Как это работает? | OLED-дисплей

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.

Видео про технологии

Для отправки комментария вы должны или

OLED, AMOLED, POLED, WOLED — в чём отличия?

Странная вещь. Во все флагманские смартфоны сейчас ставят OLED-экраны, но все они называются по-разному. И выглядят по-разному: AMOLED, Super AMOLED, POLED, свят-свят Retina. Бывает, что в одну и ту же модель ставят разные матрицы, как например с Pixel 4. Так чем они отличаются и почему так?

Вот реально знаете ли вы чем отличается OLED, AMOLED и POLED? Почему OLED экрана стоят дороже LCD? Зачем придумали PenTile? И правда ли, что OLED выгорает? Ну и ШИМ…

Вы просили, мы рассказываем. Сегодня речь пойдёт про OLED.

Собрали для вас массу интересной информации.

Чем отличается от LED

Начнём с того OLED отличается от LED. Буквы LED в названии обеих технологий означают — светодиод — Light-emitting diode.

OLED и LED работают на принципе — электролюминесценции. Если к полупроводнику подвести ток, можно заставить его светиться. Отличаются они только типом вещества, которое светится.

В LED лампах используются неорганические вещества: различные полупроводники кристаллы. Например, кремний светится синим цветом.

А вот в OLED наоборот используются органические вещества, отсюда название — органический светодиод или Organic Light-emitting diode.

Преимущество таких веществ в том, что их можно наносить на поверхность тончайшими слоями, как краску. Поэтому по сути OLED — это цветные светящиеся чернила! А LED — светящиеся кристаллы. Тоже неплохо. Тут кто за какой магический клан болеет.

Такое свойство органических материалов, позволяет делать очень тонкие дисплеи с высокой плотностью точек. И пока что ничего круче из массовых технологий не придумали.

Структура

Что такое AMOLED?

Но вот проблема — первые OLED-матрицы были пассивными. Что это значит?

Транзисторы, управляющие током, в таких матрицах располагались по бокам, поэтому подавали электричество сразу на целую полосу пикселей. При этом активизировались только пиксели на пересечении двух полос: положительно и отрицательно заряженных.

Естественно, с такой структурой ни о какой энергоэффективности, долговечности и Always-On-Display говорить не приходилось. Поэтому такие матрицы использовались только в очень маленьких дисплеях, для смартфонов и уж тем более ТВ они были непригодны.

По своей структуре OLED-дисплеи представляют своеобразный многослойный сэндвич, рецепт которого, с каждым годом совершенствуется. Но его базовые компоненты: подложка, и органический слой зажатый между двумя электропроводящими пластинами.

Поэтому появились экраны с активной матрицей. На подложку нанесли TFT-слой — Thin-film transistor — тонкопленочный транзистор. Теперь каждым пикселем стал управлять отдельный транзистор. А значит появилась возможность включать и выключать каждый пиксель по отдельности. Всё это дело назвали Active Matrix OLED, ну или AMOLED.

Матрицы такого типа сейчас ставят везде, но само название закрепилось за Samsung.

Но есть и другой тип матрицы POLED, которые производит LG. Что же это такое?

Что такое POLED?

Первый OLED делали на стеклянных подложках и у такого решения был ряд недостатков. Во-первых, стекло — дорогой материал, во-вторых оно бьётся, в-третьих, оно не гнется, а мы с вами жить не можем без загнутых дисплеев, по версии Samsung.

Поэтому производители заменили стекло на пластик. Но не простой, а специальный полимерный пластик: он дешевый, устойчивый к высоким температурам прочный, но при этом гибкий материал. Переход на пластик, позволил сократить издержки, делать гибкие дисплеи, так еще и уменьшить толщину дисплея. Заодно нам пытались втюхать гибкие телевизоры и смартфоны, помните?

Такой тип матрицы назвали Plastic OLED, ну ли POLED.

Отличия POLED от AMOLED

Так стоп! Но ведь первые гибкие дисплеи — это AMOLED от Samsung. А POLED производит LG. Всё верно. Так как пластик во всем выгоднее стекла, на него перешли все. Поэтому сейчас и в загнутых, и в плоских дисплеях установлены OLED на пластиковой подложке. И, естественно, с активной матрицей. А названия у технологий разные только исходя из маркетинговых соображений. Просто LG свои дисплеи называет POLED, а Samsung — AMOLED.

