7 августа 2009 в 01:12

Технология OLED

image


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).
image
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.
image

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.

image

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.

image

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:

image

Другие виды OLED дисплеев

image
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).

image
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.


Ссылка на обзор мониторов на основе OLED
+46
7122
32
Budda40 4,8

Комментарии (66)

НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
+15
pixxxel, #
мне девочка понравилась на первой картинке, есть еще фотки?
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
+3
Budda40, #
Приезжай в Уфу у нас тут почти все в таком типаже.
+3
waterhouse, #
Ну вот не надо наветов и «оптимизма». Такой типаж — не более 10% в Уфе. Да и в Башкирии. И то, если сильно искать.
0
Vladek, #
Да ладно, в течении дня встретить можно хотя бы одну.
0
ruzzz, #
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
0
russum, #
Это корейка…
+2
russum, #
Точнее кореянка…
+4
Budda40, #
Осталось дождаться кода, цены будут приемлемые.
0
Helsq, #
У вас написано «картинка на OLED-экране останется яркой и насыщенной при любом уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).» А в данном обзоре говорят, что выцветание экрана на солнечном свете это общая проблема всех OLED дисплеев. Чему верить — подскажите?
–1
kashey, #
выцветает со временем все, даже ваши глаза
Но оледы остаются читабельные
«поляризованные cld»(на htc встречаются) просто инвертяться, и продолжают быть читабельными
остальные становиться пятном
0
Budda40, #
Верно, это два разных понятия. Читабельность на свету и выцветание. Ни как друг другу не противоречат.
+1
Habroche, #
В обзоре по приведённой Вами ссылке действительно речь идёт о том же понятии. Однако замечание приведённое там, что это проблема всех OLED-дисплеев слишком скоропалительное. Дело в том, что в целом технология OLED позволяет тем или иными мерами добиться гораздо большего внешнего контраста по сравнению с другими технологиями, но это не присуще OLED-дисплеям, так сказать, от рождения, по сути. Поэтому нет гарантий, что в каждом конкретном случае дисплей на OLED будет обладать абсолютным преимуществом, т.к. важно, какие именно сопутствующие технологии для повышения контраста были применены и насколько эти технологии эффективны. Важным замечанием здесь является то, что эти технологии всё ещё несовершенны и отрабатываются. В частности, у приведённой в том обзоре модели телефона данный параметр (внешний контраст), по всей видимости, не на высоте. Но лишь по одной реализации судить никак нельзя.

Есть неплохой обзор на по внешнему контрасту OLED-дисплеев (здесь — .pdf). Он двухлетней давности, но в целом разобраться с принципами поможет.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
–1
homme, #
А скажите, вот это — тоже OLED или жалкая подделка? :) потому как цена смешная для «нового поколения».
0
seleko, #
какбе LED, но только подсветка :)
0
SlexPiter, #
Это LCD со светодиодной подсветкой.
0
Max2D, #
Яркие — не яркие, четкие — не четкие, а менять телевизор каждые 3 года из-за того, что у него выгорает дисплей, я бы не стал. Поэтому пока для техники, которую покупают на долгие годы службы, эта технология сомнительна.
+17
doobrik, #
> источник не указан 71 день {{lolwut}}
+6
SlexPiter, #
Не удивляйтесь. Статья на 80% копипаст с Wikipedia
+1
dennyoi, #
чем отличается LED телевизор от OLED?
0
vcrank, #
Про LED ( ru.wikipedia.org/wiki/LED ) и OLED ( ru.wikipedia.org/wiki/OLED ) можно прочитать на википедии
Там вполне доступным языком написано
+1
dennyoi, #
а вы, я смотрю, википед :)
+2
dharbari, #
LED — это способ подсветки обычной TFT-матрицы.
А OLED — это альтернатива для TFT.
0
dennyoi, #
спасибо
–1
homme, #
То есть разница лишь в дизайне, функциях и пр. Картинка как бы должна быть такая же?
0
aleb, #
нет, читайте внимательно
0
dharbari, #
Картинка, говорят, немного другая.
Но в целом, вроде бы, шило на мыло.
0
Krofes, #
Спасибо за статью, очень познавательно :)
+2
Syrok, #
ru.wikipedia.org
там еще много чего познавательного ;-)
0
Krofes, #
И?
+1
Syrok, #
ничего, думал вам будет интересно еще что-то познавательное узнать…
0
Krofes, #
В Википедию специально ради «почитать про AMOLED» я бы не полез, и, думаю, большинство людей тоже. Именно по-этому автору топика я и сказал спасибо, за то что выделил эту интересную информацию среди другой, возможно не менее интересной.
0
Busla, #
«Staked OLED — принципиально новое решение от UDC. Основной особенностью новой технологии является размещение в вертикальной (последовательно), а не в горизонтальной (параллельно) плоскости.

