OLED экраны. Вчера, сегодня, завтра

То и дело на различных выставках, презентациях, днях открытых дверей и прочих мероприятиях рекламного толка, проводимых ведущими производителями электроники объективы журналистских камер выхватывают очередной существующий в единственном экземпляре экран сумасшедшей диагонали, созданный по технологии OLED. Характеристики таких продуктов, их минимальная толщина и потрясающие значения контрастности неизменно вызывают WOW-эффект у публики. Но за редким исключением OLED-экраны так и не доходят до стадии коммерческого продукта. Сегодня мы рассмотрим текущее положение дел, а так же ближайшие перспективы технологии.

История вопроса

Все началось более полувека назад, в бурные послевоенные 1950-е годы. Когда рабочая группа французского физика Андре Бернаноса открыла явление электролюминесценции – свечения некоторых органических соединений под воздействием электрического тока. Команда проводила эксперименты, нанося на тонкие (толщиной в несколько микрон) пленки из химически инертных соединений слой органических красителей и пропуская через них электрический ток. Добиваясь таким образом свечения нужного оттенка.

Лампа, работающая по принципу электролюминесценции

Революционные по значению, но примитивные с технологической точки зрения эксперименты в 1960-х годах подхватил американский химический гигант Dow Chemical. Обладая уже на то время колоссальным промышленным и научным потенциалом, компания создала на первые в мире электролюминесцентные ячейки, управляемые переменным током. В их основе лежала производная каменноугольной смолы – антрацен. Это был еще не диодный элемент. Но первый уверенный шаг к нему.

Антрацен – первый долговечный люминофор

К сожалению, до середины 70-х годов развитие технологии ограничивало отсутствие существенного прогресса в органической химии. Ученые никак не могли создать органическое соединение, обладающее высокой токопроводимостью. То есть обеспечить элементам на основе явления электролюминесценции должный КПД. Прорыв случился в 1977-м году, когда группой ученых, получившей в последствии Нобелевскую премию, было открыто легирование йодом полиацетилена. Его токопроводящие свойств позволили достичь желаемых показателей КПД, а соответственно и яркости электролюминесцентных ячеек. А уже в 1980 году компанией Kodak был создан первый полноценный электролюминесцентный диод. То есть тот “кирпичик”, из совокупности которых собирается матрица экрана. Этот момент и можно считать днем рождения OLED.

 Структура OLED-диода

Дальнейшие научные работы (тенденци сохраняется по сей день) в этом направлении ставят перед собой цель увеличения КПД (яркости и контраста), а так же долговечности токопроводящей органики в таких диодах.

Основные преимущества

Их несколько:

1. у OLED-экранов отсутствует необходимость в дополнительной подсветке. Ведь помимо цветообразования, каждый диод испускает свет в следствие электролюминесценции. Таким образом обеспечиваются отличные показатели энергоэффективности.
2. “бонусом”, являющимся производной от первого пункта является и значительное снижение толщины такого экрана. А это в свою очередь ведет и к снижению веса.
3. малая толщина и возможность размещения OLED-диодов на эластичной полимерной подложке без нарушения цветопередащих свойств позволяют создавать на основе этой технологии гибкие дисплеи.
   
4. из пунтка №3 проистекает и возможность создания прозрачных, всенаправленных OLED-экранов.
   
5. огромная яркость. Значения в 10000 кд/м² для OLED не являются фантастикой. А некоторые опытные образцы доходят и до 100000.
6. недостижимые для плазменных и ЖК-матриц значения контраста. У OLED-дисплеев они могут с легкостью доходить до 1000000:1.
7. максимально возможные углы обзора. OLED превосходит по этим показателям все существующие ныне виды ЖК-матриц.
8. мгновенный отклик. Это означает, что применительно к OLED и его технологиям-производным мы можем забыть даже о тех 5 мс, которые на сегодняшний день являются стандартным временем отклика хороших ЖК-матриц.
9. потенциальная дешевизна. Такое утверждение базируется на том, что органические соединения и полимерные составляющие OLED-диодов широко распространены и не затратны в производстве. Но на практике воспользоваться этим преимуществом пока никому так и не удалось. Почему? Об этом мы поговорим в следующем разделе.

