Oled мониторы принцип работы кратко

Обновлено: 05.07.2024

У всех на слуху названия OLED, QLED, NanoCell, Triluminos, с которыми связаны последние технические достижения в сфере ТВ. В действительности же только organic light-emitting diodes можно назвать настоящей революцией, тогда как остальные технологии являются модификациями обычной LED-панели. Сегодня мы поговорим об OLED-телевизорах, их преимуществах и недостатках, а также обсудим их отличия от конкурентов.

Хроники OLED

Немногие знают, что OLED-технологии уже несколько десятков лет. Впервые о ней заговорили еще в 70-х годах прошлого века, а практическое применение она получила в 1987 году у известного производителя фототехники Kodak, которого можно смело назвать отцом технологии. О телевизорах речи тогда не шло. Позже все связанные с OLED наработки были проданы корейской LG.

Спустя почти 20 лет, в 2004 году, появился первый телевизор на органических светодиодах. Разумеется, как любая новая технология, OLED столкнулась с множеством проблем, главными из которых стали высокая стоимость и короткий срок службы. На доводку потребовалось еще шесть лет, и в 2010 году LG представила свой первый тонкий 15-дюймовый OLED-телевизор. А всего через два года был показан рекордный на тот момент огромный 55-дюймовый ТВ.

LG OLED 15EL9500

В 2013 году по развитию технологии был нанесен сильный удар, когда Panasonic и Sony заявили об отказе от дальнейших исследований и выразили сомнение в коммерческом успехе OLED. Из-за проблем с рентабельностью прекратила производство OLED-телевизоров и компания Samsung. И только LG продолжала инвестиции в разработки. Кто был прав, думаем, вы уже догадались. Начиная с 2017 года, все известные производители телевизоров покупают OLED-матрицы у LG Display.

Что такое OLED

Дисплей современного OLED-телевизора состоит из черного заднего фона, OLED-матрицы, цветового фильтра и стекла с поляризатором.

Непосредственно OLED — это несколько тонких слоев органических молекул (полимеров) между положительно и отрицательно заряженными электродами. Подача напряжения заставляет частицы излучать свет. Таким образом отпадает необходимость в дополнительной подсветке. Самоподсвечивающиеся пиксели включаются и выключаются индивидуально.

Некоторые производители при создании пикселя пытались применять три субпикселя разных цветов. При такой технологии изготовления процент брака оказался слишком высоким. LG пошла по другому пути и стала использовать белые светодиоды (поэтому более точное название технологии — WOLED) в сочетании с цветовым фильтром. Это позволило выпускать большое количество качественных панелей с равномерным свечением по всей площади.

Модификации OLED

PHOLED (Phosphorescent OLED) — использует принцип электрофосфоресценции и отличается крайне высокой энергоэффективностью. В перспективе подходит для изготовления больших телевизионных и осветительных дисплеев (например, стены- или окна-мониторы).

TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) — дисплей, который после выключения устройства становится практически прозрачным.

FOLED (Flexible OLED) — гибкий ультратонкий легкий дисплей, состоящий из пластичной подложки и слоя OLED в специальной защитной пленке.

SOLED (Stacked OLED) — три типа органических светодиодов (R, G, B) размещаются не горизонтально, а друг над другом. Благодаря этому такие экраны имеют высокую разрешающую способность и качественную цветопередачу. Например, при отображении красного цвета красным будет светиться вся площадь экрана, тогда как у обычного дисплея будет активной только треть каждого пикселя.

Преимущества OLED

Идеальный черный — так как в OLED-телевизорах самоподсвечивающиеся пиксели можно полностью отключить, пользователь получает тот самый глубокий черный цвет, которым так хвалятся производители. Следствием является так называемая бесконечная контрастность. В LED-TV подсветка никогда полностью не выключаются, поэтому вместо черного цвета мы видим темно-серые оттенки. Особенно сильно эта разница видна в ночных сценах.

Резкость — еще одна отличительная черта технологии. Благодаря независимой работе каждого пикселя картинка OLED имеет идеально четкие края.

Толщина — один из главных козырей панелей на органических диодах. Благодаря малому количеству слоев и отсутствию отдельной подсветки такие телевизоры получаются невероятно тонкими и легкими, а при выносе блока питания и управления наружу можно получить идеально плоскую панель толщиной в несколько миллиметров, которая вплотную прилегает к стене.

