OLED – organicznie świetny obraz

OLED, czyli właściwie co?

Marek Kowalski
OLED – organicznie świetny obraz

Telewizory OLED wreszcie trafiły do polskich sklepów z elektroniką użytkową. Jest ich na razie niewiele, a wszystkie mają jedną wspólną cechę: bardzo wysoką cenę. Czy ustalone przez producentów kwoty wynikają z użycia innowacyjnej techniki wyświetlania? Czym jest OLED? Czym się charakteryzują zastosowane w tych telewizorach matryce? Jak są zbudowane? Czy są trwałe? Czym się różnią od powszechnych dziś ekranów ciekłokrystalicznych? Pytań jest więcej. Czas zatem poznać odpowiedzi.

8

Prosta konstrukcja, ale...

OLED to akronim od Organic Light Emitting Diode, co oznacza po prostu pewien typ półprzewodników, których główną cechą jest to, że są zbudowane z cząsteczek organicznych. Podstawowym zadaniem diody OLED, podobnie jak diody LED, jest przetworzenie dostarczonej energii (elektrycznej) w energię świetlną. 

 OLED-schematKonstrukcja organicznej diody LED (źródło: Wikipedia)

Półprzewodnikowy element OLED składa się z następujących warstw: katody (1), warstwy emisyjnej (2; zbudowanej z materiału organicznego lub polimerów charakteryzujących się przewodnictwem elektronowym), warstwy przewodzącej (4; również zbudowanej z materiału organicznego lub polimerów charakteryzujących się przewodnictwem dziurowym) oraz anody (5; warstwy przezroczystej, wykonanej z tzw. szkła przewodzącego, ITO, od słów Indium Tin Oxide). Całość – czego nie widać na powyższym schemacie – powinna być jeszcze osadzona na jakimś podłożu (szkle, tworzywie, folii itp.).

Na odrębny akapit zasługuje widoczny na powyższym schemacie element oznaczony numerem 3, ilustrujący reakcję, której wynikiem jest emisja fotonu, a mówiąc prościej: światło. Podobnie jak w przypadku diod LED, pozbawionych elementów organicznych, świecenie elementów OLED jest wynikiem tzw. procesu rekombinacji. Różnoimienne ładunki (ściślej: ujemny elektron oraz dodatnia „dziura” elektronowa; owa „dziura” to – mówiąc bardziej fachowo – brak elektronu w pełnym paśmie walencyjnym, który to „brak” zachowuje się jak dodatni nośnik ładunku elektrycznego) przyciągają się i w momencie ich połączenia elektron uwalnia nadmiar energii właśnie w postaci fotonu.

W ekranie telewizora OLED pojedynczy piksel obrazu składa się z trzech (ewentualnie z czterech, np. w telewizorach LG OLED) takich komórek (diod) OLED, z których każda odpowiada za inną barwę podstawową (R – czerwoną, G – zieloną i B – niebieską; w telewizorach LG dochodzi jeszcze element generujący barwę białą). W praktyce najprościej uzyskać diody OLED świecące na czerwono, a to dlatego, że fala elektromagnetyczna, którą my postrzegamy jako widzialne światło czerwone, jest falą o znacznie niższej energii niż np. światło niebieskie. Ma to dość istotne znaczenie w procesie wytwarzania ekranów OLED, bo energia oddziałująca na diodę OLED ma wpływ na jej żywotność. Uzyskanie niebieskich, świecących długo (kilkadziesiąt tysięcy godzin) organicznych diod OLED jest znacznie większym wyzwaniem niż w przypadku barw o niższej energii. Określone barwy diod OLED w ekranach telewizorów uzyskuje się przez odpowiednie domieszkowanie wykorzystywanych polimerów. Zastosowanie odpowiednich dodatków i właściwych proporcji pozwala tworzyć diody emitujące pożądany kolor i zdolne świecić odpowiednio długo.

Pomijając kwestie materiałowe, w przypadku powszechnie dziś dostępnych telewizorów LCD konstrukcja matrycy jest nieco bardziej skomplikowana. Przede wszystkim dlatego, że w tego typu sprzętach wymagana jest dodatkowa warstwa podświetlająca, ponieważ same elementy ciekłokrystaliczne nie generują światła. Nie będziemy tutaj szczegółowo opisywać konstrukcji matryc LCD, gdyż temat ten został już wielokrotnie zgłębiony. Zainteresowanych odsyłamy do interesującego artykułu opublikowanego w witrynie PCLab.pl

LG OLED-4

Mniejsza liczba warstw w matrycach OLED pozwala tworzyć nie tylko cieńsze ekrany (widoczny na powyższej fotografii 55-calowy, zakrzywiony telewizor OLED wyprodukowany przez LG ma ekran o grubości zaledwie 4 mm, choć tylko przy krawędzi, bo całkowita grubość urządzenia jest nieco większa, jednak nie z powodu wymagań matrycy, lecz ze względu na konieczność upakowania w obudowie komponentów elektronicznych samego telewizora), ale również np. ekrany na giętkim podłożu czy półprzezroczyste, które pozwalają oglądać obraz z każdej strony.

