Так работает OLED технология

OLED технология одно из наиболее песпективных и уже заманчивых направлений развития современной потребительской электроники с дисплеями, кроме того, она предоставляет возможности для создания экономичных систем освещения нового типа. Разобраться в том, что это такое, вдумчивому покупателю стоит уже сегодня.

Общее представление
В OLED устройствах используются органические материалы (на основе углерода), которые излучают свет под воздействием прикладываемого электрического напряжения. Из-за того что OLED панели не требуются источников внешней подсветки и световых фильтров (в отличие от жидкокристаллических), они более эффективны, проще в изготовлении, и намного тоньше. OLED дисплеи при широких углах обзора обладают отличным по качеству изображением с великолепным цветовоспроизведением и малым временем отклика.

На основе монохромных OLED источников можно изготавливать осветительных приборы – тонкие, экономичные и без применения каких-либо металлических элементов в конструкции.

OLED материалы были открыты еще в 1960 году, но только примерно последние 20 лет ведутся исследования для разработки реальных технологий промышленного производства.

Как работает OLED?
Базовая структура OLED состоит из слоя катода (поглощающего электроны), светоизлучающего слоя и анода (который выделяет электроны). Современные OLED панели устроены сложнее и состоят из большего количества слоев, что делает их эффективнее, но базовая функциональность остается такой же.

Как делают OLED панели
Процесс изготовление OLED продуктов включает несколько этапов: выбор подложки, подготовку к нанесению на ее поверхность OLED материалов, изготовление платы управления излучающими OLED источниками (цепи коммутации и управления), нанесение органического слоя и шаблона (рисунка структуры отдельных элементов) и, наконец, герметизация заготовки, чтобы предотвратить попадание в процессе ее обработки пыли, кислорода и влаги.

Есть несколько способов нанесения самих органических слоев и нанесения на них шаблонов. Сегодня все OLED дисплеи делаются с использованием теневой маски FMM ( FineMetalMask) для нанесения шаблона. Далее, методом испарения в вакуумной камере удаляются незакрытые шаблоном области OLED материала. Это относительно простой метод, но он не очень эффективен и его очень трудно использовать для изготовления больших OLED панелей. Сегодня есть несколько альтернативных методов нанесения органических материалов, включая лазерный отжиг и струйную печать. Эти приемы более эффективны, чем вакуумное испарение и упрощают изготовление больших OLED панелей.

OLED материалы
В настоящее время используется несколько типов OLED материалов. По основной базовой классификации они делятся на низкомолекулярные и состоящие из больших молекул (часто называемые также OLED и P-OLED полимеры). В основном для OLED панелей сейчас используются низкомолекулярные материалы. Такие материалы могут выпариваться и позволяют получать более совершенные дисплеи, чем на основе P-OLED. С другой стороны, у P-OLED отличные потенциальные и технологические возможности в перспективе (они могут использоваться при нанесении покрытия методом струйной печати и центрифугирования). В настоящее время проводятся интенсивные исследования для разработки методов, подходящих для производства низкомолекулярных OLED материалов.

По другой классификации OLED материалы делятся на флуоресцентные и фосфоресцирующие. Флуоресцентные материалы имеют больший срок службы (и были открыты первыми), но они менее эффективны, чем фосфоресцирующие. Многие считают, что будущее OLED (особенно для больших дисплеев и осветительных панелей) связано именно с фосфоресцирующими материалами, хотя, есть все же пока проблемы в разработке синих фосфоресцирующих OLED материалов с большим сроком службы. Однако, можно и объединять эти материалы, например, Samsung использует красные фосфоресцирующие OLED источники совместно с зелеными и синими флюоресцентными.

AMOLED против PMOLED
Эти сокращения относятся к основным типам производимых сегодня OLED дисплеев. Дисплеи PMOLED (пассивная матрица OLED) меньшего размера и с пониженным разрешением, но они дешевле и проще в изготовлении, чем AMOLED (в которых используется активная матрица).

В AMOLED дисплеях применены накопительные конденсаторы и активные элементы на основе тонкопленочных ( TFT) транзисторов. Пока эти дисплеи более производительны и могут иметь большие размеры, но они более сложны в производстве.

PMOLED сегодня применяют в MP3 плеерах или в качестве второго дисплея в мобильных телефонах. Тогда как AMOLED уже используют в дисплеях смартфонов, цифровых камер и в телевизорах.

Проблемы
Две основные проблемы, стоящие перед индустрией при производстве OLED – срок службы панелей (OLED панели все же уступают по этому параметру плазменным и ЖК дисплеям) и производство панелей увеличенных размеров, более Gen-5.5.