Быстрый отклик — неудивительно, что OLED-TV часто позиционируют как игровые решения, ведь такой важный для геймера показатель, как время отклика экрана, здесь практически равен заветному нулю. А частота обновления в 100/120 Гц и низкая задержка вывода (input lag) вызовут экстаз у любого хардкорного консольного игрока и спортивного болельщика.

Широкие углы обзора — OLED дает четкую картинку без цветовых искажений практически под любым углом. Это преимущество будет актуально для большой семьи/компании или, например, в спортбаре.

Гибкость OLED-экранов позволила создавать телевизоры, скручиваемые в рулон. Практическая ценность такого девайса пока под вопросом, но ВАУ-эффект для гостей обеспечен надолго.

Недостатки OLED

Конкуренты технологии OLED с удовольствием рассказывают о ее недостатках.

Выгорание пикселей — главное пугало потенциальных покупателей OLED. Неприятный дефект появляется на месте статичного элемента изображения, например, после переключения канала.

На самом деле проблема немного преувеличена и характерна для дисплеев, используемых в коммерческих целях (на которых зациклен один информационный или рекламный ролик). Обычный пользователь вряд ли с этим столкнется, тем более производители давно научились бороться с этим недугом, используя различные системы защиты от остаточных изображений.

Незаметный сдвиг экрана и функция распознавания логотипа также предотвращают возможное выгорание.

Высокая цена — последний существенный недостаток, от которого действительно сложно отмахнуться. Несмотря на то, что со временем OLED-телевизоры на порядок подешевели, они все равно остаются на вершине прайса. Вариантов OLED в среднем ценовом сегменте просто не существует, а топовые модели сравнимы по цене с хорошим автомобилем.

Отметим, что ни одно преимущество OLED нельзя назвать решающим, так как хорошие LED-панели по многим показателям практически им не уступают. В то же время сложно рассуждать о недостатках OLED, так как технология еще не успела накопить реальных долговременных отзывов потребителей, на которые мог бы опереться потенциальный покупатель.

QLED — главный конкурент OLED

Последняя фишка в области традиционных LED-панелей — квантовые точки.

Квантовые точки — это наночастицы из особых полупроводниковых материалов (кремний, селенид и сульфид кадмия, арсенид индия), которые начинают светиться после попадания на них светового пучка. Цвет свечения определяется размерами нанокристаллов. Чаще всего производители наносят квантовые точки на подсветку либо добавляют в качестве дополнительного промежуточного слоя. Такой фильтр убирает паразитные оттенки и очищает свет, испускаемый диодами.

Как обычно, все новое — это хорошо забытое старое. Сами квантовые точки — не инновация. Их открыл советский физик Алексей Екимов еще в 1981 году. Позже американский ученый Луи Брас обнаружил способность наночастиц к свечению под воздействием света или электрического тока.

Без недостатков также не обошлось. Первый очевидный недочет — необходимость подсветки матрицы ставит крест на идеальном черном цвете. Второй минус — цена, которая у премиальных моделей сравнима со стоимостью OLED-телевизоров. Для особо требовательных пользователей неприятным сюрпризом станет то, что большинство моделей с разрешением 4К (2020 года) имеет псевдодесятибитную матрицу (8 бит + FRC). А вследствие войны форматов телевизоры компании Samsung (в том числе QLED) не поддерживают самый продвинутый формат HDR — Dolby Vision, отдавая предпочтение собственному HDR 10+.

В ближайшем будущем нам обещают самоподсвечивающиеся квантовые точки (так называемая технология MicroLED), которые получат все достоинства OLED и в то же время будут лишены ее недостатков.

Последние достижения OLED

Технология OLED в телевизорах еще совсем молодая, и в будущем ее ждет множество модернизаций и улучшений. Однако уже сейчас возможности панелей на органических светодиодах потрясают. Вспомним, например, упомянутый выше сворачивающийся телевизор.

Недавно Xiaomi представила Mi TV Lux Transparent Edition — первый в мире серийный прозрачный OLED-телевизор стоимостью более полумиллиона рублей. Пользователь может видеть, что находится за телевизором при выводе изображения на экран, при этом охват цветового пространства DCI-P3 составляет 93 %.

