1. Главная страница » Компьютеры » Oled монитор принцип работы

Oled монитор принцип работы

Автор: | 16.12.2019

Содержание

Органический светодиод (англ. organic light-emitting diode , сокр. OLED) — полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, эффективно излучающих свет при прохождении через них электрического тока.

Основное применение OLED-технология находит при создании устройств отображения информации (дисплеев).

Содержание

Принцип действия [ править | править код ]

Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкоплёночные 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 отдаёт электроны в эмиссионный слой, а анод забирает электроны из проводящего слоя или, другими словами, анод отдаёт 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 катоду, потому что в органических полупроводниках дырки обладают большей подвижностью, чем электроны. При рекомбинации электрон теряет энергию, что сопровождается излучением (эмиссией) фотонов 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 дырок и электронов не происходит.

Материалы и технологии [ править | править код ]

OLED-материалы делятся на микромолекулярные («small molecule» OLED), полимеры (Polymer Light Emitting Diodes — PLED) и гибриды первых двух видов [1] . Основная разница в производстве светодиодов — в способе нанесения светоизлучающих кристаллов на подложку. SM-OLED изготавливаются методом вакуумного напыления, PLED — струйной печатью (более простая и дешёвая технология) [2] . В конце 1990-х годов Universal Display Corporation (UDC) разработала фосфоресцирующие органические светодиоды, в которых слои дырок и электронов выполнены на основе растворимого в полимере фосфоресцирующего низкомолекулярного материала [3] . Применение PHOLED диодов увеличивает яркость панелей в четыре раза по сравнению с традиционными OLED.

В качестве материала анода обычно используется оксид индия, легированный оловом. Он прозрачен для видимого света и имеет высокую работу выхода, которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Катод часто изготовляют из металлов, таких как алюминий и кальций, так как они обладают низкой работой выхода, способствуя инжекции электронов в полимерный слой [4] .

Применение [ править | править код ]

Дисплеи на органических светодиодах встраиваются в смартфоны (например, Samsung Galaxy (note 8, J5, S9), Oneplus 5t, Google Pixel 2 и др.), планшеты, электронные книги, цифровые фотоаппараты, автомобильные бортовые компьютеры, в OLED-телевизоры, выпускаются небольшие OLED-дисплеи для цифровых индикаторов лицевых панелей автомагнитол, карманных цифровых аудиопроигрывателей, умных часов, фитнес-браслетов (XIAOMI Mi Band, Fitbit Charge 2, Garmin Vivosport). Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями, с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени дисплеи, произведëнные по OLED-технологиям, с высокой вероятностью станут доминантными на рынке электроники.

В настоящее время OLED-технология применяется во многих узкоспециализированных разработках, например, для создания приборов ночного видения.

OLED может использоваться в голографии с высокой разрешающей способностью (volumetric display). 12 мая 2007 года на ЭКСПО-Лиссабон было представлено трёхмерное видео (потенциальное применение этих материалов).

Органические светодиоды используются как источники света. OLED находят применение как источники общего освещения (в ЕС — проект OLLA).

Преимущества и недостатки [ править | править код ]

  • меньшие габариты и вес,
  • сравнительно низкое энергопотребление при той же яркости изображения,
  • возможность создания гибких экранов,
  • возможность создания экранов с бо́льшим разрешением к размеру,

  • меньшие габариты и вес,
  • отсутствие необходимости в подсветке,
  • большие углы обзора — изображение видно без потери качества с любого угла,
  • мгновенный отклик (на несколько порядков быстрее, чем у ЖК) — по сути, полное отсутствие инерционности,
  • высокая контрастность,
  • возможность создания гибких экранов,
  • большой диапазон рабочих температур (от −40 до +70 °C [6] ) [1] .

Недостатки

  • малый срок службы диодов синего свечения;
  • как следствие первого, невозможность создания долговечных полноценных TrueColor-дисплеев;
  • неотработанность и, как следствие, дороговизна технологии по созданию больших и даже средних OLED-матриц.
  • дисплеи OLED очень чувствительны к воздействию влаги[7] .

