Олед технология

Принцип работы

Светодиодная панель состоит из шести слоев. В верхней и нижней части расположены слои защитного стекла или пластика. Причем верхний слой называется изолирующим, а нижний — подложкой. Так как органические светодиоды очень чувствительны к кислороду и влаге, они играют важную роль.

Между этими слоями находятся катод (отрицательный электрод) и анод (положительный электрод). А между ними уже помещаются два слоя из органических молекул, которые называются излучающим (рядом с катодом, в нем образуется свечение) и проводящим (рядом с анодом).

Чтобы заставить светодиоды излучать свет, проводится напряжение через анод и катод.

По мере поступления электричества катод получает электроны от источника питания, а анод их теряет или, другими словами, получает дырки.

В результате электроны делают излучающий слой отрицательно заряженным, а проводящий слой становится положительно заряженным.

Положительные дырки гораздо более подвижны, чем отрицательные электроны, поэтому они перескакивают через границу проводящего слоя к излучающему. Когда дырка встречается электроном, они компенсируют друг друга, и высвобождается короткий выброс энергии в виде частицы света — фотона.

Этот процесс называется рекомбинацией. Так как он происходит множество раз в секунду, светодиод производит непрерывный свет, пока ток не перестает течь. За счет использования множества диодов красного, зеленого и синего цвета получаются сложные цветные изображения высокого разрешения.

Принцип работы и технология изготовления

Organic light-emitting diode или сокращенно OLED представляет собой полупроводниковый прибор, созданный на основе органических соединений, которые при пропускании электрического тока излучают видимый свет. В единичном экземпляре органический светодиод не представляет практического интереса. Поэтому их объединяют в матрицы для создания устройств отображения информации.

Технология OLED – это процесс создания тонкоплёночной структуры, на которую нанесено несколько слоёв полимеров, имеющих различную проводимость.На рисунке в вертикальном разрезе показана OLED структура в двухслойной интерпретации. Здесь два полимерных слоя находятся между электродами (анодом и катодом), на которые подают напряжение соответствующей полярности. При этом верхний (эмиссионный) слой наполняется электронами, испускаемыми катодом, которые устремляются к границе с нижним (проводящим) слоем. Одновременно с этим проводящий слой получает положительный заряд от анода, направляя дырки к границе с верхним слоем. Граница двух полимеров напоминает p-n-переход обычного полупроводника, где происходит процесс рекомбинации. Но в данном случае заряженные частицы рекомбинируют в эмиссионном слое, что достигается за счет большей скорости дырок в органических структурах. Так же как и в обычных светодиодах, потеря энергии электроном сопровождается эмиссией фотонов в видимом волновом спектре. По этой причине верхний слой назван эмиссионным.

Органический светодиод излучает свет только при соблюдении полярности питающего напряжения. Если к электродам приложить обратное напряжение, то электроны и дырки рекомбинировать не будут. Материалом для анода, как правило, служит плёнка из прозрачного оксида индия, а для катода – из алюминия или кальция.

Основные направления

Независимое проведение исследований по созданию OLED матриц среди учёных разных стран способствовало появлению светодиодных дисплеев, отличающихся по типу и назначению. Каждая из технологий имеет свои практические преимущества и, следовательно, перспективу развития.

TOLED (Transparent OLED) – позиционируется как прозрачное органическое светоизлучающее устройство. Технологически можно задать любое направление излучения, включая двустороннее. TOLED отличаются высококонтрастным изображением и прозрачностью плёнки в выключенном состоянии, что значительно расширяет область их применения. FOLED (Flexible OLED) – реализуется за счёт фиксации органической плёнки между гибкими электродами. В качестве электродов может выступать как тончайшая алюминиевая фольга, так и прозрачная плёнка, позаимствованная у TOLED. Таким образом, можно создавать гибкие прозрачные экраны с широкими возможностями, размещая их на лобовом стекле авто и в самолётах. Уже сейчас в продаже есть телевизоры с выгнутым OLED дисплеем. SOLED (Stacked OLED) – представляет собой структуру вертикально сложенных органических светодиодов. Каждый подпиксель (синий, красный, зелёный) расположен друг над другом, что позволяет в несколько раз повысить разрешающую способность экрана. Неоспоримая особенность SOLED – это коэффициент заполнения цвета, равный 100%. Это означает, что при задании на экране красного цвета все пиксели будут светиться только красным. Включение аналогичного режима в дисплеях с горизонтальной структурой приведёт к отключению синего и зелёного пикселей. В результате появятся так называемые пробелы, которые станут заметны на экранах с большой диагональю.

