрицей (производства LG).

Заметим, что дисплеи южнокорейских организаций принципиально различны по архитектуре, что отражается и на их себестоимости, и на рыночной цене, и на качестве картинки.

Что такое органические светодиоды?

С приходом мировой общественности к концепции устойчивого развития, которая подразумевает экологизацию всей промышленности и повышение экологической сознательности потребителя, товары, на которых есть обозначение «органические», вызывают большой интерес и повышение спроса. И органические светодиоды не стали исключением. Новые технологические решения и новые товары неизменно привлекают внимание «продвинутых» потребителей, шагающих в ногу со временем. Что это такое — органические светодиоды, каковы принципы их работы и перспективы использования? Это и есть тема данной статьи.

Совсем немного истории

Электролюминесцентные свойства органических материалов открыл в 1950 году французский физик Андре Бернаноз. Но только в 1987 году это открытие приобрело технологическое решение в первом OLED-устройстве, изготовленном фирмой «Кодак». А в 2000 году сразу три химика – А. Мак-Диармид, Х. Сиракава и А. Хигер – были удостоены Нобелевской премии за открытия в области тонкопроводящих полимеров органического происхождения. Только в 2008 году в продажу поступила первая OLED-лампа фирмы OSRAM, которых было изготовлено всего 25 экземпляров по цене 25 тысяч евро. Сегодня же такие лампы предлагают несколько компаний по цене от 500 евро, и существует уже несколько направлений в OLED-технологиях: PHOLED, TOLED, FOLED и другие, которые понятны только специалистам.

Где органика?

Как ни странно, но применение слова «органические» в данном контексте не имеет никакого отношения к продуктам животного или растительного происхождения. Органические светодиоды, или OLED (от английского Organic Light Emitting Diode), – это полупроводник, изготовленный из углеродного материала, который генерирует излучение при прохождении через него электрического тока. При их изготовлении используются продукты органической химии (соединения углерода), что и позволяет назвать их органическими светодиодами.

Устройство и состав

Само устройство состоит из четырех частей: основания, анода, катода, проводящего и излучающего слоев. Основание или подложка могут быть из стекла, пластика или металлизированных пластин. Анод представляет собой оксид индия, легированный оловом. Проводящим и излучающим слоем служат слои полимеров и низкомолекулярных органических соединений. Катод изготовлен из алюминия, кальция или другого металла.

Технология работы не для физиков

Органические светодиоды устроены по принципу бутерброда. Несколько тонких слоев полупроводников органического происхождения зажаты между разнозаряженными электродами (положительным и отрицательным). И все это расположено на основе из прозрачного материала – стекла или пластика (например, гибкого полимида). При прохождении тока через электроды они образуют заряженные частицы (квазичастицы и электроны). В среднем органическом слое эти частицы концентрируются и создают высокоэнергетическое возбуждение, что и вызывает излучение света разных цветов органической прослойкой. Активной матрицей на органических светодиодах, таким образом, являются именно люминесцентные или фосфорецентные органические слои.

Типы матриц органических светодиодов

OLED-дисплеи по типу матриц делят на активно-матричные и пассивно-матричные. Активно-матричные устройства управляются тонкопленочными полевыми транзисторами, что расположены под анодной пленкой. В пассивно-матричных изображение формируется в точке пересечения перпендикулярно расположенных анодных и катодных полос, при этом управление осуществляется с внешней схемы. Исходя их этого, существует три схемы цветных OLED-дисплеев:

• С раздельными цветными эмиттерами – три органических матрицы излучают три базовых цвета (синий, зеленый и красный), из которых формируется изображение.
• С тремя белыми эмиттерами и специальными цветными фильтрами.
• Голубые эмиттеры преобразуют короткие волны в длинные волны красного и зеленого цветов.

Современное применение

В наше время OLED-технологии находят применение в основном в узкоспециализованных разработках. Голография и приборы ночного видения, органические дисплеи автомагнитол и цифровых фотоаппаратов, экраны телефонов и источники света, телевизоры и мониторы – все это уже реалии OLED-технологий.