Срок службы зелёного светодиода 130000 часов, красного — 50000 часов, синего — 15000 часов. Между сроком эксплуатации и яркостью изображения обратная зависимость: чем выше установлен порог яркости, тем меньше срок службы [8] . Главная проблема, которую в настоящее время решают производители экранов, состоит в том, что «красный» OLED и «зелёный» OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше, чем «синий» OLED. Это визуально искажает изображение, приводит к эффекту «выгорания» экрана.

Можно считать это временными трудностями становления новой технологии — «детскими болезнями», — поскольку разрабатываются новые долговечные люминофоры. Также растут мощности по производству матриц.

История [ править | править код ]

Французский учёный Андрэ Бернаноз (фр. André Bernanose ) и его сотрудники открыли электролюминесценцию в органических материалах в начале 1950-х, прикладывая переменный ток высокого напряжения к прозрачным тонким плёнкам красителя акридинового оранжевого и хинакрина. В 1960 году исследователи из компании Dow Chemical разрабатывали управляемые переменным током электролюминесцентные ячейки, используя легированный 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 1963 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 1974 году исследовали свойства бистабильного выключателя на основе меланина с высокой проводимостью во «включенном» состоянии. Этот материал испускал вспышку света во время включения.

В 1977 году другая группа исследователей сообщила о высокой проводимости в подобно окисленном и легированном йодом полиацетилене. В 2000 году Алан Хигер, Алан Макдиармид и Хидэки Сиракава получили Нобелевскую премию по химии за «открытие и исследование проводящих органических полимеров». Ссылок на более ранние открытия не было.

Первое диодное устройство на основе микромолекул было создано в 1980-х в компании Eastman Kodak Дэн Цинъюнем и Стивеном ван Слайком (англ. Steven Van Slyke ) (сейчас технический директор компании Kateeva) [9] . За изобретение OLED в 2014 году ученые вошли в шорт-лист лауреатов Нобелевской премии 2014 по химии [10] . В феврале 1999 года корпорации Sanyo Electric и Eastman-Kodak образовали альянс для разработки и продвижения на рынке OLED-дисплеев.

Первый светоизлучающий полимер — полифениленвинилен (англ. Poly(p-phenylene vinylene) ) — синтезировали в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета в 1989 году. В 1990 году в журнале Nature появилась статья учёных, в которой сообщалось о полимере с зелёной светимостью и «очень высоким КПД» [11] . В 1992 году была образована компания Cambridge Display Technolodgy (CDT) по производству полимерных светоизлучающих материалов. С этого времени начали параллельно развиваться два направления производства светодиодов: на основе микромолекул (sm-OLED) и полимеров (P-OLED).

Недавно [ когда? ] был разработан гибридный светоиспускающий слой, в котором используются непроводящие полимеры с примесью светоиспускающих проводящих молекул. Использование полимера даёт преимущества в механических свойствах без ухудшения оптических свойств. Светоиспускающие молекулы имеют ту же долговечность, как и в первоначальном полимере.

Технологические события [ править | править код ]

LG за счёт более доступной технологии четырёхцветного пикселя WRGB смогла раньше представить более широкий и доступный ассортимент OLED TV.

  • На выставке IFA 2013 LG анонсировала первый в мире 4K OLED-телевизор с диагональю 77 дюймов [17] .
  • На выставке CES 2013 Samsung представила 4,99-дюймовый Super AMOLED дисплей с разрешением 1080 p [18] и смартфон Samsung Galaxy S IV с гибким OLED-дисплеем [19] . Во второй половине 2014 года Samsung Display начала производство гибких панелей AMOLED.