Очевидно, что последующее развитие OLED технологий состоит в совокупной реализации указанных методик и выпуске гибких прозрачных дисплеев высокой контрастности.

Отдельной строкой стоит выделить OLED панели белого свечения. Их практическая реализация более проста, так как исключает необходимость в создании отдельных пикселей и управляющих матриц. С помощью люминофора можно задать любой оттенок, а изменяя ток – регулировать яркость. Панели большого размера можно будет использовать в качестве экономичных потолочных и настенных светильников.

Основные отличия OLED дисплеев

Приоритетным отличием OLED от LCD дисплеев является отсутствие блока подсветки. Органические светодиоды самостоятельно излучают свет и для формирования изображения им не нужен дополнительный источник света. В свою очередь, качество изображения LCD экрана напрямую зависит от вида подсветки и, несмотря на замену люминесцентных ламп более компактными LED, без неё нельзя обойтись. Даже самая тонкая LED подсветка состоит из SMD-светодиодов, световодов, отражателей и узлов их крепления, что естественно сказывается на толщине, массе, качестве изображения и надёжности изделия.

Помимо этого, OLED матрицам приписывают меньшее энергопотребление, опять-таки из-за отсутствия подсветки. Однако это отличие не настолько существенно. Чтобы засветить каждый органический светодиод, через него необходимо пропустить ток. В результате OLED телевизор с диагональю 55″ потребляет около 100 Вт, что соизмеримо с потреблением аналогичного LCD телевизора.

Важная характеристика любого дисплея – это угол обзора. В OLED экранах этот параметр доведён до совершенства, а значит, смотреть на него можно с любой стороны, сверху и снизу без ухудшения качества изображения. В LCD панелях подобный результат достигнут на IPS матрицах. Однако полностью избавиться от искажений не удалось.

Контрастность OLED дисплеев в несколько раз выше, чем у жидкокристаллических аналогов, что объясняется двумя факторами. Во-первых, отсутствует дополнительная подсветка. Во-вторых, выключенный органический светодиод ничего не излучает, а значит, воспринимается глазом как абсолютно черная точка. Контрастность ныне выпускаемых телевизоров составляет 10000:1. По утверждению разработчиков – это далеко не предел.

По быстродействию дисплей OLED превосходит LCD в 1000 раз. Об этом свидетельствует время отклика, равное примерно 10 мкс. Сравнивая это значение с возможностями человеческого глаза, можно смело утверждать об отсутствии инерционности при просмотре самых динамических видеосюжетов.

Яркость свечения каждого Organic LED зависит от величины прямого тока. Управляя током пикселей, можно добиться требуемой яркости без потери качества, что невозможно было реализовать в LCD технологии. Работать за OLED монитором одинаково приятно как в ночное время, так и в солнечную погоду. В теории показатель яркости OLED матрицы может превышать 100 тыс. кд/м2. Но в таком режиме срок службы светодиодов резко снижается. Поэтому на практике пока ограничиваются яркостью в 1000 кд/м2.

Преимущества и недостатки технологии OLED

На основании предыдущего раздела можно выделить несколько положительных моментов, благодаря которым дисплеи на органических светодиодах превосходят все предыдущие технологии:

— меньший вес и размеры, что достигается за счёт малой толщины матрицы;
— низкое потребление энергии, которое в перспективе ещё снизится;
идеальный угол обзора;
— отсутствие подсветки;
— контрастность, яркость и время отклика на несколько порядков лучше, чем у LCD;
— возможность создания гибких и прозрачных экранов, которые будут стабильно работать в широком диапазоне температур.

Как любой технологический процесс, изготовление OLED матриц имеет недостатки, которые существенно тормозят их серийное производство. Причём главный сдерживающий фактор не столько зависит от несовершенства технологии, сколько определяется покупательской способностью.

Второй недостаток заключается в малом времени непрерывной работы органических светодиодов некоторых цветов. Но эта проблема уже успешно решается, что подтверждается серийным выпуском ноутбуков и телевизоров с OLED матрицей компаниями с мировым именем.