Скажу больше, сейчас POLED от LG и AMOLED настолько сравнимы по качеству, что часто в рамках одной линейки девайсов стоят дисплеи разных производителей. Например, в маленьком Pixel 4 стоит POLED от LG, а в XL версии AMOLED от Samsung. И никто не парится.

А Huawei так вообще в линейке P40 использует дисплеи от трёх производителей: LG, Samsung, и пока что мало кому известные дисплеи BOE. Это такой китайский гигант, которому пророчат большой успех. Даже поговаривают что в новых iPhone будут стоять дисплеи BOE.

Короче, в телефонах всё просто: как бы дисплей ни назывался, и кто бы его ни делал это будет OLED-экран с активной матрицей на пластиковой подложке.

Кстати, Super AMOLED и Dynamic AMOLED, Fluid AMOLED — это тоже просто маркетинговые названия, не привязанные к какой-либо технологии.

Плюсы и минусы OLED вы итак знаете:

• сочная картинка
• глубокий черный цвет
• отличные углы обзора
• НО дорогой и устают глаза
• И главное они дорогие.

И тут мы поговорим о производстве.

Производство OLED

Для смартфонов OLED-дисплеи делают по принципу граффити трафаретов. Прикладывают трафарет с дырками под пиксели и сначала рассыпают красную краску. Сушат всё ультрафиолетом. Потом ставят другой трафарет и распыляют зелёную краску, потом синюю. Так мы получаем все три цветных субпикселя на одной поверхности. Кстати, трафарет называется теневой маской.

Как вы понимаете, такой процесс производства нельзя назвать эффективным. Примерно 70% дорогущего органического материал осаждается не на дисплее, а на теневой маске.
Более того, появляется целая масса причин для брака: какой-то субпиксель может перекраситься или потечь, или вообще какие-то субпиксели сместятся. Короче получается дорого.

Кстати, история с трафаретом объясняет, почему в OLED-дисплеях какое большое расстояние между сибпикселями по сравнению с LCD дисплеями.

А еще, это объясняет почему так много разных структур OLED-матриц. Поменял теневую маску и готово — новый тип дисплея.

Даже в iPhone и Samsung, как правило, используются немного разные структуры.

iPhone — слева, Samsung — справа

Так вот телевизоры. Основная проблема что такой подход для больших дисплеев оказался просто нерентабельным. Samsung вообще отказались от OLED -матриц в телевизорах в 2013 году.

А вот LG наши выход. Что же они сделали? Они решили отказаться от использования теневой маски. И стали полностью заливать три слоя разными цветами чтобы при смешивании получить белый цвет. Дальше поверх добавляются цветовые фильтры и цветное изображение готово. Это немного похоже на структуру ЖК-экранов, про которые мы рассказывали в другом ролике.

Но такой подход тоже неидеальный. Во-первых цветовые фильтры отсекают часть света, поэтому нельзя добиться высоких уровней яркости.

Как правило LG используют структуру RGBW структуру субпикселей. Тем не менее у LG получается продавать отличные телевизоры по адекватным ценам. Респект компании за смелость. Надеемся, в будущем все перейдут на нормальную технологию струйной печати дисплеев, прям как в принтерах. Тут и до живых газет недалеко. Какой-то магический материал получается….

Калибровка OLED

Но чем же отличается хороший OLED-дисплей от плохого? Неоптимальная технология производства объясняет почему OLED-дисплеи такие дорогие. Но это не единственная с данной технологией.

Так как каждый субпиксель в OLED-дисплее — это независимый органический источник света, яркость каждого субпикселя немного отличается. Поэтому возникает вот такая проблема: шум в видео полосочек или просто хаотичный шум. Это называется mura-эффект.

Больше всего он заметен на низких уровнях яркости на сером цвете. Такая штука может встречаться на всех моделях телефонов, телевизорах и прочего. Такая уж особенность технологии. Поэтому OLED дисплеи требуют очень точной попиксельной калибровки прям с завода.

Вот к примеру так выглядят уровни яркости на неоткалиброванном дисплее телефизора. Ужас, да?

А вот пример пример до и после калибровки.