Разработки Sony

  • На CES 2007 в Лас-Вегасе Sony представила 11-дюймовую (28 см, разрешение 960×540) и 27-дюймовую (68,5 см, разрешение HD в 1920×1080) модели, с контрастностью «миллион к одному» и полной толщиной 5 мм. Sony выпустила коммерческую версию этих мониторов (XEL-1) в Японии в декабре 2007 года.
  • 25 мая 2007 Sony представила 2,5-дюймовый (6,3 см) гибкий экран FOLED толщиной 0,3 миллиметра. Было продемонстрировано видео на согнутом экране.
  • 16 апреля 2008 Sony представила дисплей OLED толщиной 0,2 миллиметра и шириной 3,5-дюйма (9 см) с разрешением 320×200 пикселей и 11-дюймовый экран толщиной 0,3 мм с разрешением 960×540 пикселей.
  • В 2014 Sony заморозила производство и разработку собственных OLED-матриц, направив усилия на более коммерчески успешные 4K ULTRA HD LCD телевизоры [20] .
  • В 2017 году Sony представила линейку OLED-телевизоров с диагональю экрана 55, 65 и 77 дюймов, использующих матрицы производства LG. У флагманской модели Sony Bravia A1 дисплей с диагональю 55 дюймов содержит более 8 миллионов самосветящихся органических светодиодов [21] .
Читайте также:  Network device что это

Другие компании

Телефон Samsung X120 — первый телефон с OLED-экраном, 2004 г. [ источник не указан 87 дней ]

Смартфон Nokia N85, анонсированный в августе 2008 года и поступивший в продажу в октябре 2008 года — первый смартфон от финской компании с AM-OLED дисплеем.

Клавиатура «Оптимус Максимус» (Студия Лебедева), выпущенная в начале 2008 г. (прототипы), использует 48×48-пиксельные OLED-дисплеи (10,1×10,1 мм), встроенные в клавиши.

11 марта 2008 года GE Global Research продемонстрировала первый OLED, изготовленный в виде рулона [22] .

Chi Mei EL Corp of Tainan (Корпорация Тайнаня) продемонстрировала на конференции в Лос-Анджелесе (20-22 мая 2008 года) 25-дюймовые низкотемпературные прозрачные кремниевые OLED.

Epson в 2004 году выпустила 40-дюймовый дисплей.

Летом 2017 года специалистам корейского института передовых технологий KAIST удалось разработать дисплеи на органичных диодах, которые вплетаются в ткань [23] .

Производители и рынок продаж [ править | править код ]

Рынок OLED-дисплеев медленно, но уверенно растёт. Основные производители: Samsung (27 %), Pioneer (20 %), RiTdisplay (18 %), LG Display (18 %) [24] .

На сегодня коммерческие OLED-телевизоры на мировом рынке выпускаются компаниями LG [25] (первой начала продажи в Корее в феврале 2013 года, летом в США и Европе) [26] , Samsung [27] , Sony, Panasonic (с 2015 года), Toshiba, а также альянс компаний Matsushita Electric Industrial, Canon и Hitachi.

Ниже представлены самые известные производители матриц:

  • AU Optronics (англ.) русск. — краткое обозначение «B» например B101AW03, B156XW02, B173RW01
  • Chi Mei Optoelectronics (англ.) русск. — краткое обозначение «N» например N101L06-L02 Rev.C2, N156B6-L06 Rev.C1,
  • Chunghwa Picture Tubes — краткое обозначение «CLAA» например CLAA101NB03A,CLAA154WA05 V.1, CLAA156WB11
  • HannStar — краткое обозначение «HSD» например HSD089IFW1-A00, HSD101PFW2, HSD121PHW1
  • Hitachi — краткое обозначение «TX» например TX39D80VC1GAA, TX39D99VC1FAA, TX36D97VC1CAA 14.1"
  • Hos > (англ.) русск. — краткое обозначение «BT» например BT101IW03 V1, BT140GW01 V.2, BT156GW01 V.1
  • LG Philips — краткое обозначение «LP» например LP101WSA (TL)(B1), LP156WH2 (TL)(Q1), LP173WD1 (TL)(A1),
  • NEC — краткое обозначение «NL» например NL10276AC28-01A
  • Quanta Display (англ.) русск. — краткое обозначение «QD» например QD12TL02 REV01, QD14TL01 REV.03, QD15TL02 Rev.01
  • Samsung — краткое обозначение «LTN» например LTN101NT02-101, LTN156AT02, LTN173KT01
  • Sanyo-Torisan — краткое обозначение «TM» например TM150XG-22L04B
  • Sanyo-Torisan — LG mobile price in Pakistan
  • Toshiba Matsushita — краткое обозначение «LTD» например LTD121EXVV, LTD133EWMZ, LTD133EE10000
  • Unipac — краткое обозначение «UB» например UB141X01-2

Перспективы развития [ править | править код ]

Ожидается, что на смену OLED-дисплеям могут прийти более эффективные и экономичные дисплеи TMOS (Time-Multiplexed Optical Shutter, «оптический затвор с временным мультиплексированием») — технология, которая использует инерционность сетчатки человеческого глаза. [28]

Также идут разработки O-TFT (Organic TFT) — технологии органических транзисторов.