Co zatem świeci w telewizorach OLED? Zasadniczo w matrycach OLED wykorzystuje się dwie grupy substancji, przy czym istotna jest tutaj wielkość gotowego ekranu. W przypadku matryc OLED stosowanych w smartfonach warstwy organiczne budowane są z cząsteczek elektroluminescencyjnych charakteryzujących się tzw. wielokrotnymi wiązaniami sprzężonymi, co jak powiedziałby chemik, oznacza, że takie cząsteczki wyróżnia obecność naprzemiennych pojedynczych i podwójnych wiązań pomiędzy atomami węgla. Niestety, cząsteczki wykorzystywane w konstrukcji smartfonowych matryc OLED (o przekątnej rzędu kilku cali, nie więcej niż 10 cali) nie nadają się do użycia w znacznie większych ekranach telewizorów. Matryce „telewizyjne” są budowane ze specjalnych, zdolnych do emisji światła polimerów, takich jak poliacetylen, politiofen, poliparafenylen, polipirol czy zastosowany jako pierwszy, w laboratorium Cavendisha na Uniwersytecie Cambridge w 1989 roku, polifenylenowinylen (PPV).

A co z telewizorami LED? W istocie mamy tu do czynienia z marketingowym uproszczeniem. Telewizor LED to telewizor z ekranem LCD, w którym do podświetlenia matrycy ciekłokrystalicznej stosuje się diody LED zamiast lamp fluorescencyjnych z zimną katodą (CCFL – Cold Cathode Fluorescent Lamp). Dlatego pamiętajmy: matryca telewizora LED nie jest zbudowana z diod LED. To matryca ciekłokrystaliczna, a diody LED pełnią wyłącznie funkcję podświetlenia i są umieszczone albo wzdłuż krawędzi matrycy (tzw. podświetlenie krawędziowe), albo za matrycą, ale w żadnym razie liczba diod LED nie odpowiada liczbie pikseli (jest od niej znacznie mniejsza).

Organiczne elementy ekranów OLED są znacznie mniejsze od nieorganicznych diod LED, mogą mieć wielkość zaledwie 100–200 nm. To pozwala konstruować matryce, w których każdy piksel składa się z elementów nie tylko odpowiedzialnych za barwę (jak w LCD), ale również samodzielnie emitujących światło. Właśnie to, że OLED-y umieją same emitować światło, wpływa na potężną różnicę w kontraście obrazu pomiędzy techniką OLED a wszelkimi odmianami LCD. W telewizorze OLED pojęcia takie jak local dimming, czyli lokalne wygaszanie podświetlenia w celu poprawy kontrastu i jakości czerni, nie mają racji bytu. W matrycy OLED w ogóle nie ma podświetlenia, bo każdy punkt obrazu jest również emiterem światła.

Brak podświetlenia ma również znaczenie dla kątów widzenia. W przypadku matryc OLED problem złej jakości obrazu z powodu zbyt dużego kąta również nie istnieje. Bez względu na to, pod jakim kątem patrzymy na ekran, zarówno kolory, jak i jasność pozostają identyczne.

Skoro OLED ma prostszą konstrukcję od powszechnych dziś ekranów ciekłokrystalicznych, to skąd tak wysokie ceny? Przyczyna tkwi w procesie produkcyjnym.

Waszym zdaniem

master shinji00

Czy w przypadku LG wszystkie "sub-piksele" nie świecą na biało, a przechodzą przez korektor widma "podobnie" jak w projektorze DLP przez koło kolorów (color filter)?

tomasz.sztachelski00

Trochę poczekamy aż się OLED upowszechni. Ale kolejne marki planują też wejście w ten segment m.in. Panasonic i Sony

da.ruchna00

ja mam caly czas "stare pudlo" i od 14 lat ani razu nie bylo serwisowane a dzisiejsze telewizory jak slyszalam kolege co sie chwalil "kupilem se 47` leda" a po pol roku "juz 3 raz dalem go na gwarancje" i gdzie tu jakosc produktu ? a ceny kosmiczne w komisach kupisz "stare pudlo" za 100zl i pochodzi ono z 20 dobrycch lat a w sklepie nowy telewizor powiedzmy lcd 32` kosztuje ok 800zl i bedzie chodzil 2 lata....

piotrzimny00

Panasonic i Sharp akurat rezygnuje z produkcji OLED. Jest pewien problem z owymi TV - zwiększa się złużycie prądu, blaknięcie kolorów po pewnym czasie a tym bardziej koloru niebieskiego - chodzi tu o specyficzne uzyskanie tegoż koloru. W przypadku gdy w normalnym LCD lub LED padnie podświetlanie i da się to naprawić o tyle w OLED może być problem - tutaj obraz świeci się własnym światłem produkowanym przez diody RGB. Kolor czarny jest czarny - biały daje sporo do życzenia. Jest więcej wad niż zalet - jedyna duża zaleta to taka że chociaż przez okres gwarancji pocieszymy się ostrym pięknym kolorem, wadą jest to że znając producentów zmniejszą oni żywotność diod LED (RGB) do minimum i co 3 lata czeka nas wymiana TV na nowy.

maniek1977200

jaki tam znowu oled rządzi?gdzie rządzi?jak rządzi?,w jakiej partii?czyżbym coś przespał?

piotr.molinski00

Świetliki to dzieło diabła Lucyfera. Posiadają lucyferynę!

qsx200

Nie ma szans. Na razie. Plazma też upadła ponieważ jest tylko nieco droższa choć ma lepszy obraz. Ceny maja być realne i tyle.

aganet300000

Jutro lecę kupić nowy oled

Zaloguj się, aby móc dodawać komentarze.