Технология OLED: несбывшиеся надежды. История вопроса

Начало работ в области технологии OLED (organic light-emitting diode – органические светодиоды, англ.) относится к 1987 году, когда двое учёных из исследовательской лаборатории Eastman Kodak опубликовали статью о свойствах органических светоизлучающих материалов. Через два года в Кавендишской лаборатории Кэмбриджского университета были получены первые органические светоизлучающие материалы. С этого времени стали независимо развиваться два направления в OLED — микромолекулярных (small molecules) и полимерных (PLED) светоизлучающих органических дисплеев.

В технологии OLED инженеров привлекала высокая эффективность светоотдачи и большая долговечность. Основное достоинство технологии PLED – возможность применения относительно простых и дешёвых безвакуумных технологий, например, технологию струйной печати, разработанную альянсом Seiko Epson и Cambridge Display Technology. Точность нанесения достигает 7-10 мкм, а плотность элементов изображения – 200 ppi. Технология PLED проще и дешевле, однако эффективность излучения для базовых цветов, а также долговечность эмиттеров у неё ниже, чем у молекулярной OLED. В настоящее время технологиями OLED/PLED занимаются несколько десятков компаний и университетов.

Более двадцати лет специалисты готовили рынок к появлению новой технологии, рассчитывая на её глобальное доминирование и быстрое вытеснение LCD дисплеев, которые считались устаревшими. Вышло, однако, по-другому. Попробуем разобраться, почему.

Принципиальное отличие OLED дисплеев от LCD состоит в том, что они не нуждаются в подсветке. При прохождении электрического тока светится сам органический материал, из которого состоят субпиксели. В настоящее время существует три технологии создания цветного изображения в OLED.

Рис. 1. Технологии создания изображения OLED

• схема с раздельными цветными эмиттерами;
• схема WOLOD+CF (белые эмиттеры + цветные фильтры);
• схема с конверсией коротковолнового излучения.

Самый первый и логичный вариант — с раздельными эмиттерами. Этот вариант и самый эффективный с точки зрения энергоэффективности. Однако технологически очень сложно создать излучатели нужных спектральных цветов и одинаковой яркости.

Второй вариант использует белые излучатели, на которые установлены цветофильтры. Его главный недостаток – большие потери энергии в этих фильтрах.

В третьем, на сегодня самом распространённом варианте (CCM – Color Changing Media), применяются голубые эмиттеры, коротковолновое излучение которых преобразуется в более длинноволновое – красное и зелёное – с помощью особых люминесцентных материалов.

Компании, продвигающие технологии OLED, обычно указывают на их преимущества перед LCD. Но так ли они бесспорны?

Из-за того, что OLED дисплеи не нуждаются в подсветке, толщина дисплейных блоков может быть меньше, чем у LCD. Но это было справедливо, когда для подсветки использовали лампы с холодным катодом. Современная же светодиодная подсветка позволяет создавать дисплейные блоки практически такой же толщины, как и у OLED. И вообще, погоня за миллиметрами толщины актуальна только для мобильных устройств.

Второе часто упоминаемое преимущество OLED – малое энергопотребление. Но и тут производители лукавят. Во-первых, светодиодная подсветка требует примерно на треть меньше электроэнергии, чем обычная, на лампах с холодным катодом. А, во-вторых, если управление матрицей LCD осуществляется напряжением, иными словами, оно потенциальное и не требует заметных затрат энергии, то у OLED оно токовое, ведь для того, чтобы органический субпиксель светился, через него должен протекать ток! Вдобавок возникают потери в шинах адресации. Эти проблемы делают применение OLED дисплеев в мобильных устройствах, где каждый милливатт на счету, сомнительным.

Рис. 2. OLED телевизор LG 65EG960V

У OLED матрицы более широкие углы обзора, чем у LCD, но не настолько, чтобы это серьёзно учитывать – всего несколько градусов.

Несомненно, OLED обладает более высоким быстродействием – 10-100 мкс. Это чистая правда. Но такое высокое быстродействие реально не даёт никакого преимущества пользователю, поскольку человеческое зрение инерционно.

Теоретически OLED может иметь довольно высокий контраст 1000:1, и даже 5000:1, поскольку светодиоды являются источниками излучения и в связи с этим не возникает проблем с уровнем чёрного. В OLED чёрный – всегда чёрный. Однако и здесь есть масса нюансов и проблем, связанных в первую очередь с нестабильностью характеристик OLED во времени.

К неоспоримым преимуществам OLED, пожалуй, можно отнести сравнительно простую технологию изготовления, возможность получать гибкие дисплеи и способность работать при низких температурах, которые LCD совершенно не переносят – уличные дисплеи приходится заключать в специальные термобоксы. Но конечных пользователей эти преимущества не особенно волнуют.

Рис. 3. Прототип гибкого дисплея от компании LG

Подводя итог, можно сделать вывод, что OLED, несомненно, обладают некоторыми преимуществами перед LCD, но они, как любят говорить на Западе, «не являются драматическими». А раз так, зачем вкладывать огромные деньги в новую технологию, да ещё во время экономического кризиса?

Компании Panasonic и Sony в 2012 году ещё были полны энтузиазма и объявили о начале своего партнёрства по созданию OLED панелей для применения в телевизорах и дисплеях большого размера, но спустя всего лишь два года они решили прекратить совместную работу, ограничившись представлением на CES 56-дюймового OLED экрана. Отказавшись от OLED, Panasonic и Sony решили сфокусировать свои усилия на технологии 4К, которую считают наиболее многообещающей.

В настоящее время, пожалуй, единственной крупной компанией, которая продолжает серьёзно заниматься OLED, остаётся корейская LG. Другой корейский гигант, Samsung, в связи с экономическими неудачами по некоторым данным вообще собирается закрыть свой дисплейный сегмент. Как тут не вспомнить плазменную технологию, в которую долго и упорно вкладывался Panasonic, и всё-таки вынужден был отступить.

Посмотрим.