Срок службы OLED-девайсов

Все современные устройства, созданные по данной технологии, раньше или позже проявляют выгорание яркости цвета. Еще при открытии была обнаружена недолговечность излучения органических светодиодов. Ресурс эксплуатации устройства сегодня считают практически исчерпанным, если яркость дисплея снизилась на 50 %. Эксплуатацию прекращают при данном показателе около 70 %. Но инвестиции корпораций в развитие данных технологий дают свои результаты – чаще потребитель меняет устаревший девайс еще до того, как он подходит к близкому завершению срока службы.

Самые самые

Самая большая панель с органическими светодиодами на сегодня – это продукт совместного проекта корпораций OSRAM, Philips, Novaled, Fraunhoter IPMS. Размер панели — 33 на 33 см, площадь активной части — 828 кв. см, а светосила — 76 %. При яркости 1 тысяча кандел на квадратный метр поток световых частиц составляет 25 люмен на ватт. Продаваемая сегодня самая большая панель фирмы Lumiotec имеет размер 15 на 15 сантиметров и световой поток до 60 люмен на ватт, что равно одной люминесцентной лампочке. А корпорация Panasonic к 2020 году планирует запустить на рынок дисплей на органических светодиодах со световым потоком 128 люмен на ватт. С ней соревнуется американская корпорация DoE, которая обещает панели с потоком до 170 люмен на ватт.

Перспективы OLED-панелей

Большинство существующих образцов сегодня являются прототипами. Они дорогие, изготовлены в ограниченных партиях, не сгибаются и пока недостаточно эффективны. Крупные корпорации сосредоточили свою деятельность на удешевлении проекта, увеличении размеров и повышении продуктивности. Эксперты прогнозируют массовое появление данной продукции с доступными ценами на мировом рынке к 2020 году.

OLED-освещение

Органические светодиоды в освещении пока представлены на рынке в зачаточном состоянии. Массовое производство данного товара пока не запущено ни одной корпорацией. Цена таких светильников все еще довольно высока для среднего потребителя, а яркость и срок их службы оставляют желать лучшего. Оборот в 75 миллиардов долларов на мировом рынке, который составляет доля OLED-освещения, — это довольно небольшая сумма. Потребителями данной продукции становятся не физические лица, а другие корпорации, что занимаются дизайном мебели и помещений, а также корпорации автопрома.

Достоинства и недостатки

У органических светодиодов есть и преимущества, и недостатки. Среди первых бесспорны их невысокое энергопотребление и равномерное распределение света по всей панели, высокий КПД, экологичность и мягкий свет. Но главное достоинство – это возможность придания им гибкости и тонкости. А недостатками можно считать недолговечность службы диодов, дороговизну и технологические проблемы (органическая составляющая окисляется при контакте с водой, что требует дополнительной герметизации). Но корпорации продолжают вкладывать инвестиции в развитие данных технологий, видя в них будущее электроники.

Насколько это экологично

В OLED-материалах не содержатся тяжелые металлы и токсичные элементы типа ртути. Они легко перерабатываются и не требуют специального сбора и дополнительных технологических мощностей при утилизации. Иридий фосфоресцентных ламп на органических светодиодах нетоксичен, и его количество крайне мало. Транспортировка тонких и легких OLED-панелей требует меньшего количества ресурсов, что сокращает затраты и снижает нагрузку на окружающую среду. Например, телевизор с OLED-монитором диагональю в 55 дюймов имеет толщину 4 мм, а весит порядка 4-5 килограммов.

Фантастика станет реальностью

Несмотря на скептицизм некоторых экспертов, большинство уверено, что OLED-технологии станут главным прорывом в 21 веке. Фантастические проекты станут реальными, а именно:

• Именно эти технологии позволят создать не иллюзорную, а вполне реально трехмерную картинку.
• Освещение везде заменят OLED-лампы.
• Появятся прозрачные солнечные батареи.
• Гибкие мониторы гаджетов можно будет уместить в кармане.
• Невероятно легкие мониторы с высоким качеством цвета и широким углом обзора будут иметь мгновенный отклик, минимальный размер и габариты.
• Применение технологий в военной промышленности вообще поражает воображение.
• А вот светящаяся одежда уже появилась в дизайнерских коллекциях.

Но не стоит останавливаться на достигнутом — девиз ученых-теоретиков и практиков. Современная наука давно находится в точке бифуркации, когда любое открытие может повернуть развитие цивилизации в совершенно непредсказуемое русло. Примеров таких открытий предостаточно: это и наполненность вакуума, и трубы Красникова, и даже открытие органических соединений в глубоком космосе. Сегодня авангард электронных гаджетов — органические светодиоды, а что завтра — кто знает?

