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

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

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

Что такое органический светодиод?

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

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

История открытия органических светодиодов

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

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

Основные отличия oled дисплеев

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

Принцип работы и технология изготовления oled дисплеев

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

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

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

Непосредственно мониторы Олед изготавливаются следующим образом:

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

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

Типы дисплеев Oled

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

О PMOLED

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

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

Об AMOLED

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

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

О TOLED

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

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

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

О FOLED

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

О SOLED

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

Преимущества и недостатки технологии Oled

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

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

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

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

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

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

Перспективы и область применения

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

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

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

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

Основные производители

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

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