OLED – вечно перспективные дисплеи. Еще лет 5-6 назад приходилось писать, что вот еще чуть-чуть и мы все будем покупать яркие, красивые, относительно недорогие и экономичные экраны на основе органических светодиодов. Однако реальность оказалась не столь радужной, как ее представляли эксперты. Сейчас в 2010 году OLED-дисплеи мы встречаем лишь в относительно небольших смартфонах и планшетах. Большие диагонали практически недоступны. Ну разве можно всерьез воспринимать 11-дюймовый OLED-телевизор Sony за $1700! Почему так случилось и когда все-таки наступит обещанная эра OLED? Попробуем разобраться.
Первые шаги
Причины всех побед и поражений OLED кроются в особенностях технологии. Поэтому давайте взглянем на ее истоки.
Предпосылки появления OLED (Organic Light Emitting Diode) возникли еще в середине прошлого века. В 50-х годах Андре Бернаноз открыл электролюминисцентные свойства специальных органических материалов. Исследования проводились в течение 60-80-х, однако до попыток внедрения разработок дело не доходило. Были обнаружены органические материалы, которые испускали очень яркий свет, при прохождении через них электрического тока. При этом нередко практически вся энергия подаваемая на такой материал превращалась в свет.
Лишь в 1989 году сотрудники Eastman Kodak Чин Танг и Стив ван Слайк продемонстрировали первый диод, который и открыл путь в большую жизнь материалам, открытым еще 30 лет назад. Танг и Слайк заключили люминисцентный материал между двумя электродами. При пропускании электрического тока анод и катод начинают испускать положительные ионы и электроны. В органическом материале они встречаются, соединяются, а высвободившаяся энергия рассеивается в виде цвета. Заслуга Танга и Слайка была в том, что они не только создали эффективный эмиссионный слой, но и догадались разместить его между двумя электродами, а также сделать один из них прозрачным. Для анодов используется оксид индия, легированный оловом. Он почти полностью пропускает весь видимый диапазон света.
Дальше развитие технологии стало делом техники. К девяностым годам принципы создания цветного изображения уже были хорошо известны и применялись в электронно-лучевых трубках, а также первых ЖК-дисплеях. Особенности материалов, используемых в органических светодиодах, даже упростили задачу. Они могли испускать свет не только разной интенсивности, но и с разной длиной волны. То есть просто нужно было подобрать вещества, которые давали бы чистый красный, зеленый и синий – основные цвета для RGB.
Впрочем, первые OLED-дисплеи, появившиеся в 1998 году были монохромными: с оранжевым, голубым или зеленым оттенком.
Типы OLED
Итак, зеленые, красные и синие светодиоды объединены в ячейки. Ячейки упакованы в матрицу. Чтобы заставить их светиться, необходимо подать на каждую электрический ток определенного напряжения. Самый простой способ - использовать принцип строчной развертки, применяемых в кинескопах: электронный луч последовательно пробегает по слою люминофора, создавая изображение.
В OLED-дисплее контроллер последовательно передает сигнал на каждый из светодиодов. Если это происходит на очень большой скорости, то из-за инерции человеческого зрения, мы видим целостную картинку, а не отдельные вспыхивающие и гаснущие диоды. Такая OLED-матрица называется пассивной. PMOLED (Passive Matrix OLED) достаточно дешевы в производстве, но не экономичны. Фактически при таком построении картинки не получается раскрыть потенциал OLED, которые имеют очень высокий коэффициент полезного действия. Кроме того, особенности конструкции (задержка сигнала) не позволяют сделать PMOLED с большими диагоналями. Максимум – 3.5 дюйма. Такие дисплеи прописали в некоторые MP3-плеерах, автомагнитолах. Они выступают в качестве служебных и чаще всего являются монохромными. Собственно, первое устройство с OLED-дисплеем, выпущенное в 1998 году, было автомагнитолой.
На крышке телефона Nokia 7205 расположена пассивная матрица OLED
Наиболее приемлемым вариантом является AMOLED (Active Matrix OLED) – дисплей с активной матрицей. Здесь каждой ячейке соответствует один управляющий транзистор, а все диоды загораются практически одновременно. Но такие дисплеи относительно дороги в производстве. Кстати, летом 2009 года количество выпускаемых AMOLED превзошло объемы производства PMOLED.
Samsung WiTu с активной матрицей OLED
Помимо дисплеев на базе OLED с активной и пассивной матрицы, выделяют экраны в зависимости от способа нанесения органического материала на подложку: микромолекулярные (Small Molecular OLED – SMOLED) и полимерные (Polymer OLED – PLED). В первом случае органика конденсируется на подложке из специального пара. Можно получить люминисцентный слой толщиной в одну или несколько молекул, что улучшает характеристики матрицы. Во втором – он наносится в жидком виде. Здесь возможны несколько вариантов технологических решений и оборудования. Как правило, они дешевле, чем SMOLED.
Наконец выделяют несколько типов OLED в зависимости от их потребительских свойств. TOLED – прозрачные дисплеи. В классическом органическом светодиоде прозрачным делается анод, но ничто не мешает сделать таковым и катод. Подобные экраны уже есть у Samsung и LG. Их прозрачность не влияет на восприятие картинки, так как сами OLED обладают высокой яркостью. Кроме того, TOLED пропускают 70-80% света.
Прототип ноутбука Samsung с прозрачным дисплеем
В классическом OLED-дисплее в качестве подложки используется стекло, но его можно заменить и гибким материалом. Из гибких (flexible) OLED можно делать дисплеи неправильных форм. Они пригодятся в рекламе, музейном деле. В Японии уже созданы прототипы FOLED, которые можно изгибать не единожды, а многократно. Такой дисплей можно свернуть в трубку. Первые прототипы показаны Sony осенью прошлого года. Более-менее массовое производство можно ожидать через год-два.
Гибкий OLED
SOLED – «упакованные» дисплеи. В классическом OLED светодиоды, как и ячейки кристаллов в ЖК или люминофор в ЭЛТ объединены в пучки по три RGB. Но ведь можно расположить прозрачные диоды различных цветов друг над другом, добившись таким образом увеличения суммарной яркости, да и получить оттенок, комбинируя в этой конструкции базовый красный, зеленый и синий будет проще.
Наконец наиболее перспективный тип – PHOLED, фосфоресцентные дисплей. В классическом OLED применяется принцип электрофлуоресценции. В этих – электрофосфоресценции. Разница не столько в паре букв, сколько в КПД. У OLED для дисплея он высок – 25-30%, у PHOLED – все 100%, ну или около того. Потенциальная сфера применения – большие рекламные экраны и осветительные приборы.