Основные направления исследований и разработок

Основные направления исследований разработчиков OLED-панелей, где на сегодняшний день есть реальные результаты:

PHOLED [ править | править код ]

PHOLED ( англ. ) (Phosphorescent OLED) — технология, являющаяся достижением Universal Display Corporation (UDC) совместно с Принстонским университетом и университетом Южной Калифорнии. Как и все OLED, PHOLED функционируют следующим образом: электрический ток подводится к органическим молекулам, которые испускают яркий свет. Однако, PHOLED используют принцип электрофосфоресценции, чтобы преобразовать до 100 % электрической энергии в свет [29] . К примеру, традиционные флуоресцентные OLED преобразовывают в свет приблизительно 25—30 % электрической энергии [3] .

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. Потенциальное использование PHOLED для освещения: можно покрыть стены гигантскими PHOLED-дисплеями. Это позволило бы всем комнатам освещаться равномерно, вместо использования лампочек, которые распределяют свет неравномерно по комнате. Или мониторы-стены или окна — удобно для организаций или любителей поэкспериментировать с интерьером.

Также к преимуществам PHOLED-дисплеев можно отнести яркие, насыщенные цвета, а также достаточно долгий срок службы [ какой? ] .

TOLED [ править | править код ]

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 читаемость 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 самолётов-истребителей).

По технологии TOLED также можно изготавливать многослойные устройства (например, SOLED) и гибридные матрицы (Двунаправленные TOLED TOLED делают возможным удвоить отображаемую область при том же размере экрана — для устройств, у которых желаемый объём выводимой информации шире, чем существующий).

FOLED [ править | править код ]

FOLED (Flexible OLED) — главная особенность — гибкость OLED-дисплея. Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны, и OLED-ячейки в герметичной тонкой защитной плёнке — 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).

SOLED [ править | править код ]

Stacked OLED — технология экрана от UDC (сложенные OLED). SOLED используют следующую архитектуру: изображение подпикселей складывается (красные, синие и зелёные элементы в каждом пикселе) вертикально вместо того, чтобы располагаться рядом, как это происходит в ЖК-дисплее или электронно-лучевой трубке.

В SOLED каждым элементом подпикселя можно управлять независимо. Цвет пикселя 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.

Passive/Active Matrix (AMOLED) [ править | править код ]

Каждый пиксель цветного OLED-дисплея формируется из трёх составляющих — органических ячеек, отвечающих за синий, зелёный и красный цвета.

В основе OLED — пассивные и активные матрицы управления ячейками.

Пассивная матрица представляет собой массив анодов, расположенных строками, и катодов, расположенных столбцами, каждое пересечение является OLED-диодом. Чтобы подать заряд на определённый органический диод, необходимо выбрать нужный номер катода и анода, на пересечении которых находится целевой пиксель, и пустить ток. Чем большее подано напряжение, тем ярче будет светимость пиксела. Используется в монохромных экранах с диагональю 2—3 дюйма (дисплеи сотовых телефонов, электронных часов, различные информационные экраны техники).

Активная матрица: как и в случае LCD-мониторов, для управления каждой ячейкой OLED используются транзисторы, запоминающие необходимую для поддержания светимости пикселя информацию. Управляющий сигнал подается на конкретный транзистор, благодаря чему ячейки обновляются достаточно быстро. Используется технология TFT (Thin Film Transistor) — тонкоплёночного транзистора. Создается массив транзисторов в виде матрицы, который накладывается на подложку прямо под органический слой дисплея. Слой TFT формируется из поликристального или аморфного кремния.