В прошлом выпуске мы говорили о том, как работает жидкокристаллический дисплей. Сегодня же речь пойдет о другой технологии, именуемой OLED. Итак, как работает дисплей на органических светоизлучающих полупроводниках — об этом в сегодняшнем выпуске!

Основное отличие OLED-дисплея от LCD заключается в том, что во втором случае пиксели подсвечиваются, а в OLED они излучают собственный свет. При этом яркость OLED-дисплея может контролироваться попиксельно.

OLED-дисплей состоит из нескольких очень тонких органических пленок, заключенных между двумя проводниками. Подача небольшого напряжения на эти проводники (от 2 до 8 вольт) и заставляет дисплей излучать свет и, как следствие, показывать изображения. Для создания органических светодиодов используются тонкоплёночные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров. Один из них называется эмиссионным, так как в нем происходят процессы, приводящие к испусканию световых волн. А другой слой называется проводящим. Для управления каждым пикселем OLED-дисплея необходимо к каждому из них подвести управляющее напряжение. При подаче напряжения в слоях начинается движение электронов. В эмиссионном слое происходит изменение энергии электронов при встрече с другими зарядами, и возникает излучение в зоне видимого спектра волн.

В активной матрице для управления пикселями используются тонкопленочные транзисторы, которые располагаются в виде матрицы, как и в LCD-дисплеях. Подавая управляющий сигнал на отдельные транзисторы, можно управлять конкретными пикселями.

Существуют три схемы цветных OLED-дисплеев. Самый обычный вариант и наиболее эффективный по использованию энергии – это стандартная трехцветная модель, именуемая моделью с раздельными эмиттерами. Три органических материала излучают свет базовых цветов – красный, зеленый и синий.

Второй вариант заключается в использовании трех одинаковых белых эмиттеров, которые излучают свет через цветные фильтры, однако эта модель проигрывает первому варианту по эффективности использования энергии.

В третьем случае применяются голубые эмиттеры и специальные люминесцентные материалы для преобразования коротковолнового голубого излучения в более длинноволновые – красный и зеленый.

Во всех вариантах OLED-дисплеи обеспечивают хорошую цветопередачу, высокую контрастность и яркость, обладают меньшим весом и габаритами по сравнению с LCD-дисплеями. Из преимуществ также можно выделить невысокое энергопотребление, которое прямо пропорционально яркости и площади свечения. У OLED-дисплеев отсутствует выгорание экрана при длительном показе статической картинки. Кроме того, изображение хорошо видно с любого угла (до 180 градусов).

Что касается недостатков, то основная проблема OLED-дисплеев — недолгий срок службы диодов некоторых цветов, который составляет порядка 2-3 лет. Особенно это касается синего цвета. Но если использовать только белые светодиоды, то их срок службы достигает 100 000 часов. Еще одним недостатком OLED-дисплеев является высокая стоимость.

Ожидается, что на смену OLED-дисплеям могут прийти более эффективные и экономичные TMOS-дисплеи (с оптическим затвором временного мультиплексирования). Эта технология использует инерционность сетчатки человеческого глаза. Также идут разработки Organic TFT-дисплеев — работающих по технологии органических транзисторов.

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.

Непосредственно мониторы Олед изготавливаются следующим образом:

Выбор подложки.
Подготовка подложки к нанесению диодов Oled и прочих материалов.
Производство управляющей платы (из излучающих источников).
Нанесение органического материала и вида структуры определенных элементов.
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:

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

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

OLED (organic light emitting diode) — полупроводниковый прибор на основе органических кристаллов, которые излучают свет при пропускании через них электрического тока.

Эмиссионный слой, находящийся между катодом, который отдает электроны в эмиссионный слой, и анодом, который забирает из него электроны. Эмиссионный слой заряжается отрицательно, проводящий — положительно. Электростатические силы заставляют электроны двигаться навстречу дыркам. При столкновении (происходит вблизи эмиссионного слоя) начинается процесс рекомбинации с эмиссией фотонов (излучением).

Органические светодиоды, подобно неорганическим, излучают волны видимого спектра. В приборах, работающих на OLED технологии, используются множество таких слоев.

В отличие от большинства диодов, органическим полупроводниковым диодам не нужна подсветка, многочисленные преобразователи и фильтры. Они сами излучают свет.