На ЖК-дисплеях такой проблемы нет, так как подсветка одна на все пиксели.

Тем не менее, при наличии хорошего калибровочного оборудования можно исправить почти любой экземпляр, кроме откровенного брака.

Но мы то с вами понимаем, что самые лучшие лучшие дисплеи пойдут во флагманы. А кое-как откалиброванные, в более дешевые модели и на продажу конкурентам. Именно поэтому Super AMOLED на Galaxy S20 Ultra не похож на Super AMOLED в Galaxy A51. А помните у Pixel 2 экран тупо зеленил — тоже дешевые матрицы закупили.

 

В целом, мы видим, как с каждым годом качество OLED-матриц растёт. И сейчас даже в бюджетных моделях устанавливают очень неплохие дисплеи.

Выгорание

Фух, с процессом производства разобрались. Самое время поговорить про выгорание! Тут порадовать нечем, выгорание — это реальность. Органические материалы достаточно нежные. Поэтому если долго вводить яркое статичное изображение на часть пикселей, они через какое-то время потускнеют. Так например есть проблема с синими пикселями, из-за особенностей химических веществ способных выдавать синее свечение, срок жизни синих пикселей в OLED в десятки раз меньше, чем у красного и зелёного пикселя. Речь идет о сроке жизни в 10-20 тысяч часов у синего пикселя против сотен тысяч часов у красного и зелёного.

Кстати, именно по причине такой короткой жизни синих субпикселей Самсунг использует PenTile-компоновку матриц. В таких матрицах зеленых субпикселей в 2 раза больше чем синих и красных, а так как люди лучше воспринимают яркость именно в зеленом канале цвета, синие и красные субпиксели могут светить не так ярко. Это продлевает жизнь дисплея.

Но что это значит на практике? Сколько должно пройти времени прежде чем выгорят пиксели или сдохнет синий цвет? Давайте посмотрим.

Ребята с портала RTINGS.com провели тест. Вот так выглядел красный цвет на экране TV на первой неделе теста.

А вот так на 102 неделе — то есть через два года непрерывной работы!

Но не спешите пугаться. Первый эффект был замечен после 9000 часов работы. Это если смотреть телевизор 5 лет по 5 часов каждый день. И то, если вы будете смотреть все время только новости CNN на большой яркости. И, кстати, синий цвет пострадал гораздо меньше.

Иными словами, при нормальном использовании проблема не проявляется. И опросы в сети это подтрверждают. То есть проблема, безусловно, есть. Но возникает она через реально длительный период при определённых условиях.

Итоги

С каждым годом OLED-дисплеи становятся всё лучше. Совершенствуется структура дисплеев, процесс производства, методы калибровки. И главное — появляются новые производители. Помимо BOE, есть японский JOLED, специализирующийся на матрицах для мониторов и ТВ. И еще китайский Zhiyun, недавно в эту компанию Xiaomi инвестировали 20 миллионов долларов. А чем выше конкуренция, тем выгодней нам.

Post Views: 20 394

Что такое OLED? Руководство по технологии отображения

Слышали об OLED, но не знаете, что это значит и зачем вам об этом знать? Вы попали на нужную страницу, и мы объясним, почему OLED-дисплеи являются предпочтительными во многих продуктах.

За последнее десятилетие популярность OLED-панелей в их различных формах возросла, и они используются в телевизорах, игровых приставках и смартфонах от некоторых крупнейших брендов в индустрии высоких технологий.

Ниже мы объясним, что такое OLED-дисплей, чем он лучше аналогов, а также рассмотрим некоторые его недостатки, о которых следует знать.

Что такое OLED?

OLED означает органический светодиод. Для тех, кто не знает, светодиоды — это источник света, и они широко используются в электронике.

Что отличает OLED от LED, так это органическая составляющая. В органическом диоде есть тонкая пленка органического соединения, которая излучает свет, когда через нее проходит электрический ток.

Производители берут этот органический полупроводниковый материал и помещают его между двумя электродами, обеспечивающими ток. Обычно один из этих электродов прозрачен, поэтому генерируемый свет может выходить наружу и отображаться на дисплее.

Где я могу найти OLED-дисплеи?