OLED-технология, технология будущего

Новые технологии в области электроники привели к созданию изделий, где используются органические светодиоды, представляющие собой полупроводниковые приборы, которые изготовлены из набора пленок органического происхождения, и излучающие свет при пропускании через это соединение электрического тока.

Устройство

Органический светодиод состоит из подложки, анода, проводящего слоя, излучающего слоя и катода.

Состав органического светодиода

Подложка может быть изготовлена из пластика, стекла или фольги. Анод изготавливается из оксида индия, который легирован оловом. В качестве проводящего и излучающего слоя служат полимеры и низкомолекулярные органические вещества. Катод изготавливается из металла (алюминий и кальций).

Принцип действия

При подаче на анод положительного напряжения начинается движение электронов от катода к аноду — происходит отдача электронов в излучающий слой, они из проводящего слоя переходят к аноду, т.е. анод отдает проводящему слою носители положительного заряда. Они называются дырками. Вследствие этого и дырки и электроны движутся навстречу друг другу, в месте их контакта происходит снижение энергии электронов, что и приводит к излучению, т.е. его свечению.

Преимущества

• равномерное распределение света по всей поверхности материала;
• низкое энергопотребление;
• высокий коэффициент полезного действия;
• длительный срок службы.

Применение

Наименование органический светодиод произошло от английских слов Organic Light-Emitting Diode и получило аббревиатуру OLED, что позволило так назвать технологию изготовления светодиодов. Широко используется такая технология при производстве устройств отображения информации, особенно при производстве дисплеев. Дисплей, изготовленный из органических светодиодов, обладает таким качеством, как гибкость. Благодаря этому ему можно придать любую форму, что позволит создавать самые замысловатые конструкции.

Дисплей изготовленный из органических светодиодов

По типу матрицы OLED-дисплеи делятся на 2 группы:

• пассивно-матричные;
• активно-матричные.

Пассивно-матричные OLED-дисплеи имеют элементы изображения, которые формируются в точках пересечения анодных и катодных полос, которые перпендикулярны друг к друг. Управление здесь осуществляется при помощи внешней схемы.

Активно-матричные OLED-дисплеи имеют управление в виде тонкопленочных полевых транзисторов, которые формируются в виде матрицы и располагаются под анодной пленкой.

Благодаря технологии OLED существует 3 схемы цветных дисплеев:

• 3 органических материала излучают базовые цвета, из которых формируется изображение, – синий, зеленый и красный (раздельные цветные эмиттеры);
• 3 белых эмиттера, которые излучают цвета через специальные цветные фильтры;
• голубые эмиттеры, которые преобразуют голубое излучение короткой волны в красный и зеленый цвет длинной волны.

Применение органических светодиодов в телевизионной технике позволит заменить конкурирующие технологии, такие как жидкокристаллические и плазменные телевизоры. Толщина слоя нового эластичного материала не превышает 1 мм, он легко растягивается, сохраняет свою форму и работоспособность при любых деформациях. На дисплей из такого материала можно смотреть под любым углом, при этом качество изображения не изменится. Надо отметить, что контрастность такого дисплея намного выше, чем у жидкокристаллических и плазменных дисплеев.

Кроме того, органические светодиоды применяются в производстве цифровых фотоаппаратов, лицевых панелей автомагнитол, телефонии и т.д. Широко применяются они и в области OLED-освещения. Здесь существует широкий простор для их применения – от встроенных в потолок светильников до создания практически любой формы изделия, которое будет светиться любым цветом с возможность управления яркостью светового потока. Это дает возможность применять их в качестве штор-экранов, гибких настенных картин и т.д. Для такой профессии как дизайнер, это просто находка для осуществления самых замысловатых фантазий.

Гибкий, тонкий, плоский органический светодиод постепенно совершает революцию в области егно применения. Многие фирмы уже взяли на вооружение такую технологию и выпускают OLED телевизоры и другие изделия, в которых есть возможность ее применения. Это всемирно известные компании Samsung, Sony, Toshiba, LG и другие, которые в своих изделиях все чаще применяют органические светодиоды.