Органический светодиод (англ. organic light-emitting diode , сокр. OLED) — полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, эффективно излучающих свет при прохождении через них электрического тока.

Основное применение OLED-технология находит при создании устройств отображения информации (дисплеев).

Содержание

Принцип действия [ править | править код ]

Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкоплёночные 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 отдаёт электроны в эмиссионный слой, а анод забирает электроны из проводящего слоя или, другими словами, анод отдаёт 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 катоду, потому что в органических полупроводниках дырки обладают большей подвижностью, чем электроны. При рекомбинации электрон теряет энергию, что сопровождается излучением (эмиссией) фотонов 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 дырок и электронов не происходит.

Материалы и технологии [ править | править код ]

OLED-материалы делятся на микромолекулярные («small molecule» OLED), полимеры (Polymer Light Emitting Diodes — PLED) и гибриды первых двух видов [1] . Основная разница в производстве светодиодов — в способе нанесения светоизлучающих кристаллов на подложку. SM-OLED изготавливаются методом вакуумного напыления, PLED — струйной печатью (более простая и дешёвая технология) [2] . В конце 1990-х годов Universal Display Corporation (UDC) разработала фосфоресцирующие органические светодиоды, в которых слои дырок и электронов выполнены на основе растворимого в полимере фосфоресцирующего низкомолекулярного материала [3] . Применение PHOLED диодов увеличивает яркость панелей в четыре раза по сравнению с традиционными OLED.

В качестве материала анода обычно используется оксид индия, легированный оловом. Он прозрачен для видимого света и имеет высокую работу выхода, которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Катод часто изготовляют из металлов, таких как алюминий и кальций, так как они обладают низкой работой выхода, способствуя инжекции электронов в полимерный слой [4] .

Читайте также:  Curved glass screen что это

Применение [ править | править код ]

Дисплеи на органических светодиодах встраиваются в смартфоны (например, Samsung Galaxy (note 8, J5, S9), Oneplus 5t, Google Pixel 2 и др.), планшеты, электронные книги, цифровые фотоаппараты, автомобильные бортовые компьютеры, в OLED-телевизоры, выпускаются небольшие OLED-дисплеи для цифровых индикаторов лицевых панелей автомагнитол, карманных цифровых аудиопроигрывателей, умных часов, фитнес-браслетов (XIAOMI Mi Band, Fitbit Charge 2, Garmin Vivosport). Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями, с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени дисплеи, произведëнные по OLED-технологиям, с высокой вероятностью станут доминантными на рынке электроники.

В настоящее время OLED-технология применяется во многих узкоспециализированных разработках, например, для создания приборов ночного видения.

OLED может использоваться в голографии с высокой разрешающей способностью (volumetric display). 12 мая 2007 года на ЭКСПО-Лиссабон было представлено трёхмерное видео (потенциальное применение этих материалов).

Органические светодиоды используются как источники света. OLED находят применение как источники общего освещения (в ЕС — проект OLLA).

Преимущества и недостатки [ править | править код ]

  • меньшие габариты и вес,
  • сравнительно низкое энергопотребление при той же яркости изображения,
  • возможность создания гибких экранов,
  • возможность создания экранов с бо́льшим разрешением к размеру,

  • меньшие габариты и вес,
  • отсутствие необходимости в подсветке,
  • большие углы обзора — изображение видно без потери качества с любого угла,
  • мгновенный отклик (на несколько порядков быстрее, чем у ЖК) — по сути, полное отсутствие инерционности,
  • высокая контрастность,
  • возможность создания гибких экранов,
  • большой диапазон рабочих температур (от −40 до +70 °C [6] ) [1] .

Недостатки

  • малый срок службы диодов синего свечения;
  • как следствие первого, невозможность создания долговечных полноценных TrueColor-дисплеев;
  • неотработанность и, как следствие, дороговизна технологии по созданию больших и даже средних OLED-матриц.
  • дисплеи OLED очень чувствительны к воздействию влаги[7] .