История возникновения и развития

Первые упоминания о наблюдении люминесценции в полупроводниковых органических структурах датируется 1950-ми годами. Ставил опыты А. Бернаноз. Следующие опыты была сделаны в 1960,1963, 1974, 1977 годах, однако открытия не представляли коммерческой ценности.

Первый работающий органический светодиод был создан в 1989 году учеными Ч. Тангом и С. Слайком.

Первые монохромные экраны стали выпускать в 1998 году, а в 2000 году за открытие в области проводящих органических кристаллов была присуждена Нобелевская премия ученым А. Хигеру, А. Макдиармиду, Х. Сиракава.

В 2010 стали выпускать телефоны с OLED дисплеями. В 2013 LG начала продажи телевизоров на основе органических кристаллов. Сейчас ученые работают над созданием не просто тонких и гибких экранов на основе OLED технологии, а легких, прозрачных экранов, тонких как лист бумаги, которые можно сворачивать в трубочку.

Плюсы и минусы OLED дисплеев

Преимущества

Органические светодиоды — уникальная технология, позволяющая создавать интересные устройства, которые не могут быть реализованы при помощи иных существующих разработок:

Недостатки

К недостаткам дисплеев на органических светодиодах можно отнести следующее:

заявленный срок жизни органических светодиодов 50 000–65 000 часов (качественные LED могут пережить 150 000 часовой рубеж);
возможность выгорания кристаллов с течением времени;
изображение на OLED становится практически невидимым под яркими лучами солнца, однако проблему удалось решить Samsung (Super AMOLED на матрице IPS);
высокая стоимость.

Технология OLED

AMOLED — дисплеи с активной матрицей. Характерной особенностью является прямое управление каждым пикселем, что позволяет быстро воспроизводить контент. Такое устройство пригодно для больших дисплеев с высоким разрешением. Минусом AMOLED является необходимость использования сложной управляющей схемы, которая обуславливает высокую стоимость устройств.

Область применения

OLED экраны — перспективное технология. В настоящее время они применяются в мобильных телефонах, цифровых видеокамерах, домашних телевизорах, но самое интересное применение — в рекламных, дизайнерских и учебных целях:

Рекламные конструкции. Высокая прозрачность и малая толщина делают прозрачные OLED-экраны идеальным материалом для изготовления рекламных витрин магазинов и кафе внутри ТЦ.
Интересное дизайнерское решение — использование сенсорных прозрачных дисплеев в интерьере магазинов, ресторанов, научных и образовательных центров.
Еще одна уникальная разработка — зеркало с сенсорным прозрачным OLED-дисплеем. Такое устройство можно устанавливать магазинах. Оно позволит покупателям не просто созерцать свое отражение, а экономить время, виртуально примеряя одежду. Достаточно выбрать модель на экране и покупатель увидит свое отражение в данном наряде. Если сенсорное зеркало подключено к Wi-Fi, можно попутно узнавать любую интересующую информацию.
Зеркала с сенсорными OLED дисплеями и гибкие экраны можно использовать для декора гостиниц, ТЦ, кафе, клубов, бизнес-центров.
Гибкие OLED-дисплеи позволяют создать уникальные учебные и выставочные пособия: интерактивные карты Земли и Звездного Неба, инсталляции и многое другое.

Технические характеристики

OLED-экраны имеют следующие характеристики:

малая толщина от 3,65 мм до 10 мм;
угол обзора 178 градусов;
разрешение от 1920х1080 до 3840х2160 (Ultra HD);
возможность масштабирования контента Full HD до Ultra HD;
яркость от 300 кд/кв.м;
компенсация задержки изображения на стыках;
прозрачность от 0 до 85%;
возможность приобретения двухстороннего экрана;
возможность выбора экрана с антибликовым покрытием;
рабочий температурный диапазон от -40 С до + 105 С (многие модели работают от 0 С до +40 С);
энергопотребление 375 Вт;
время жизни светодиодов от 50 000 часов.

Основное достоинство медиафасадов заключается в их масштабности и большом размере.

Что необходимо проверить при доставке светодиодного экрана и что делать в случае обнаружения повреждений? Читайте об этом здесь.

Сколько можно заработать на сдачу светодиодного экрана в аренду? Узнайте об этом, прочитав нашу статью.

Стоимость OLED дисплея

Стоимость качественных дисплеев на органических светодиодах составляет от 165 000 руб/кв.м.

Читайте также: