Принципы работы

Рис. 2. Внешний вид рулонного дисплея

Технология OLED-дисплеев во многом напоминает LCD. Экран точно так же представляет собой матрицу из однотипных ячеек, где каждый OLED-излучатель напоминает своеобразный бутерброд (Рис. 3).

Снизу находится подложка из стекла, на нее наносится слой полупрозрачного анода, за ним следует слой органического вещества (слой инжекции «дырок» - положительных зарядов), затем органические светоизлучатели, далее слой транспортировки электронов и сверху все это накрывается катодом.

При подаче напряжения анод и катод начинают одновременно инжектировать дырки (положительные заряды) и электроны (отрицательные заряды) в органический слой, где происходит их рекомбинация, в результате чего выделяется энергия, большая часть которой высвобождается в форме света.

Рис. 3. Структурная схема OLED-излучателя

Такая структура имеет очень высокий коэффициент полезного действия, так как основная часть энергии тратится непосредственно на свечение. А отсюда следует и весьма низкое энергопотребление. Также, оказалось, крайне просто управлять яркостью, которая напрямую зависит от величины напряжения. Минимальное свечение начинается при напряжении от 2-2.5 В, а при 10 В яркость достигает уже 1000 кд/кв. м (кандел на квадратный метр).

По способу адресации ячеек OLED-дисплеи, так же как и LCD, делятся на активные и пассивные. Сначала появились пассивные матрицы. В них каждая ячейка находится на пересечении строк и столбцов, представляющих собой аноды и катоды. При подаче напряжения одновременно на один из анодов и катодов, через ячейку, находящуюся на их пересечении, начинает течь ток, и она, соответственно, начинает светиться. Однако минусы пассивных матриц просто очевидны: постоянно требуется подавать довольно высокое напряжение, при этом качество изображения остается на низком уровне, а при попытках создать дисплеи с высоким разрешением возникают определенные технологические затруднения. Поэтому сейчас пассивные матрицы остались лишь в устройствах, в которых просто не требуется высокого качества картинки.

Гораздо более перспективны активные матрицы на тонкопленочных транзисторах (TFT). На этот раз каждая ячейка уже обслуживается отдельным транзистором, на него достаточно всего лишь однократно подать напряжение, которое будет поддерживаться на заданном уровне до тех пор, пока не будет направлена новая команда. При такой реализации сразу повышается качество изображения, уменьшается время отклика и пороговое напряжение, однако тут же увеличивается и себестоимость.

Для создания полноцветного изображения каждый пиксель, как и во всех современных дисплеях, формируется из трех ячеек: красного, зеленого и синего цвета. Но, в отличие от ЖК, задавать цвет каждой из них можно двумя принципиально разными способами.

1. Сделать все светодиоды белыми, а цвет конкретной ячейки определять выбором одного из трех светофильтров, как это делается в LCD-мониторах.

2. Поскольку OLED-диоды испускают свет самостоятельно, причем с изменением химического состава органического материала изменяется и длина волны испускаемого света (именно по длине волны человеческий глаз опознает цвет). Таким образом, достаточно выбрать всего лишь три материала, дающих максимально чистый свет из красного, зеленого и синего диапазона, и использовать каждый из них для соответствующей ячейки, тогда не потребуется никаких светофильтров, и толщину экрана можно будет сделать еще меньше.

Однако у второго подхода есть серьезный минус, заключающийся в том, что различные материалы отличаются не только длиной волны испускаемого света, но и долговечностью. В частности, хуже всего обстоят дела у «синих», которые выдерживают не более десяти тысяч часов – для сравнения, «зеленые» и «красные» могут продержаться до сорока тысяч.

Кроме того, поскольку органика крайне критична к окружающей среде, то при попадании влаги ячейка разбухает, а при взаимодействии с кислородом – окисляется, что ведет к нарушению работоспособности. Поэтому OLED-излучателю требуется обеспечить стопроцентную герметизацию.