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?
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.
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.
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.
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.
В том, что OLED технология будет доминировать на рынке электроники, сомнений нет. Но пока этот инновационный способ отображения информации вынужден преодолевать большие трудности, связанные с необходимостью больших коммерческих вливаний. По этой причине некоторые компании значительно сократили расходы или вовсе прекратили финансирование исследований по созданию собственных OLED матриц. Например, Sony сделала ставку на производство LCD телевизоров с разрешением 4К, считая такой подход экономически оправданным.
Среди тех, кто не собирается сдаваться и продолжает улучшать качество дисплеев на органических светодиодах, фаворитами являются южнокорейские LG и Samsung. В ближайшем будущем эти компании рассчитывают снизить себестоимость OLED матриц и стать главными их поставщиками для других производителей электронной техники.
Уже сейчас можно наблюдать активное продвижение «умных» гаджетов с небольшими экранами. OLED часы, смартфоны, нетбуки находят своих покупателей, для которых переплата в 20-30% – ничто по сравнению с супер качественным изображением. Розничная цена OLED телевизора диагональю 55˝ на данный момент в 2-2,5 раза выше, чем LCD телевизора с такими же параметрами.
Насколько быстро OLED сможет взять верх – покажет время. Одно можно сказать с уверенностью – рынок OLED дисплеев будет прогрессировать с каждым годом.
Читайте так же
Технология OLED, предполагающая производство экранов на органических светодиодах, — далеко не новичок на рынке потребительской электроники. Мобильные телефоны, в которых в том или ином виде использовались OLED-дисплеи, выпускаются с 2001 года. Однако сегодня, когда OLED-телевизоры производства Samsung и LG всё чаще становятся ключевыми экспонатами различных выставок, интерес потребителей к этой технологии возрастает день ото дня, порождая всё новые и новые вопросы.
Так что же делает телевизор с экраном на органических светодиодах (OLED) лучше, чем телевизор с экраном на обычных светодиодах (LED) или с экраном на жидких кристаллах (LCD)? В чём преимущество технологии OLED? Есть ли у неё недостатки? Ответы на эти и другие вопросы мы постараемся изложить для вас понятным языком.
Аббревиатура LED означает «светодиод». Это маленькие твердотельные элементы, которые превращают движение электронов через полупроводник в световое излучение. В сравнении с лампами накаливания и флуоресцентными лампами светодиоды достаточно малы, однако излучаемый ими свет отличается большой яркостью. Впрочем, размер светодиода всё же недостаточно мал для того, чтобы использовать отдельный такой элемент для каждого пикселя телевизионной картинки – с этой точки зрения они, увы, великоваты. Поэтому светодиоды используются исключительно в виде подсветки в телевизорах с жидкокристаллическими экранами.
Аббревиатура OLED означает «органический светодиод». Говоря очень упрощённо, органические светодиоды производятся из специальных органических компонентов, которые подсвечиваются, когда через них проходит электричество. На первый взгляд может показаться, что разница между OLED и LED не так уж велика, однако органические светодиоды могут быть очень тонкими, маленькими и гибкими. На экране телевизора, который сделан на основе органических светодиодов, каждый отдельный пиксель высвечивается сам по себе, независимо от других.
В плане качества OLED-телевизоры превосходят LED/LCD-экраны практически по всем параметрам. Однако качество картинки – это не единственный показатель, общая картина гораздо более многогранна. Поэтому мы предлагаем вам по пунктам, шаг за шагом рассмотреть все параметры, которые следует учитывать при сравнении OLED- и LED-телевизоров.
Недавно представленные модели OLED-телевизоров способны передавать более широкую гамму цветов, чем LED/LCD-телевизоры. Говоря упрощённо, OLED-телевизоры способны воспроизводить более тонкие оттенки цветов из видимого спектра.
Несмотря на то, что технические параметры LED/LCD-телевизоров постоянно совершенствуются, технология OLED просто-таки выталкивает их на обочину в гонке показателей, характеризующих время отклика. Фактически, технология OLED предлагает самое быстрое время отклика по сравнению со всеми прочими телевизионными технологиями, используемыми на сегодняшний день. Таким образом, органический светодиод является неоспоримым победителем в этом забеге. Чем быстрее время отклика – тем меньше размывание движения, тем меньше на экране артефактов (вне зависимости от источника сигнала).
Способность дисплея идеально воспроизводить «глубокий» чёрный цвет является важнейшим фактором, обеспечивающим отличное качество изображения. Чем темнее на экране чёрный цвет – тем выше контрастность изображения и насыщеннее цветовая гамма (среди прочих параметров), что в свою очередь делает изображение более реалистичным и завораживающим. Если говорить о сравнении качества отображения чёрного цвета, то здесь OLED-технология является бесспорным чемпионом.
LED-дисплей – это дисплей, в котором используется светодиодная подсветка жидкокристаллической панели. Даже при использовании современных технологий затемнения, затемняющих светодиоды, которым не нужно светить на полную мощность, LED-телевизоры не справляются с задачей воспроизведения тёмно-чёрного цвета. К тому же они страдают от некоторого непроизвольного свечения по краям.
Телевизоры на органических светодиодах не подвержены воздействию ни одной из указанных выше проблем. Если на OLED-пиксель не поступает электричество, он не излучает абсолютно никакого свечения и соответственно остаётся чёрным, как антрацит.
(с небольшим отрывом)
Если говорить о яркости, то здесь LED-телевизоры имеют пусть и небольшое, но преимущество. Светодиоды являются идеальными источниками излучения чрезвычайно яркого света. Экран OLED-телевизора может также быть весьма ярким. Однако регулярные включения органического светодиода, формирующего пиксель, на максимальную яркость не только сокращают срок жизни данного пикселя, но и увеличивают период времени, который необходим для возвращения данного пикселя в режим чёрного цвета.
На данный момент это довольно сложный вопрос для обсуждения, поскольку OLED-телевизоры, продающиеся в супермаркетах электроники, являются телевизорами с изогнутыми экранами. Поэтому, несмотря на тот факт, что OLED-телевизоры по идее должны предложить нам идеальный угол обзора исходя из того факта, что органические светодиоды всё же излучают свет, а не пытаются его блокировать (как это происходит в LED/LCD моделях), изогнутость экрана имеет свои нюансы, обуславливающие ряд сложностей. Прежде всего, сторона, которая изогнута по направлению от внеосевого зрителя, будет менее видимой, чем сторона, изогнутая по направлению к этому зрителю. Во-вторых, изогнутость экрана приводит к тому, что его антибликовое покрытие может несколько изменять оттенки цветов картинки при её просмотре с острых углов. Но даже с учётом всего сказанного выше технология OLED всё же находится в более выигрышной позиции по данным показателям и является неоспоримым победителем.
(по состоянию на 2014 год)
Однажды (мы надеемся, что нам не придётся очень долго ждать этого дня) каждый из нас сможет свободно мечтать об обладании 80-дюймовым OLED-телевизором. Но сегодня, увы, наши мечты имеют ограничение в 55 дюймов. В то же время корпорация Sharp производит LED/LCD TV телевизоры с диагональю экрана 90 дюймов – этаких мамонтов телевизионного мира (если говорить о размерах), которые можно купить уже сегодня, хотя их цена столь же высока, как и цены на OLED-модели.
Откровенно говоря, тот факт, что размеры экранов OLED-телевизоров, несмотря на все трудности и проблемы, с которыми столкнулось производство на начальном этапе, выросли до 55 дюймов, уже является весьма показательным. Однако сегодня, когда 55-дюймовый OLED-дисплей стал реальностью, очень даже возможно, что продвижение к покорению новых высот в плане размеров экранов пойдёт более быстрыми темпами.
Панели на органических светодиодах необычайно тонкие и при этом не требуют никакой дополнительной подсветки. А стало быть, исходя из этого, OLED-телевизор, как правило, легче и значительно тоньше своего собрата — LED/LCD телевизора. Кроме того, OLED-телевизор потребляет меньше электроэнергии, что делает его использование более эффективным.
Данный раздел мы писали с огромной неохотой. Во-первых, потому что «выгорание» — это не совсем правильный термин (это лишь ухудшение качества), и во-вторых, потому что большинство пользователей не столкнётся с данной проблемой.
С эффектом, который получил название «выгорание экрана», мы впервые столкнулись в те времена, когда телевизоры были громоздкими ящиками, в основе которых лежала электронно-лучевая трубка. В те времена длительное отображение на экране такого телевизора статичной картинки приводило к «выгоранию» её контуров на экране. Однако на самом деле это происходило из-за того, что длительное, непрерывное свечение фосфорного покрытия задней стенки телевизионного экрана приводило к тому, что это самое покрытие быстро изнашивалось, что, собственно, и было причиной появления на экране как бы выгоревшей картинки. Мы думаем, что этот эффект следовало бы назвать как-то иначе. Но, как говорится, «маємо те, що маємо».
Плазменные и OLED панели подвержены той же проблеме, поскольку компоненты, излучающие свет, со временем изнашиваются. Если держать тот или иной пиксель включённым в течение длительных промежутков времени, его свечение начнёт тускнеть раньше отведённых ему сроков жизни и определённо раньше других пикселей, менее используемых. Что, в общем-то, создаст определённые проблемы для всего экрана. Впрочем, в реальности мало кто из зрителей может столкнуться с этой проблемой. Вы ведь не будете специально «насиловать» свой телевизор, чтобы эта проблема случилась? Даже «ярлычок» в виде графического логотипа, используемый большинством телеканалов, время от времени исчезает с экрана, давая создающим его пикселям необходимое время для отдыха, что поможет избежать выгорания. Для того чтобы эта проблема возникла, вам придётся смотреть канал «СТБ» круглые сутки, дни и ночи напролёт, на протяжении многих недель, на максимальном уровне яркости. Но даже и это не обязательно приведёт к тому, что логотип канала «выжжет» формирующие его пиксели.