К минусам можно отнести эффект выжигания экрана, который возникает за счёт длительного отображения статического изображения. Эффект напоминает проявление ложной картинки на ЭЛТ и плазменных мониторах. Чтобы исключить выжигание светодиодов, в новых моделях матриц реализован динамический сдвиг цветных пикселей, незаметный для глаз.

Технология OLED ещё несколько лет будет совершенствоваться и дорабатываться, что на сегодняшний день также можно назвать её отрицательной стороной.

Перспективы и область применения

В том, что OLED технология будет доминировать на рынке электроники, сомнений нет. Но пока этот инновационный способ отображения информации вынужден преодолевать большие трудности, связанные с необходимостью больших коммерческих вливаний. По этой причине некоторые компании значительно сократили расходы или вовсе прекратили финансирование исследований по созданию собственных OLED матриц. Например, Sony сделала ставку на производство LCD телевизоров с разрешением 4К, считая такой подход экономически оправданным.

Среди тех, кто не собирается сдаваться и продолжает улучшать качество дисплеев на органических светодиодах, фаворитами являются южнокорейские LG и Samsung. В ближайшем будущем эти компании рассчитывают снизить себестоимость OLED матриц и стать главными их поставщиками для других производителей электронной техники.

Уже сейчас можно наблюдать активное продвижение «умных» гаджетов с небольшими экранами. OLED часы, смартфоны, нетбуки находят своих покупателей, для которых переплата в 20-30% – ничто по сравнению с супер качественным изображением. Розничная цена OLED телевизора диагональю 55˝ на данный момент в 2-2,5 раза выше, чем LCD телевизора с такими же параметрами.

Насколько быстро OLED сможет взять верх – покажет время. Одно можно сказать с уверенностью – рынок OLED дисплеев будет прогрессировать с каждым годом.

OLED: что это за технология и зачем она нужна в телевизорах?

Аббревиатура OLED расшифровывается как Organic Light Emitting Diode, а по-русски эту технологию чаще называют «органические светодиоды». Если не углубляться в технологические подробности, то это светодиоды, которые сами излучают очень яркий свет и потому не нуждаются в фоновой подсветке. Экран обычного LED-телевизора состоит из матрицы, на которой формируется изображение, и подсветки, которая делает его видимым. В OLED-экранах каждый пиксель светится сам по себе.

Как это влияет на качество картинки? В первую очередь OLED-телевизоры могут обеспечивать высококонтрастное изображение. Черный цвет на таких экранах получается очень глубоким — те диоды, которые должны передавать его, просто отключаются и не светятся. Поэтому черный всегда будет максимально глубоким, и неважно, насколько ярко освещен остальной экран.

Кроме того, OLED-экраны отличаются равномерным свечением и дают одинаково яркое и контрастное изображение в любых условиях — как в затемненной комнате, так и днем при ярком солнечном свете.

Многие путают OLED и QLED, однако это разные технологии. QLED ближе к привычному LED — такие мониторы также состоят из жидкокристаллического дисплея и подсветки. Разница лишь в том, что у QLED-экранов между этими двумя слоями расположена тончайшая нано-пленка, которая делает цвета ярче и насыщеннее. Тем не менее это лишь модифицированная разновидность LED, в то время как OLED — принципиально новая технология.

На заметку

OLED-дисплеи отличаются высокой прочностью, они устойчивы к механическому воздействию. Однако такие дисплеи не любят влагу.

OLED-дисплеи используются не только в телевизорах. Они применяются везде, где принципиальны вес и размер, в частности в смартфонах, планшетах и ноутбуках.

Плюсы и минусы OLED-телевизоров

Пожалуй, на сегодняшний день OLED — наиболее прогрессивная технология. OLED-телевизоры имеют множество преимуществ перед экранами предыдущих поколений, и чтобы оценить их, не нужно быть экспертом — они очевидны любому зрителю.