Срок службы зелёного светодиода 130000 часов, красного — 50000 часов, синего — 15000 часов. Между сроком эксплуатации и яркостью изображения обратная зависимость: чем выше установлен порог яркости, тем меньше срок службы [8] . Главная проблема, которую в настоящее время решают производители экранов, состоит в том, что «красный» OLED и «зелёный» OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше, чем «синий» OLED. Это визуально искажает изображение, приводит к эффекту «выгорания» экрана.

Можно считать это временными трудностями становления новой технологии — «детскими болезнями», — поскольку разрабатываются новые долговечные люминофоры. Также растут мощности по производству матриц.

История [ править | править код ]

Французский учёный Андрэ Бернаноз (фр. André Bernanose ) и его сотрудники открыли электролюминесценцию в органических материалах в начале 1950-х, прикладывая переменный ток высокого напряжения к прозрачным тонким плёнкам красителя акридинового оранжевого и хинакрина. В 1960 году исследователи из компании Dow Chemical разрабатывали управляемые переменным током электролюминесцентные ячейки, используя легированный 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 1963 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 1974 году исследовали свойства бистабильного выключателя на основе меланина с высокой проводимостью во «включенном» состоянии. Этот материал испускал вспышку света во время включения.

В 1977 году другая группа исследователей сообщила о высокой проводимости в подобно окисленном и легированном йодом полиацетилене. В 2000 году Алан Хигер, Алан Макдиармид и Хидэки Сиракава получили Нобелевскую премию по химии за «открытие и исследование проводящих органических полимеров». Ссылок на более ранние открытия не было.

Первое диодное устройство на основе микромолекул было создано в 1980-х в компании Eastman Kodak Дэн Цинъюнем и Стивеном ван Слайком (англ. Steven Van Slyke ) (сейчас технический директор компании Kateeva) [9] . За изобретение OLED в 2014 году ученые вошли в шорт-лист лауреатов Нобелевской премии 2014 по химии [10] . В феврале 1999 года корпорации Sanyo Electric и Eastman-Kodak образовали альянс для разработки и продвижения на рынке OLED-дисплеев.

Первый светоизлучающий полимер — полифениленвинилен (англ. Poly(p-phenylene vinylene) ) — синтезировали в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета в 1989 году. В 1990 году в журнале Nature появилась статья учёных, в которой сообщалось о полимере с зелёной светимостью и «очень высоким КПД» [11] . В 1992 году была образована компания Cambridge Display Technolodgy (CDT) по производству полимерных светоизлучающих материалов. С этого времени начали параллельно развиваться два направления производства светодиодов: на основе микромолекул (sm-OLED) и полимеров (P-OLED).

Недавно [ когда? ] был разработан гибридный светоиспускающий слой, в котором используются непроводящие полимеры с примесью светоиспускающих проводящих молекул. Использование полимера даёт преимущества в механических свойствах без ухудшения оптических свойств. Светоиспускающие молекулы имеют ту же долговечность, как и в первоначальном полимере.

Технологические события [ править | править код ]

LG за счёт более доступной технологии четырёхцветного пикселя WRGB смогла раньше представить более широкий и доступный ассортимент OLED TV.

  • На выставке IFA 2013 LG анонсировала первый в мире 4K OLED-телевизор с диагональю 77 дюймов [17] .
  • На выставке CES 2013 Samsung представила 4,99-дюймовый Super AMOLED дисплей с разрешением 1080 p [18] и смартфон Samsung Galaxy S IV с гибким OLED-дисплеем [19] . Во второй половине 2014 года Samsung Display начала производство гибких панелей AMOLED.