Но раз уж такая проблема потенциально существует, её следует упомянуть. И поскольку LED/LCD телевизоры не подвержены выгоранию, именно они и выигрывают по данному показателю технически.
В настоящее время, если вы захотите приобрести себе OLED-телевизор, он обойдётся вам либо в 9 000 долларов (модель производства Samsung), либо в 15 000 долларов (модель от LG). Будет удивительно, если в течение ближайших месяцев LG не снизит цену на свой OLED-телевизор. Но в любом случае, даже 9 000 долларов это слишком большая цена за телевизор. И даже при том, что вы можете потратить значительную сумму денег на приобретение телевизора с большим экраном, подавляющее количество телевизоров с диагональю 55-65 дюймов обойдётся вам примерно вдвое дешевле (и это как минимум), чем OLED-телевизор. Таким образом, если вопрос доступности по деньгам является для вас ключевым фактором при выборе телевизора, то наиболее оптимальным вариантом для вас будет покупка LED/LCD-модели. И, скорее всего, такая ситуация с ценами сохранится как минимум в течение нескольких ближайших лет.
(по состоянию на 2014 год)
Если говорить о сроках жизни OLED-телевизоров, то в виду относительной молодости данной технологии давать какие-либо чёткие ответы достаточно сложно. Однако мы можем делать некоторые предположения, которые основаны на том факте, что компонент, используемый в органическом светодиоде для передачи голубого света, обладает относительно небольшим сроком жизни. И это даёт некоторый повод для беспокойства, поскольку при ухудшении качества передачи одного цвета пострадает вся гамма. Компания Samsung, похоже, пытается решить данную проблему, используя «голубой пиксель», вдвое превышающий размеры других цветовых пикселей, и снижая подаваемое на этот пиксель напряжение. Компания LG использует белые суб-пиксели и устанавливает цветовые фильтры над ними, чтобы получить желаемые красный, зелёный и голубой цвета. Возможно, эти ухищрения принесут свой результат, однако лишь время и широкое использование OLED-телевизоров смогут показать, насколько высокий запас прочности имеет экран на органических светодиодах и сколько лет он сможет проработать. Исходя из этого, мы решили присудить звание победителя в этом параметре LED/LCD-телевизорам, поскольку сроки их жизни более-менее известны и являются вполне приемлемыми.
По качеству изображения OLED-телевизор совершенно не оставляет никаких шансов на победу LED/LCD. На то же самое способна и плазма, если уже на то пошло. Однако если главным для вас является именно качество изображения, вам придётся пойти на множество компромиссов. Вам придётся смириться с ограничением размеров экрана в 55 дюймов, в то время как ваши соседи будут хвалиться новым 70-дюймовым телевизором. Вам придётся смириться с тем фактом, что купленный сегодня за сумасшедшие деньги OLED-телевизор через несколько лет будет стоить намного дешевле. Вам придётся смириться с тем фактом, что вы не сможете повесить свой телевизор на стену, в то время как те люди, которые дорастут до покупки своей первой OLED-модели через каких-то два года смогут стать обладателями гораздо более тонкого телевизора, который будет просто таки сливаться с интерьером их гостиной. И, наконец, вам придётся сдерживать свои эмоции, стараясь не думать о том, что ваш телевизор может не протянуть и десяти лет.
Таким образом, встаёт главный вопрос: если всё же деньги для вас не проблема, стоит ли покупать OLED-телевизор уже сегодня, или всё же лучше подождать несколько лет?
OLED - аббревиатура, которая используется и в отношении телевизоров высокого класса. Поэтому любителям домашних развлечений важно знать, что именно она обозначает. Подобная технология представляет собой следующий этап развития устройств визуального отображения, которая, наконец, достигла стоимости, когда средний потребитель может себе ее позволить. Она предлагает лучшее качество изображения (более глубокие черные и более яркий белый цвета), более низкое энергопотребление и меньшее время отклика, чем традиционные телевизоры.
Так почему же не все знают, что это такое? OLED-телевизоры непомерно дороги, и в течение очень долгого времени только две компании, LG и Panasonic, использовали подобную технологию в своих панелях. К счастью, сегодня все меняется. Sony - один из первых разработчиков подобной технологии, в 2017 году возвратился в игру с новой версией приемника телевизионного сигнала Bravia A1E.
Так что это такое - телевизоры OLED? Оправдывают ли они свою стоимость? И каковы их преимущества?
Во всем. Хотя аббревиатуры почти одинаковые, процессы создания изображения у них совершенно разные.
Что такое OLED-телевизор? Это матрица из органических светоизлучающих диодов. Органическая часть относится к углеродной пленке, которая находится внутри панели перед стеклянным экраном. OLED-матрицы при прохождении электрического тока излучают свой собственный свет, а ячейки ЖК-дисплея требуют наличия внешнего источника, такого как фоновая подсветка, которая и обеспечивает яркость изображения. Это отличает жидкокристаллические экраны от их светодиодных вариантов. Традиционный ЖК-дисплей имеет подсветку (флуоресцентный свет с холодным катодом или CCFL), которая является однородной по всей задней части экрана.