Подразумевалось: „размещение ячеек rgb перпендикулярно плоскости экрана“?
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
+1
Syrok, #
когда производители поимеют все деньги с нынешних LCD
0
Budda40, #
ДА, перпендикулярно.
0
WilliamKidd, #
Так какая всё-таки реальная долговечность современных OLED-дисплеев? Это их главная проблема, насколько я помню.
–1
energycsdx, #
да это основная проблема.
к тому же долговечность одного из цветов, насколько я помню крассного, существенно меньше остальных.
0
hammerit, #
>насколько я помню крассного
У синего.
0
davnozdu, #
У меня плеер с AMOLED дисплеем.
Iriver Clix2.
Картинка на дисплее просто потрясающая.
За 2 года использования проблем не заметил.
0
WilliamKidd, #
Два года — не срок для монитора, вот если 5 лет без заметного ухудшения качества картинки — значит можно покупать. К тому же вы смотрите на экран плеера гораздо меньшее время, чем на монитор.
+1
cyberbobs, #
По-моему статью из википедии мы могли прочитать и в самой википедии…
+1
handymade, #
какие у них всегда девушки приятные на фотках, просто класс!
0
mokaton, #
Решил подумать в ключе «а что если..»
Так вот, а что если бы Transparent OLED дисплей внедрить в очки и подключить к сервису, который подгружает инфу об попавшем в его объектив об окружающем нас мире. Была бы безумно крутая штука для туристического применения. Приехал куда-то, зарегался на этом сервисе и гоу гулять по городу — осматривать окрестности. Как минимум гида не надо. Короткая информация о здании или месте — заинтересовался, зашел туда или открыл страницу с доп. информацией на своем КПК/планшете/etc. Конечно, к таким очкам нужно будет какой-то девайс, который будет ходить в инет (на пример телефон через БТ связь), но это можно сделать как коробочку в себе и давать в аренду.
Вот мне интересно — возможно ли такое с текущим развитием технологий?
0
WilliamKidd, #
Ну, такие очки в каждом втором фантастическом романе присутствуют)

Главная проблема пока — распознавание образов, мне кажется. Хотя можно по GPS определять координаты и давать на выбор список ближайших объектов. Но это и без очков можно делать)
+1
mokaton, #
Такой сервис уже есть (не помню ссылку) голландцы, кажется, сделали. Даже на хабре было упоминание. Он вроде как так и работает — по принципу определения координат и распознавания картинки окружения.
А то что в фантастике такое видно это да, я помню. Просто когда-то фантасты писали про капитана нэмо, а теперь это обычное дело… Почему бы такой же судьбы не ожидать от таких очков? ;)
0
simpel, #
КПК с GPS (координаты+компас) и BT, и распознавать ничего не нужно будет, просто сопоставлять данные с базой данных или просто с wikimapia.
0
simpel, #
сам электронный компас нужно встраивать в очки, от кпк только GPS потребуется и интернет.
0
hammerit, #
GPS недостаточно точна для этого.
0
Bygaga, #
Про распознание вы правы, достаточно выводить на дисплей изображения ближайших архитектур которые имеют ценность, думаю лучше вас этого никто не распознает ))).

В принципе все практически есть, GPS сопоставление с картами, возможность на карты наносить объекты, осталось все это сделать более удобным для КПК и занести базу данных объектов с историями…
0
Bygaga, #
Мне почему то после самолета придставлилась каска спецназовца, вывод на экран куда направлен прицел оружия, инфракрасные датчики, датчики движения, мини карта расположения бойцов подразделения, мониторчик наклеен на стекло шлема…

Ну, а дальше гуляй фантазия ))
0
hammerit, #
Со всеми этими упрощениями получится так, что армия совсем порастеряет навыки и в случае отказа оборудования будет беспомощна.
0
Bygaga, #
Ну если так считать то нужно и от самолетов новейших отказаться, всех на АН2 посадить, и от ситем наведения отказаться, а то артиллерия не будет уметь стрелять обычной пушкой…

А сколько полицейских может выжить при облавах если они до входа будут знать позицию противника и получать интерактивные данные их перемещения.
0
Jameson, #
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).
huh? Promt revisited?
0
alexzzam, #
Я, может, чего-то не понял, но там странная ситуация с канделами на метр.
То вот Вы пишете, что у OLED до 100 000, но рекомендуется 1000.
А потом вдруг оказывается, что у квантовых точек «высочайшая» яркость в 9000, а у современных технологий не более 500.
Чему верить?
0
Budda40, #
НЕ путать экран и точку.
0
alexzzam, #
Речь же о канделах на метр квадратный, так?
0
Lux_In_Tenebris, #
(Контрастность LCD 1300:1[источник не указан 71 день], CRT 2000:1)

Весь пост — копипаст из Википедии? Вы бы хоть потрудились доработать текст.
0
Denisio, #
> 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.

Не совсем понял про PMOLED. Почему нельзя заставить светится горизонталь, подав сигнал на нужные вертикали и одну горизонталь?
0
Habroche, #
Приведённый метод пассивной адресации элементов матрицы — наиболее простой и дешёвый и, вообще говоря, слишком обобщён в данном случае.

В принципе это связано с тем, что для адекватного управления параметрами светимости каждого пикселя (для формирования изображения равномерной яркости и одинакового износа пикселей) необходимо соответствующее управление токовым сигналом. К примеру, при подаче одного сигнала за такт на всю строку (горизонталь) и несколько столбцов (вертикалей) теряется возможность управления яркостью каждого из пикселей, поскольку сигнал проходит по одной шине. Что не приемлемо в случае полноценного дисплея.

Однако в рамках пассивного варианта адресации всё-таки возможна также мультистрочная адресация, но её реализация порождает больше сложностей и увеличивает стоимость, к тому же возможности её ограничены. В частности, требуется предварительная ресурсоёмкая обработка выводимого изображения.

Более подробно об этом можно почитать в этом (оригинальном) обзоре (или pdf-версия).
+1
iZENfire, #
Контрастность. Здесь OLED также лидер. OLED-дисплеи обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD 1300:1[источник не указан 71 день], CRT 2000:1)


А зачем копировать материал из Википедии? Достаточно было ссылку указать.
–1
einstein123, #
Третий комментарий о википедии. Хватит. Читайте внимательней.
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.