OLED имеет широкий спектр применения. Вы найдете его в гибких и прозрачных дисплеях, телевизорах, смартфонах, ноутбуках, умных часах и портативных игровых консолях.

OLED-телевизоры существуют с 2015 года, и LG лидирует. Они являются крупнейшими производителями OLED-панелей для телевизоров, каждый экран в Panasonic, Sony, Hisense, Philips и Samsung OLED будет получен от LG. QD-OLED — это новинка, и эти панели будут конкурировать с традиционными OLED-экранами WRGB. Они производятся Samsung Display и будут доступны в 2022 году.

В мобильных устройствах чаще всего используется AMOLED. AMOLED использует OLED-пиксели, за которыми расположены тонкие полоски тонкопленочных транзисторов. Этот слой помогает электрическому току двигаться быстрее, создавая более реактивный дисплей, который подходит для быстро движущихся приложений, таких как видео и игры. Даже крошечные устройства, такие как Apple Watch Series, имеют AMOLED-дисплеи с пиковой яркостью 1000 нит.

У PlayStation Vita когда-то был OLED-экран (и очень хороший), в то время как Nintendo Switch OLED взяла бразды правления в свои руки в своей последней итерации. iPhone от Apple перешли на OLED, и вы найдете их на большинстве Android-смартфонов. Ноутбуки оснащены дисплеем, например Dell XPS 13 OLED и несколько моделей Lenovo.

Как видите, многое изменилось, и теперь есть много вариантов, если вы хотите OLED-экран.

Что делает OLED таким хорошим?

В прошлом в смартфонах и телевизорах в основном использовался тип дисплея, называемый ЖК, что означает жидкокристаллический дисплей (подробнее о них можно прочитать здесь). Эти жидкие кристаллы не излучают свет напрямую, так как для создания этого света им требуется световая подсветка.

Ключевым преимуществом OLED является то, что экран является самоизлучающим, т.к. он излучает собственный свет. Подсветка не требуется, и одним из преимуществ этого является то, что дисплей становится тоньше. Это работает для смартфонов, ноутбуков и телевизоров, поскольку их конструкция тоньше и не такая громоздкая, хотя это и не 9.0035 всегда дело в телевизорах, потому что динамики и процессоры надо куда-то девать.

Среди других преимуществ – идеальный черный цвет. На ЖК-экранах с подсветкой трудно показать истинный уровень черного, потому что подсветка всегда включена, что приводит к утечке света на экран. Поскольку OLED-экран может затемнять свой экран попиксельно, он может включать и выключать каждый пиксель. Если ему нужно отобразить черный цвет в определенной области, он может отключить его, чтобы остановить излучение света.

Идеальный черный цвет также обеспечивает бесконечную контрастность, поэтому разница между самыми темными и самыми яркими частями изображения выше, чем на любом другом дисплее. Это делает изображение более насыщенным и динамичным, и это отлично подходит, если вы смотрите много фильмов.

OLED способен работать с гораздо более широкими углами благодаря своему самоизлучающему экрану, поэтому, если вы смотрите телевизор, вы можете сесть ближе к бокам и получить такие же цветопередачу и уровень контрастности, как если бы вы были сидит перед ним. В то время как для LCD/LED телевизоров слишком большое смещение в сторону может привести к уменьшению контраста, размытым цветам и размытию (это кольцо света вокруг ярких объектов).

В качестве материала OLED более гибок, чем LCD или LED, и это расширяет возможности его использования. Вы можете получить изогнутые и сворачиваемые OLED-дисплеи, такие как сворачиваемый телевизор LG OLED R; и вы увидите гибкие дисплеи в мобильных устройствах с растущей популярностью складных телефонов и планшетов, таких как Microsoft Surface Duo и Samsung Galaxy Z Fold3, оба из которых используют гибкий дисплей AMOLED (Active-Matrix Organic Light Emitting Diode). Прозрачные OLED-экраны пользуются популярностью, поэтому вы можете видеть как экран, так и сквозь него.

Потребление энергии также меньше, так как не требуется подсветка для получения света. Это делает их хорошим выбором для небольших устройств, поскольку они могут работать немного дольше, чем их ЖК-эквиваленты. Однако OLED-экраны с более высоким разрешением могут сократить срок службы батареи, поскольку дополнительное количество пикселей приводит к разрядке батареи.