Таким образом, для создания черного или белого изображения используется освещение одной и той же яркости. Это уменьшает число «горячих точек» или областей сверхъяркого света. Ведь фактический источник, освещающий их, является однородным.
Несколько лет назад инженеры таких компаний, как Samsung и Sony, представили в качестве подсветки светодиодную матрицу. Если определенная часть экрана является черной, то светодиоды позади нее можно отключить, чтобы она выглядела более темной.
Это лучшее решение, чем CCFL. Но у него все еще есть свои недостатки. Поскольку находится за ЖК-дисплеем, подсветка не полностью синхронизирована с пикселем перед ней. Результатом является эффект, называемый «ореолом». При его возникновении излучение светодиодов ярких участков изображения проникает в темные области.
Это отличает OLED от жидкокристаллических дисплеев со светодиодной подсветкой. У них пиксели сами по себе являются источниками света. Поэтому когда они должны быть черными, их можно полностью отключить, не полагаясь на фоновое освещение.
В результате черный цвет выглядит необычно темным, а когда это совмещается с яркостью белых панелей OLED, которую только можно достичь, получается фантастически яркое и контрастное изображение.
Практически единственные последовательные производители OLED-телевизоров на планете, LG и Panasonic, для описания того, как самонастраивающиеся пиксели полностью выключаются при воспроизведении черного, обеспечивая «абсолютную», а не «относительную» глубину, любят использовать термин «бесконечный контраст». Он описывает только то, насколько темнее может быть один пиксель по сравнению с самым ярким участком на экране.
В течение многих лет долговечность OLED-панелей подвергалась сомнению, а производственные линии не приносили прибыль из-за высоких показателей отказов. Но поскольку такие компании, как LG, вложили в технологию огромные средства, она стала доступнее, хотя и по-прежнему намного дороже конкурирующих решений.
Преимущества OLED выходят за рамки простого статического качества изображения благодаря отзывчивости и плавности самого дисплея. Это означает, что геймерам и любителям домашних кинотеатров OLED безусловно понравится. Светодиодный экран поддерживает частоту обновления до 0,001 мс, что примерно в 1000 раз быстрее стандартной ЖК-панели со светодиодной подсветкой, а также превосходят неиспользующуюся сегодня плазменную технологию.
И поскольку источник освещения, который они используют, стал крошечным, глубина экрана уменьшилась соответствующим образом. Это означает, что телевизоры с OLED-дисплеем имеют необычайно глубокие черные и яркие белые пики, улучшенную цветопередачу, а также обеспечивают плавное отображение движения - и все это в форм-факторе, который составляет всего несколько миллиметров в глубину.
Углы обзора OLED-экранов прекрасны. Даже при просмотре под большим углом изображение остается незыблемым, цвета - сочными, а контраст - великолепным.
В сотовых телефонах и других портативных устройствах часто используются экраны AMOLED. AM здесь означает «активную матрицу» и представляет способ адресации дисплея электроникой устройства. Это просто другой способ запуска OLED-экрана, который лучше подходит для передачи движения (например, видео). Каждый пиксель у них может быть адресован индивидуально, что и требуется в телевизоре.
ЖК-мониторы с активной матрицей назывались TFT LCD. Сегодня это особо не указывается, потому что каждый выпускаемый жидкокристаллический дисплей телефона, планшета, телевизора и т. д. снабжен активной матрицей. Та же идея заложена и в светодиодных панелях. OLED-телевизоры являются своего рода активной матрицей.
Панели с органическими светодиодами появились на рынке в 2012-м, и многие годы различные производители занимаются их изготовлением. Раньше OLED-экраны выпускались только «Самсунгом» и LG. Но первая из этих южнокорейских компаний отказалась от этой идеи по соображениям высокой стоимости и сложности технологии, и в ближайшее время не собирается повторно возобновлять производство.
Телевизоры LG OLED TV стабильно выпускаются в течение последних нескольких лет. В 2016-м эта компания представила 4 линейки продуктов с OLED-панелями - G6, E6, C6 и B6. А в 2017 году она выпустила 5 моделей - G7, E7, C7, B7 и полностью новый телевизор LG OLED 65” W7 с невероятно тонким экраном и звуковой панелью Dolby Atmos.
Сегодня, к счастью, LG не совсем одинока на рынке. Компания Panasonic выпустила свой первый OLED-комплект TX-65CZ950 и продолжила впечатляющим модельным рядом других телевизоров.
Последним, но не менее важным конкурентом является новый (или старый?) соперник Sony - модель Bravia A1E, которая выглядит просто невероятно.
Трехмерное изображение, возможно, потеряло свою привлекательность в качестве телевизионной функции, но это не мешает производителям продолжать включать его поддержку в свои модели высокого класса.
Компании LG и Panasonic включили 3D в качестве функции своих OLED-телевизоров выпуска 2016 года. И в большинстве случаев это пассивная разновидность, что означает более дешевые очки и меньшее мерцание экрана.
Недостатком пассивного 3D является падение разрешения. Но, к счастью, почти все OLED-комплекты теперь оборудуются UHD-дисплеем, количества пикселей которого достаточно, чтобы не испытывать какого-либо дискомфорта. Телевизоры LG OLED моделей 2017 года не поддерживают трехмерное изображение, но вряд ли это решение разочарует многих.
Светодиодные экраны определенно становятся дешевле, но их все еще сложно назвать доступными. Цены на самые недорогие телевизоры LG OLED устанавливаются на уровне 1800 долларов США. Техника Panasonic обойдется еще дороже.
Нехватка телевизоров OLED TV на рынке означает, что небольшое количество производителей более или менее свободно устанавливает ту цену, которую пожелает. Падение стоимости не предвидится, пока не появится большее число конкурентов.
Тем не менее обычно, когда одна компания начинает двигаться вперед, остальные быстро ее догоняют. Цены должны снизиться, когда изготовители решат проблемы производственной линии, и увеличится спрос на эту феноменальную технологию.
Сегодня уже очевидно, что OLED-телевизоры - это такая технология, которая, даже после нескольких лет интенсивной разработки, для производителей все еще остается достаточно сложной и дорогой. То, что она существует так долго и все еще не вышла на уровень массового производства, заставляет многих думать об отсутствии у нее будущего.
Вполне очевиден тот факт, что компании до сих пор не отказались от OLED. Это означает обратное. Технология далека от забвения. Но после стольких лет попыток заставить ее эффективно работать, трудно поддерживать надежду на то, что она когда-нибудь станет действительно доступной.
Однако дороговизна OLED не означает, что производители не способны ее улучшить. Цену 1800 долларов США нельзя назвать бюджетной, и тем более 8000 $ за 65“ OLED-телевизор LG OLED65W7, но это намного дешевле той стоимости дисплеев подобного типа, которая была всего несколько лет назад. Если эта тенденция сохранится, то можно надеяться на то, что через пару лет технология станет доминирующей. Хотя пока еще она остается уделом немногочисленных энтузиастов.
Принцип действия
Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров. При подаче на анод положительного относительно катода напряжения, поток электронов протекает через прибор от катода к аноду. Таким образом катод отдает электроны в эмиссионный слой, а анод забирает электроны из проводящего слоя, или другими словами анод отдает дырки в проводящий слой. Эмиссионный слой получает отрицательный заряд, а проводящий слой положительный. Под действием электростатических сил электроны и дырки движутся навстречу друг к другу и при встрече рекомбинируют. Это происходит ближе к эмиссионному слою, потому что в органических полупроводниках дырки обладают большей подвижностью, чем электроны. При рекомбинации происходит понижение энергии электрона которое сопровождается выделением (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным. Прибор не работает при подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения. В этом случае дырки движутся к аноду, а электроны в противоположном направлении к катоду, и рекомбинации не происходит.
В качестве материала анода обычно используется оксид индия легированный оловом. Он прозрачный для видимого света и имеет высокую работу выхода, которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Для изготовления катода часто используют металлы, такие как алюминий и кальций, так как они обладают низкой работой выхода, способствующей инжекции электронов в полимерный слой.
Классификация по способу управления
Существуют два вида OLED-дисплеев - PMOLED и AMOLED. Разница заключается в способе управления матрицей - это может быть либо пассивной матрицей (PM) или активной матрицей (AM).
В PMOLED -дисплеях используются контроллеры развертки изображения на строки и столбцы. Чтобы зажечь пиксель, необходимо включить соответствующую строку и столбец: на пересечении строки и столбца пиксель будет излучать свет. За один такт можно заставить светиться только один пиксель. Поэтому чтобы заставить светиться весь дисплей, необходимо очень быстро подать сигналы на все пиксели путем перебора всех строк и столбцов. Как это делается в старых ЭЛТ (электроно-лучевых трубках).
Дисплеи на базе PMOLED получаются дешевыми, но из-за необходимости строчной развертки изображения не возможно получить дисплеи больших размеров с приемлемым качеством изображения. Обычно размеры PMOLED-дисплеев не превышают 3" (7,5 см)
В AMOLED
-дисплеях каждый пиксель управляется напрямую, поэтому они могут быстро воспроизводить изображение. Размеры AMOLED-дисплеев могут иметь большие размеры и на сегодня уже созданы дисплеи с размером 40" (100 см). Производство AMOLED-дисплеев дорогое из-за сложной схемы управления пикселями, в отличие от PMOLED-дисплеев, где для управления достаточно простого контроллера.
Классификация по светоизлучающему материалу
В настоящее время в основном развиваются две технологии, показавшие наибольшую эффективность. Различаются они используемыми органическими материалами это микромолекулы (sm-OLED) и полимеры (PLED), последние делятся на просто полимеры, полимерорганические соединения (POLED), и фосфоресцирующие(PHOLED). О последних немного по подробнее. PHOLED используют принцип электрофосфоресценции, чтобы преобразовать до 100 % электрической энергии в свет. К примеру, традиционные флуоресцентные OLED преобразовывают в свет приблизительно 25-30 % электрической энергии. Из-за их чрезвычайно высокого уровня эффективности энергии, даже по сравнению с другим OLED, PHOLED изучаются для потенциального использования в больших дисплеях типа телевизионных мониторов или экранов для потребностей освещения. Интересно, что технология OLED способна значительно повысить качество LCD панелей, поскольку перспективной технологией подсветки для них является технология PHOLED (PHosphorescent Organic Light Emitting Diode). По данным компании Universal Display Corporation применение PHOLED диодов увеличивает яркость панелей в четыре раза.
Схемы цветных OLED дисплеев
Первыми появились OLED дисплеи на основе микромолекул, однако они оказались слишком дорогостоящими, поскольку изготавливались с помощью вакуумного напыления.
Первый шаг к созданию полимерных дисплеев был сделан в 1989 году, когда ученым Кембриджского университета удалось синтезировать особый полимер – полифениленвинилен. Дисплеи этого типа могут быть получены путем нанесения полимерных материалов на основу специальным струйным принтером. Иногда такие дисплеи называют LEP (Light-Emitting Polymer). Основа может быть гибкой с радиусом изгиба 1 см и менее.
Однако на сегодняшний день по сроку службы и эффективности приборы на основе микромолекул опережают приборы LEP. Сравнительные характеристики долговечности и эффективности излучения для двух технологий OLED дисплеев приведены ниже.
Существуют три схемы цветных OLED дисплеев:
* схема с раздельными цветными эмиттерами;
* схема WOLOD+CF (белые эмиттеры + цветные фильтры);
* схема с конверсией коротковолнового излучения.
Самый простой и привычный вариант – обычная трехцветная модель, которая в технологии OLED называется моделью с раздельными эмиттерами. Три органических материала излучают свет базовых цветов – R, G и B. Этот вариант самый эффективный с позиции использования энергии, однако, на практике оказалось довольно сложно подобрать материалы, которые будут излучать свет с нужной длиной волны, да еще с одинаковой яркостью.
Второй вариант реализуется гораздо проще. Он использует три одинаковых белых эмиттера, которые излучают через цветные фильтры, однако он значительно проигрывает по эффективности использования энергии первому варианту, поскольку значительная часть излученного света теряется в фильтрах.
В третьем варианте (CCM – Color Changing Media) применяются голубые эмиттеры и специально подобранные люминесцентные материалы для преобразования коротковолнового голубого излучения в более длинноволновые – красный и зеленый. Голубой эмиттер, естественно, излучает «напрямую». У каждого из вариантов есть свои достоинства и недостатки:
Другие виды OLED дисплеев
TOLED
- прозрачные светоизлучающие устройства TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) - технология, позволяющая создавать прозрачные (Transparent) дисплеи, а также достигнуть более высокого уровня контрастности.
Прозрачные TOLED-дисплеи: направление излучения света может быть только вверх, только вниз или в оба направления (прозрачный). TOLED может существенно улучшить контраст, что улучшает читабельность дисплея при ярком солнечном свете.
Так как TOLED на 70 % прозрачны при выключении, то их можно крепить прямо на лобовое стекло автомобиля, на витрины магазинов или для установки в шлеме виртуальной реальности… Также прозрачность TOLED позволяет использовать их с металлом, фольгой, кремниевым кристаллом и другими непрозрачными подложками для дисплеев с отображением вперед (могут использоваться в будущих динамических кредитных картах). Прозрачность экрана достигается при использовании прозрачных органических элементов и материалов для изготовления электродов.
За счёт использования поглотителя с низким коэффициентом отражения для подложки TOLED-дисплея контрастное отношение может на порядок превзойти ЖКИ (мобильные телефоны и кабины военных самолетов-истребителей). По технологии TOLED также можно изготавливать многослойные устройства(например SOLED) и гибридные матрицы (Двунаправленные TOLED TOLED делает возможным удвоить отображаемую область при том же размере экрана - для устройств, у которых желаемый объём выводимой информации шире, чем существующий).
FOLED (Flexible OLED)
- главная особенность - гибкость OLED-дисплея (Демонстрация гибкого OLED-дисплея от SONY). Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны, и OLED-ячеек и герметичной тонкой защитной пленки - с другой. Преимущества FOLED: ультратонкость дисплея, сверхнизкий вес, прочность, долговечность и гибкость, которая позволяет применять OLED-панели в самых неожиданных местах. (Раздолье для фантазии - область возможного применения OLED весьма велика).