OLED технология сегодня
Как уже отмечено, в основном OLED дисплеи используются пока для небольших экранов (2" - 5") в таких мобильных устройствах, как телефоны, фото/видео камеры и MP3 плееры. OLED дисплеи сегодня значительно дороже, чем жидкокристаллические, но демонстрируют более яркое изображение и более экономичны, что делает их идеальными для питаемых от батареек устройств.

Производство больших OLED дисплеев возможно, но трудоемко и дорого. Ранее Sony и LG уже продавали модели OLED телевизоров, но они были достаточно дорогими, в особенности учитывая небольшой размер экрана. Так Sony еще в 2007 году представила 11 дюймовый OLED телевизор Sony XEL-1 за $2500.

В настоящее время Sony производит только профессиональные OLED мониторы. LG продает с 2010 года 15 дюймовый OLED телевизор EL9500, который можно купить в Европе за 1300 евро. А с середины следующего года в продаже появятся 55 дюймовые OLED телевизоры LG и Samsung. Но более-менее массовые продажи ожидаются не ранее 2013 года, из-за повышенной пока стоимости OLED моделей HDTV.

На рынке осветительных приборов компании Philips, OSRAM и Lumiotec уже предлагают OLED панели, но они пока небольшие и очень дорогие.

Будущее OLED технологии
В недалеком будущем OLED дисплеи станут не только большими, появятся новые возможности для встраиваемых и отдельных OLED экранов. Перспективными сферами применения OLED считаются:

• Не плоские и искривленные экраны
• Сворачиваемые экраны OLED телевизоров
• Прозрачные встраиваемые в окна OLED дисплеи
• Прозрачные OLED дисплеи в стеклах автомобилей
• Осветительные OLED приборы
• И многое другое.

Для прозрачных и гибких OLED дисплеев потребуются также прозрачные и гибкие электронные элементы систем управления. Несколько компаний уже работают над созданием материалов для таких систем. Samsung планирует начать производство гибких OLED дисплеев с 2012 года. С мая 2011 года компания TDK начала производство прозрачных PMOLED дисплеев для мобильных телефонов.

Последние достижения и планы производителей
На прошедшем в начале января крупнейшем мировом форуме производителей потребительской электроники – выставке CES 2012 в Лас Вегасе, компании LG и Samsung демонстрировали модели 55 дюймовых OLED телевизоров и обещали начать продажи с середины года. Появилась и неофициальная, пока, информация о предполагаемой стоимости 55 дюймового OLED HDTV компании LG – $8000.

Сверхтонкая (менее 5 мм) OLED панель LG, судя по визуальным ощущениям и заявляемыми беспрецедентно высокими техническими параметрами, демонстрировала супер высокое качество изображения. Статическое соотношение контрастности у этого телевизора составляет 100 000:1, а время отклика в 1000 меньше, чем у современных ЖК панелей и, все это при очень широких углах обзора и идеальном уровне черного цвета.

Телевизоры Samsung выполнены по несколько иному, чем у LG, варианту OLED технологии, который у Samsung называется Super AMOLED. Samsung будет использовать в OLED телевизорах «истинные» RGB субпиксели, в то время как компания LG предпочла, пока, белые OLED источники с цветными светофильтрами. Теоретически вариант Samsung позволяет получить более производительные и эффективные дисплеи, но потребует больших усилий при настройке телевизоров и в производстве более капризных цветных OLED источников. Конструкция LG позволяет добиться высококачественного изображения при одновременном значительном снижении производственных затрат, а это означает, что 55-ти дюймовый OLED телевизор, возможно на самом деле, станет чуть более доступным для покупателей.

Предприятия по производству OLED панелей большого и малого размера сейчас активно строят многие китайские, в т.ч. тайваньские, компании.

Компания Panasonic первые OLED телевизоры разработала еще в 2009 году на основе полимерных материалов своего партнера – японской компании Sumitomo Chemical. Но реальных изделий в продаже так и не появилось.

Экспериментальные OLED телевизоры Раnasonic были выполнены на базе т. н. полимерных (P-OLED) материалов, которые позволяют  упростить и удешевить производственный процесс. Но P-OLED дисплеи до сих пор уступают по некоторым параметрам моделям на основе низкомолекулярных материалов. Сейчас Panasonic строит собственное предприятие по изготовлению OLED панелей, что было подтверждено представителями компании на выставке CES 2012. Но вопрос о том, когда можно ожидать реальных OLED телевизоров Panasonic, был получен ответ, - если Samsung и LG начнут продавать свои OLED телевизоры в этом году, то мы постараемся не очень отстать.