  • Высокая контрастность. Как мы уже говорили выше, черный на экране OLED-телевизора — действительно черный, глубокий и бархатный, без мерцания и малейших признаков свечения. Это обеспечивает очень высокую контрастность изображения — значительно лучшую, чем у LED или QLED. Причем такой уровень контрастности сохраняется вне зависимости от яркости картинки.
  • Время отклика. При очень быстром движении картинки на экране изображение может слегка размываться, поскольку пиксели не успевают изменить цвет достаточно быстро. Это особенно заметно при просмотре спортивных трансляций или боевиков. Но у OLED-мониторов время отклика очень короткое, практически мгновенное, поэтому эффект размытия у них практически незаметен.
  • Угол обзора. Пожалуй, самый заметный плюс OLED-телевизоров — большой угол обзора. Картинка будет отлично видна без искажений даже при угле обзора около 170 градусов.
  • Экологичность. В данном случае она же — экономия, если вы не особенно интересуетесь «зелеными» технологиями. OLED-экраны потребляют почти в 10 раз меньше электроэнергии, чем LED-панели, а это скажется на счетах за электричество и на состоянии природы. Можно сказать, что OLED-телевизор — это выбор сознательных сторонников защиты экологии.
  • Габариты. Как уже упоминалось выше, в OLED-панелях отсутствует слой, который подсвечивает экран — он просто не нужен, так как диоды светятся сами по себе. Это сказывается на размерах телевизора. OLED-панели тоньше и легче, чем LED-телевизоры, что делает их очень привлекательными: простой лаконичный дизайн вписывается в любой интерьер.

Тем не менее у OLED-телевизоров есть и некоторые минусы , о которых стоит знать, если вы собираетесь купить такую модель:

  • Невысокая яркость. В то время как черный цвет на таких экранах очень глубокий, светлые цвета все же не столь яркие, как у LED-телевизоров — 800 кд/м 2 против 1400 кд/м 2 . Хотя уже сегодня в продаже можно найти и очень яркие OLED-телевизоры, пока они стоят достаточно дорого. Яркость также может снижаться при просмотре HDR-видео, однако это характерно не для всех моделей.
  • Цена. Технология развивается, и OLED-телевизоры постепенно дешевеют. Тем не менее пока они стоят относительно дорого в сравнении с другими моделями.

Перспективы развития технологии OLED: взгляд в будущее

На сегодняшний день OLED — самая современная технология, но на ее основе разрабатываются и другие. Они пока не запущены в коммерческое производство, и OLED еще долго будет оставаться флагманом. Тем не менее, у разработчиков уже есть несколько интересных идей. Например, TOLED — технология, которая уже очень скоро позволит создавать прозрачные дисплеи высокой контрастности. Также идет разработка PHOLED-дисплеев, потребляющих в три раза меньше электроэнергии, чем любые существующие ныне мониторы, и дающих очень яркие и насыщенные цвета. Интересная идея — ультратонкий гибкий OLED-дисплей. Все эти разработки уже дают существенные результаты.

OLED технология 2018. Что улучшилось?

На примере телевизора LG OLED 65 E8, можно видеть общую тенденцию к улучшению отображения контента HDR с экранами на органических светодиодах. Она состоит в увеличении яркости, которая при отображении на экране обыкновенного белого цвета даёт измеренное значение 815…820 нит во всех режимах HDR. Это примерно на 2% выше, чем у экранов прошлогодних серий, но почему-то такое улучшение визуально воспринимается гораздо значительнее.

Ключом к разгадке является процессор Alpha 9 и новая опция отображения от LG Dynamic Tone Mapping (динамическая тональная компрессия). По-видимому, она играет ту же роль, что и популярная версия предыдущей опции Active HDR для добавления «динамических метаданных» к стандартным каналам HDR10, оказывая огромное влияние на источники HDR10. Тональная компрессия заставляет их выглядеть гораздо ярче, сочнее и динамичнее, чем любая HDR-картинка, которую мы видели на LG OLED TV до этого.

HDR Dolby Vision против Dynamic Tone Mapping

Подача же на OLED-экран настоящих (а не вычисленных) метаданных HDR Dolby Vision всё же даёт более ясные изображения, чем можно получить через Dynamic Tone Mapping. Но влияние этой компрессии, тем не менее, чрезвычайно впечатляет и способствует действительно серьёзному скачку эффективности HDR для OLED-экранов.

Традиционные преимущества OLED

Мы все знаем о прекрасном отображении OLED-экранами чёрных цветов. Они «черны как чернила», они лишены протеканий подсветки и ореолов, от чего страдают ЖК-телевизоры. Причина тому — каждый пиксель OLED-экрана производит свой свет, поэтому и яркие, и тёмные участки кадра отображаются без риска быть искажёнными по уровню. В этом смысле визуально телевизоры OLED обеспечивают более высокую контрастность, несмотря на то что по пиковой яркости они не сравнятся с лучшими ЖК-экранами.