Staked OLED
- принципиально новое решение от UDC – Staked OLED, сложенные OLED-устройства. Основной особенностью новой технологии является размещение R-ячеек (G-, B-) в вертикальной (последовательно), а не в горизонтальной (параллельно) плоскости, как это происходит в ЖКИ-дисплее или электронно-лучевой трубке. В SOLED каждым элементом подпиксела можно управлять независимо. Цвет пиксела может быть отрегулирован при изменении тока, проходящего через три цветных элемента (в нецветных дисплеях используется модуляция ширины импульса). Яркостью управляют, меняя силу тока. Преимущества SOLED: высокая плотность заполнения дисплея органическими ячейками, посредством чего достигается хорошее разрешение, а значит, высококачественная картинка.(В SOLED-дисплеях в 3 раза улучшено качество изображения в сравнении с ЖКИ и ЭЛТ).
Преимущества в сравнении c LCD-дисплеями
* меньшие габариты и вес
* отсутствие необходимости в подсветке
* отсутствие такого параметра как угол обзора - изображение видно без потери качества с любого угла
* мгновенный отклик (на порядок ниже, чем у LCD) - по сути полное отсутствие инерционности
* более качественная цветопередача (высокий контраст)
* более низкое энергопотребление при той же яркости
* возможность создания гибких экранов
Яркость. OLED дисплеи обеспечивают яркость излучения от нескольких кд/м2 (для ночной работы) до очень высоких яркостей - свыше 100 000 кд/м2, причем их яркость может регулироваться в очень широком динамическом диапазоне. Так как срок службы дисплея обратно пропорционален его яркости, для приборов рекомендуется работа при более умеренных уровнях яркости до 1000 кд/м2. При освещении LCD-дисплея ярким лучом света появляются блики, а картинка на OLED-экране останется яркой и насыщенной при любом уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).
Контрастность. Здесь OLED также лидер. OLED-дисплеи обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD 1300:1[источник не указан 71 день], CRT 2000:1)
Углы обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения.
Энергопотребление. Энергопотребление OLED дисплеев в полтора раза ниже, чем LCD. Энергопотребление PHOLED(англ.) ещё ниже.
Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени человечество увидит расцвет данной технологии.
Но технология не стоит на месте и впереди новое поколение OLED
Светодиоды на основе квантовых точек. Сразу отметим, что сильными сторонами QDLED-устройств (Quantum Dot LED - светодиод на квантовых точках) являются высокая яркость, невысокая стоимость производства, широкий диапазон цветов. Уже почти сразу после изобретения нового типа светодиодов им предрекают отличные перспективы стать основой для дисплеев мобильных аппаратов («наладонников», мобильных телефонов и пр.), и даже крупноформатных телевизионных панелей.
Под квантовой точкой ученые подразумевают особую полупроводниковую структуру, которая ограничивает движение электронов сразу в трех измерениях. Применительно к светодиодам на квантовых точках использовалась следующая вариация: селенид кадмия образует «ядро», а в качестве ограничивающей «оболочки» выступает сульфид цинка. Главными «действующими лицами» в данном случае являются электроны, которые при переходе с высокого энергетического состояния на более низкое испускают фотоны, за счет чего и образуется свечение точки. Довольно прост и механизм изменения цвета свечения светодиода - необходимо лишь изменить размеры квантовой точки, что приводит к изменению и длины волны света. Таким образом, рассчитав необходимые размеры полупроводниковой структуры возможно создать светодиоды красного, оранжевого, желтого, или зеленого цветов. Еще одним преимуществом устройств высочайшая яркость - до 9000 Кд/кв. м. К примеру, яркость современных дисплеев не превышает значения в 500 Кд/кв. м. То есть разработка позволяет повысить соответствующий параметр на порядок. Более того, технология позволяет легко повысить яркость светодиодов - всего лишь формированием нескольких квантовых точек.
В конце выкладываю видео для сравнения свойств TFT и OLED дисплеев.
OLED-дисплеи в мобильных устройствах становятся все более и более популярными. Когда-то их использовали в основном флагманские модели Samsung, теперь же эта технология используется как в более дешевых Galaxy, так и в смартфонах других производителей — например, Meizu, Xiaomi, Huawei, Lenovo и OnePlus. Многочисленные слухи указывают на то, что OLED-панель получит и следующий топовый iPhone — впервые в истории бренда. И IPS LCD, и AMOLED-дисплеи сейчас используются как в недорогих, так и во флагманских моделях. В чем же причина популярности OLED, которая растет все больше и больше?
Для тех, кто еще не знает, чем отличаются OLED- и LCD-дисплеи , мы и подготовили эту статью. И у той, и у другой технологии есть свои преимущества и недостатки, и при выборе смартфона стоит учитывать то, какая панель установлена под его защитным стеклом.
Экран — это пожалуй, главный компонент любого современного смартфона. Мы совершаем голосовые вызовы все меньше и меньше, но все больше и больше пользуемся своими карманными девайсами для серфинга в сети, съемки фото и видео, а также общения в мессенджерах. То есть на экран мобильника мы смотрим практически все время, когда он у нас в руках.
Жидкокристаллические экраны были изобретены много лет назад. LCD-панели используют свет жидких кристаллов, которые к тому же подсвечиваются с помощью отдельной системы небольших ламп. LCD-экраны устанавливаются в компьютерные мониторы, телевизоры, камеры и многие другие устройства.
В смартфонах используют два типа LCD-панелей — TFT LCD и IPS LCD. Первые встречаются все реже и реже — они проигрывают LCD по всем параметрам кроме себестоимости.
IPS LCD потребляют немного энергии и отлично ведут себя под солнцем. Первое и, пожалуй, главное отличие от OLED, которое сразу же бросается в глаза при сравнении — заметно более низкий уровень контрастности. В результате черный цвет на LCD-экране будет светлее и бледнее, чем на OLED-экране.
LCD выигрывает в части более точного отображения оттенков, но довольно часто производители плохо калибруют экраны своих устройств. В результате дисплей может вместо чисто белого цвета отображать очень бледный красный или очень бледный синий оттенок.
Стоит отметить, что в будущем на рынке могут появиться смартфоны с жидкокристаллическими экранами QLED-типа. Такие экраны немного толще из-за дополнительного слоя, который и отличает их от LCD, но выглядят куда привлекательнее. Для их использования в небольших мобильных девайсах, однако, инженерам придется решить еще много проблем.
OLED-дисплеи используют светодиоды особого типа, которые испускают гораздо больше света и не нуждаются в отдельной системе подсветки. Благодаря этому темные участки экрана становятся гораздо более выраженными и глубокими, а светлые по сравнению с ними кажутся более насыщенными и яркими.
Кроме того, отсутствие необходимости в лампах подсветки делает OLED-дисплеи более тонкими по сравнению с LCD — в них нет целого слоя, который отвечает за освещение пикселей.
OLED-экраны также делятся на две категории — PMOLED и AMOLED. В основном мы слышим только о последних, так как PMOLED в смартфонах, телевизорах и других дорогих массовых устройствах не используются.
Панели, произведенные с использованием технологии PMOLED, очень дешевы, так как в них применяются пассивные матрицы, но не подходят для отображения сложных картинок. Сейчас PMOLED-экраны можно встретить, к примеру, в недорогих фитнес-трекерах. Такие панели не могут быть крупнее трех дюймов в диагонали.
AMOLED-панели похожи на PMOLED, но отличаются использованием активной матрицы, благодаря чему они отлично справляются с отображением сложных картинок и быстрой их сменой. Ограничений по размеру у AMOLED-экранов нет — они используются как в умных часах (например, в Apple Watch), так и в огромных телевизорах с диагональю в несколько десятков дюймов.
Два главных недостатка AMOLED — повышенное во многих случаях потребление энергии батареи и не слишком высокая яркость в условиях освещения солнечными лучами.
Больше энергии AMOLED-панели потребляют именно из-за того, что каждый микроскопический диод освещает сам себя. Как мы уже выяснили, это приводит к появлению множества преимуществ, но также приводит и к тому, что яркая картинка (например, фотография освещенного солнцем сада) требует больше тока, чем в случае с LCD. Многие приложения даже имеют специальные OLED-режимы, в которых на экране отображается как можно больше черного — это позволяет экономить заряд.
Кроме того, со временем AMOLED-дисплеи деградируют быстрее, чем LCD, и скорость ухудшения качества у разных участков такого дисплея будет разной. Еще несколько лет назад огромной проблемой было выгорание пикселей — после долгого использования на экране устройства навсегда оставались бледные, но четко видимые элементы интерфейса операционной системы. В самых современных смартфонах Samsung и других компаний для решения этой проблемы применяется сразу несколько уловок. К примеру, в Galaxy S8 положение наэкранных кнопок навигации Android постоянно смещается на несколько пикселей — пользователь этого не заметит, а на экране от них не останется никаких следов даже через несколько лет.
В большинстве сравнений AMOLED-дисплеи выигрывают, и спорить с этим фактом бесполезно. Цвета на них более насыщены, контраст — гораздо глубже, а скорость отклика — выше. Но и у LCD есть козыри — лучшая читабельность под прямыми солнечными лучами (впрочем, разница с современными AMOLED здесь уже практически нивелирована), а также более точное отображение оттенков.
В то же время стоит понимать, что итоговое качество изображения зависит не только от технологии производства экрана, но и от калибровки, а также просто от качества матрицы. В результате лучшим выходом из ситуации (если вы хотите купить смартфон с лучшим дисплеем на рынке или в конкретной ценовой категории) будет чтение специализированных обзоров, которые фокусируются именно на качестве цветопередачи, яркости и контрасте. Выбор между AMOLED и IPS LCD стоит сделать в самом начале.
Скорее всего, в будущем все больше и больше дорогих мобильников будут использовать AMOLED, а IPS LCD станет бюджетным решением и заменит TFT LCD. Пожалуй, переход iPhone на новый тип экранных панелей подтолкнет индустрию еще сильнее. Именно из-за него сразу несколько компаний (например, LG) не так давно начали инвестировать в заводы по производству OLED-экранов многие миллионы долларов.