Каковы недостатки OLED?

В мире телевизоров OLED-дисплеи не могут быть такими же яркими, как ЖК-дисплеи. У обеих технологий отображения есть свои преимущества и недостатки, но сравнительный недостаток яркости означает, что ЖК-телевизоры со светодиодной подсветкой (такие как QLED и Mini LED) могут обеспечивать более четкое, яркое и яркое представление HDR. OLED может достигать яркости около 1000 нит для HDR-контента, но чтобы получить такой уровень производительности, вам нужно выложить изрядную сумму.

QD-OLED представляет собой новую форму OLED, которая позволит достичь более высоких пиковых уровней яркости и еще лучших углов обзора, более точной цветопередачи и лучшей производительности HDR. Sony и Samsung выпустят телевизоры QD-OLED в 2022 году, и вы можете больше узнать о них в этом объяснении.

OLED также страдает от проблемы, называемой остаточным изображением, и более серьезной проблемы, называемой выгоранием. Это касается изображений со статическими элементами — логотипами, бегущей строкой новостей — частями изображения, которые либо отображаются непрерывно в течение длительного периода времени, либо изображениями, которые повторяются снова и снова. Это создает остаточное изображение — так сказать, фантомное изображение — либо временное (остаточное изображение), либо более постоянное (выгорание).

При нормальном использовании остаточное изображение не должно быть проблемой. Только когда OLED-телевизор используется за пределами своих нормальных параметров, это становится потенциальной проблемой. Производители внедрили решения, помогающие предотвратить остаточное изображение/выгорание, такие как смещение пикселей (которое перемещает пиксели на экране), использование экранных заставок и уменьшение яркости в областях экрана, где обнаруживаются логотипы и статические элементы.

Используйте OLED-дисплей, как обычно, и вероятность остаточного изображения будет минимальной. Однако другие типы дисплеев, такие как светодиодные ЖК-дисплеи, лишены этой проблемы.

Еще одним недостатком является то, что OLED-дисплеи служат не так долго, как другие. Поскольку в OLED используются органические материалы, они со временем ухудшаются, что приводит к ухудшению качества изображения (цветовой баланс со временем меняется). Не нужно беспокоиться об этом в краткосрочной перспективе, так как это займет много-много лет.

Вода может повредить OLED-экраны, что повлияет на мобильные устройства, поэтому вам следует держать AMOLED-экраны подальше от воды (и желательно в футляре).

OLED в прошлом были более дорогими в производстве, хотя со временем это изменилось. Хотя это и недешево, это все же относительно дорогой процесс. Несмотря на это, OLED достигли точки, когда вы можете получить телевизор менее чем за 700 фунтов стерлингов и телефон менее чем за 199 фунтов стерлингов, что далеко от того, что было несколько лет назад, и показывает, как оно стало более доступным. и менее сложный в производстве.

И последний минус в том, что на него может воздействовать солнечный свет или яркий свет. OLED лучше всего работает в условиях низкой освещенности, яркий свет, падающий прямо на экран, может повлиять на контрастность экрана. Super AMOLED от Samsung сделал шаг вперед в этом отношении, отражая солнечный свет, чтобы экран было легче читать под прямыми солнечными лучами.

Стоит ли покупать OLED-дисплей?

Плюсы OLED, на наш взгляд, перевешивают минусы. Он совершенствуется и становится более доступным одновременно. Контрастность и уровень черного превосходят любой другой дисплей (хотя QD-OLED будет что сказать по этому поводу), в результате получается насыщенная впечатляющая производительность.

Быстрая частота обновления делает их идеальными для игр, а также позволяет более плавно управлять движением, поэтому вы получаете меньше размытия при движении и меньше артефактов, таких как дрожание и заикание, от спортивных игр, как вы можете получить со светодиодным ЖК-дисплеем.

Есть недостатки, недостаточная яркость по сравнению с ЖК-дисплеями, а также остаточное изображение и ухудшение качества. Первое с меньшей вероятностью будет проблемой при обычном использовании, а второе будет возникать в течение длительного периода времени.

О проблемах с OLED-панелями стоит беспокоиться меньше, чем несколько лет назад, и прямо сейчас технология производства экранов предлагает одни из лучших возможных изображений.