Управление яркостью и цветом на уровне пикселей в LG OLED 4K-телевизорах также означает, что цвета на экране выглядят насыщенными, интенсивными и хорошо чередующимися. Ведь у них есть такие уровни чёрного, а отчасти ещё и потому, что они не смешиваются с соседними из-за «протечек» подсветки, которыми в той или иной степени страдают все ЖК-телевизоры.

Недостатки OLED телевизоров 2018 года

Несмотря на внедрение чипсета Alpha 9, который помогает телевизорам LG формировать лучшую картинку, из тех, что мы видим на сегодняшних 4K OLED-телевизорах, всё же говорить об абсолютном совершенстве пока рано.

Недостаток яркости

Во-первых, даже при использовании технологии динамической тональной компрессии (Dynamic Tone Mapping) на HDR-картинке OLED-экрана невозможно получить такие же пиковые по яркости светлые тона, которыми славятся самые яркие ЖК-телевизоры.

Конечно, аргументом в пользу высокой контрастности при недостатке максимальной яркости служит то, что яркие участки изображения находятся на фоне исключительного по глубине чёрного цвета, чем не могут похвастаться ЖК-телевизоры. Тем более, что LG сделала более эффективную работу по минимизации клиппинга, т.е. потери цвета и деталей в самых ярких частях изображения.

Но нет никаких сомнений в том, что в настоящее время ЖК-экран может отобразить больше уровней яркости, чем это требуется по спецификации HDR, даже если этот ЖК-экран не может обеспечить такую же глубину чёрного цвета, как OLED.

Вертикальный бандинг

Многие телевизоры OLED также страдают вертикальным бандингом (полосатостью) на фоне некоторых серых участков. Однако, несмотря на то что он хорошо виден лишь на тестовых сигналах, эта проблема менее очевидна при просмотре реального контента на образце OLED-телевизора 2018 года, чем в прошлогодних моделях.

Если вы хотите проверить эту проблему самостоятельно (учитывая, что степень полосатости варьируется от панели к панели), попробуйте посмотреть футбольный матч – зелёное поле хороший пример однородного тона средней яркости.

Шумы на очень тёмном контенте

Также у OLED-экранов есть проблема с небольшим шумом на очень тёмном контенте. Исключительно тёмные области изображения HDR (такого рода, какие регулярно появляются в фильме «Исход: Цари и боги») имеют тенденцию к зернистости и нестабильности, и в очень редких случаях обнаруживают даже некоторые дискретные артефакты. Уровень шума можно уменьшить, активировав шумоподавление телевизора, которое «размывает» картинку. Но не надо забывать, что при этом и другие части изображения подвергаются опасности искажения.

Зернистость при обработке движения

Можно отметить также, что обработка движения в OLED-телевизорах по-прежнему не идеальна, хотя и значительно улучшилась. Изображение 4К выглядит круто, но резкость сопровождается большей зернистостью, чем у конкурирующих ЖК. Опять же, с этим справится система шумоподавления, но только за счёт принесения в жертву детализации.

Смещения чёрных оттенков в сторону серого

Несколько слов о работе с Dolby Vision. Работа режима значительно улучшилась в плане смещения чёрных оттенков в сторону серого при просмотре некоторых фильмов с внешних источников (таких, как блю-рей плееры). Но на некоторых OLED-display LG пока ещё встречается этот баг. Скорее всего, дело во внутренней реализации режима в OLED-телевизорах LG.

Незначительные колебаниях яркости в HDR режиме

И последний штрих состоит в небольших колебаниях яркости при отображении HDR-кадров, у которых большая часть площади сама по себе яркая. В этом случае иногда наблюдается общее снижение яркости OLED-экрана.
О такой проблеме, как «ожог», мы подготовили отдельную статью с названием: Выгорание OLED-экрана.

https://ultrahd.su/video/nedostatki-televizorov-oled-2018.htmlНедостатки OLED телевизоров2018-05-07T23:35:07+00:00 SemenВидеовидеоГоворя о минусах OLED телевизоров, сразу же внесём коррективы. Все описанные ниже недостатки OLED телевизоров не настолько значительны в сравнении с качеством изображения, которое они отображают на своих OLED дисплеях. Большинство этих недостатков было выявлено при просмотре 4K контента со стандартом HDR Dolby Vision, который сам по себе является…SemenСемён platan13@mail.ruEditorUltraHD