Недостатки

1. неоднородность срока службы диодов разных цветов. RGB-модель диктует нам необходимость единовременно применять диоды 3-х основных цветов. Красного, зеленого и синего. Их сочетания в различных пропорциях позволяют формировать остальные ~16.7 млн цветов и оттенков палитры TrueColor. И вот тут у OLED-диодов возникают первые проблемы. Элементы, отвечающие за синий цвет “живут” меньше своих красных и зеленых собратьев. Последние достижения органической химии в области производства люминофоров (те саме органические соединения, обладающие свойствами люминесценции), безусловно, в некотором роде выравнивают их жизненный цикл. Но на практике результат все-равно остается неудовлетворительным. ~3 года работы – не слишком обнадеживающих показатель.
2. высокий процент брака и необходимость в очень затратных процедурах контроля качества на всех этапах производства. Все это сводит на нет потенциальную дешевизну таких экранов. Делая OLED технологию на данный момент самой дорогой технологией производства экранов. Это же несовершенство процесса изготовления делает выпуск коммерческой крупносерийной продукции с матрицами средних и больших диагоналей практически невозможным. Даже в случае с экранами относительно малых (до 7″) диагоналей нередко имеет место брак. Чаще других с ним сталкиваются владельцы смартфонов Samsung с экранами, выполненными по технологии AMOLED. Обилие оттенков зеленого – характерная “хроническая болезнь”, проявляющаяся в дисплеях некоторых партий по сей день.
   

Безусловно, перечень преимуществ тотально превалирует над парой недостатков, которые к тому же можно списать на “детские болезни” технологии. Но не стоит забывать, что принципу, лежащему в основе OLED уже “сто лет в обед”. И что вехи развития этого направления отстояли друг от друга нередко на десятки лет. Безусловно, можно и нужно сохранять оптимизм. Но надеяться на революцию не стоит.

Существующие коммерческие продукты

Царем горы здесь по праву может считаться компания Samsung, превратившая свою вариацию на тему электролюминесцентных матриц – AMOLED во вполне успешный коммерческий продукт, применяемый в смартфонах и планшетах. Но увы, до телевизоров, мониторов и вообще чего-либо, чей экран насчитывал хотя бы 20″ диагонали, дело все еще не дошло. Да, существуют демо-образцы, катающиеся с выставки на выставку. Но не более.

Поговаривают даже, что начиная с 2013 года компании-двигатели OLED направления (Samsung, Sony, LG, Panasonic, Toshiba и т.д.) продали на родном для них азиатском рынке на сегодняшний день умопомрачительные несколько сотен OLED-телевизоров! Да, все вместе. За несколько последних лет. Безусловно, это прогресс :).

Экраны же малых диагоналей, но с высокой разрешающей способностью находят применение в смартфонах, планшетах, бортовых компьютерах автомобилей и военной техники, приборов ночного виденья, служебных экранах-индикаторах и т.д. И пока что этим рынок OLED и ограничивается.

Монохромные индикаторы. Единственный пример дешевых и долговечных OLED-экранов

Таким образом, хоть рынок малогабаритных OLED-экранов всех мастей и разовидностей и исчисляется на сегодняшний день десятками миллионов штук, но до коммерчески успешных ТВ-панелей еще очень и очень далеко.

Следует ли нам ждать в 2016 году начала бума OLED-телевизоров, как это пророчат некоторые интернет-издания? Лично я в этом сильно сомневаюсь. Ведь о создании нового поколения люминофоров, позволивших бы обойти хотя бы габаритные ограничения, не писало ни одно профильное издание. Улучшения ситуации следует ждать по моему убеждению не ранее 2020 года. Но ждать его в любом случае следует! На этом всё. До скорого!