Разработки Sony

  • На CES 2007 в Лас-Вегасе Sony представила 11-дюймовую (28 см, разрешение 960×540) и 27-дюймовую (68,5 см, разрешение HD в 1920×1080) модели, с контрастностью «миллион к одному» и полной толщиной 5 мм. Sony выпустила коммерческую версию этих мониторов (XEL-1) в Японии в декабре 2007 года.
  • 25 мая 2007 Sony представила 2,5-дюймовый (6,3 см) гибкий экран FOLED толщиной 0,3 миллиметра. Было продемонстрировано видео на согнутом экране.
  • 16 апреля 2008 Sony представила дисплей OLED толщиной 0,2 миллиметра и шириной 3,5-дюйма (9 см) с разрешением 320×200 пикселей и 11-дюймовый экран толщиной 0,3 мм с разрешением 960×540 пикселей.
  • В 2014 Sony заморозила производство и разработку собственных OLED-матриц, направив усилия на более коммерчески успешные 4K ULTRA HD LCD телевизоры [20] .
  • В 2017 году Sony представила линейку OLED-телевизоров с диагональю экрана 55, 65 и 77 дюймов, использующих матрицы производства LG. У флагманской модели Sony Bravia A1 дисплей с диагональю 55 дюймов содержит более 8 миллионов самосветящихся органических светодиодов [21] .

Другие компании

Телефон Samsung X120 — первый телефон с OLED-экраном, 2004 г. [ источник не указан 87 дней ]

Смартфон Nokia N85, анонсированный в августе 2008 года и поступивший в продажу в октябре 2008 года — первый смартфон от финской компании с AM-OLED дисплеем.

Клавиатура «Оптимус Максимус» (Студия Лебедева), выпущенная в начале 2008 г. (прототипы), использует 48×48-пиксельные OLED-дисплеи (10,1×10,1 мм), встроенные в клавиши.

11 марта 2008 года GE Global Research продемонстрировала первый OLED, изготовленный в виде рулона [22] .

Chi Mei EL Corp of Tainan (Корпорация Тайнаня) продемонстрировала на конференции в Лос-Анджелесе (20-22 мая 2008 года) 25-дюймовые низкотемпературные прозрачные кремниевые OLED.

Epson в 2004 году выпустила 40-дюймовый дисплей.

Летом 2017 года специалистам корейского института передовых технологий KAIST удалось разработать дисплеи на органичных диодах, которые вплетаются в ткань [23] .

Производители и рынок продаж [ править | править код ]

Рынок OLED-дисплеев медленно, но уверенно растёт. Основные производители: Samsung (27 %), Pioneer (20 %), RiTdisplay (18 %), LG Display (18 %) [24] .

На сегодня коммерческие OLED-телевизоры на мировом рынке выпускаются компаниями LG [25] (первой начала продажи в Корее в феврале 2013 года, летом в США и Европе) [26] , Samsung [27] , Sony, Panasonic (с 2015 года), Toshiba, а также альянс компаний Matsushita Electric Industrial, Canon и Hitachi.

Ниже представлены самые известные производители матриц:

  • AU Optronics (англ.) русск. — краткое обозначение «B» например B101AW03, B156XW02, B173RW01
  • Chi Mei Optoelectronics (англ.) русск. — краткое обозначение «N» например N101L06-L02 Rev.C2, N156B6-L06 Rev.C1,
  • Chunghwa Picture Tubes — краткое обозначение «CLAA» например CLAA101NB03A,CLAA154WA05 V.1, CLAA156WB11
  • HannStar — краткое обозначение «HSD» например HSD089IFW1-A00, HSD101PFW2, HSD121PHW1
  • Hitachi — краткое обозначение «TX» например TX39D80VC1GAA, TX39D99VC1FAA, TX36D97VC1CAA 14.1"
  • Hos > (англ.) русск. — краткое обозначение «BT» например BT101IW03 V1, BT140GW01 V.2, BT156GW01 V.1
  • LG Philips — краткое обозначение «LP» например LP101WSA (TL)(B1), LP156WH2 (TL)(Q1), LP173WD1 (TL)(A1),
  • NEC — краткое обозначение «NL» например NL10276AC28-01A
  • Quanta Display (англ.) русск. — краткое обозначение «QD» например QD12TL02 REV01, QD14TL01 REV.03, QD15TL02 Rev.01
  • Samsung — краткое обозначение «LTN» например LTN101NT02-101, LTN156AT02, LTN173KT01
  • Sanyo-Torisan — краткое обозначение «TM» например TM150XG-22L04B
  • Sanyo-Torisan — LG mobile price in Pakistan
  • Toshiba Matsushita — краткое обозначение «LTD» например LTD121EXVV, LTD133EWMZ, LTD133EE10000
  • Unipac — краткое обозначение «UB» например UB141X01-2

Перспективы развития [ править | править код ]

Ожидается, что на смену OLED-дисплеям могут прийти более эффективные и экономичные дисплеи TMOS (Time-Multiplexed Optical Shutter, «оптический затвор с временным мультиплексированием») — технология, которая использует инерционность сетчатки человеческого глаза. [28]

Также идут разработки O-TFT (Organic TFT) — технологии органических транзисторов.

Основные направления исследований и разработок

Основные направления исследований разработчиков OLED-панелей, где на сегодняшний день есть реальные результаты:

PHOLED [ править | править код ]

PHOLED ( англ. ) (Phosphorescent OLED) — технология, являющаяся достижением Universal Display Corporation (UDC) совместно с Принстонским университетом и университетом Южной Калифорнии. Как и все OLED, PHOLED функционируют следующим образом: электрический ток подводится к органическим молекулам, которые испускают яркий свет. Однако, PHOLED используют принцип электрофосфоресценции, чтобы преобразовать до 100 % электрической энергии в свет [29] . К примеру, традиционные флуоресцентные OLED преобразовывают в свет приблизительно 25—30 % электрической энергии [3] .

Читайте также:  360 Total security vs kaspersky free

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. Потенциальное использование PHOLED для освещения: можно покрыть стены гигантскими PHOLED-дисплеями. Это позволило бы всем комнатам освещаться равномерно, вместо использования лампочек, которые распределяют свет неравномерно по комнате. Или мониторы-стены или окна — удобно для организаций или любителей поэкспериментировать с интерьером.

Также к преимуществам PHOLED-дисплеев можно отнести яркие, насыщенные цвета, а также достаточно долгий срок службы [ какой? ] .

TOLED [ править | править код ]

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 читаемость 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 самолётов-истребителей).

По технологии TOLED также можно изготавливать многослойные устройства (например, SOLED) и гибридные матрицы (Двунаправленные TOLED TOLED делают возможным удвоить отображаемую область при том же размере экрана — для устройств, у которых желаемый объём выводимой информации шире, чем существующий).

FOLED [ править | править код ]

FOLED (Flexible OLED) — главная особенность — гибкость OLED-дисплея. Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны, и OLED-ячейки в герметичной тонкой защитной плёнке — 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).

SOLED [ править | править код ]

Stacked OLED — технология экрана от UDC (сложенные OLED). SOLED используют следующую архитектуру: изображение подпикселей складывается (красные, синие и зелёные элементы в каждом пикселе) вертикально вместо того, чтобы располагаться рядом, как это происходит в ЖК-дисплее или электронно-лучевой трубке.

В SOLED каждым элементом подпикселя можно управлять независимо. Цвет пикселя 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.

Passive/Active Matrix (AMOLED) [ править | править код ]

Каждый пиксель цветного OLED-дисплея формируется из трёх составляющих — органических ячеек, отвечающих за синий, зелёный и красный цвета.

В основе OLED — пассивные и активные матрицы управления ячейками.

Пассивная матрица представляет собой массив анодов, расположенных строками, и катодов, расположенных столбцами, каждое пересечение является OLED-диодом. Чтобы подать заряд на определённый органический диод, необходимо выбрать нужный номер катода и анода, на пересечении которых находится целевой пиксель, и пустить ток. Чем большее подано напряжение, тем ярче будет светимость пиксела. Используется в монохромных экранах с диагональю 2—3 дюйма (дисплеи сотовых телефонов, электронных часов, различные информационные экраны техники).

Активная матрица: как и в случае LCD-мониторов, для управления каждой ячейкой OLED используются транзисторы, запоминающие необходимую для поддержания светимости пикселя информацию. Управляющий сигнал подается на конкретный транзистор, благодаря чему ячейки обновляются достаточно быстро. Используется технология TFT (Thin Film Transistor) — тонкоплёночного транзистора. Создается массив транзисторов в виде матрицы, который накладывается на подложку прямо под органический слой дисплея. Слой TFT формируется из поликристального или аморфного кремния.

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, AMOLED. 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.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code