Журнал "Компьютерра" №762

Профессор Ричард Френд вместе с группой химиков лаборатории Кембриджского университета в 1989 году разработал еще один вариант этой технологии под названием PLED (точнее, POLED - Polymer Organic Light-emitting Diode[Не путать с PHOLED (Phosphorescent OLED) - вариантом"обычного" OLED от Universal Display Corporation.]). Здесь вместо простых органических соединений используются полимеры. Будучи более простой в производстве[В частности, нашумевший способ производства дисплеев печатью на струйных принтерах связан именно с этой технологией.], PLED обладает меньшей эффективностью светоизлучения и худшими спектральными характеристиками, а долговечность ячеек у нее ниже, чем у"обычной" OLED.

Долговечность и представляет собой первую и одну из основных трудностей для разработчиков. Органика есть органика - она медленно, но неотвратимо деградирует, взаимодействуя с кислородом воздуха, водяными парами и компаундами, которые употребляются для герметизации. Наименьшей долговечностью отличаются синие субпикселы - считается, что их срок службы не превышает в среднем 10 тысяч часов, что приемлемо для мобильных телефонов, но недостаточно для ноутбуков и телевизоров. Компания DisplaySearch, занимающаяся исследованиями потребительской электроники, обнаружила, что яркость того самого Sony XEL-1 должна снижаться вдвое уже после 17 тысяч часов эксплуатации, хотя Sony гарантировала как минимум 30 тысяч.

Другая проблема - цветопередача. Это только в теории светодиоды обладают идеальными спектральными характеристиками, на самом же деле обеспечение нужной цветовой характеристики требует введения в органический материал добавок, которые лишь ухудшают стабильность. Поэтому многие разработчики склоняются к знакомой схеме: собственно матрица составляется из светодиодов белого свечения (для них достигнута долговечность порядка 20 тысяч часов), а цвета формируются обычными фильтрами. В пределе разница между ЖК-мониторами со светодиодной подсветкой и такими OLED-дисплеями, как видите, только в способе управления яркостью: в ЖК регулируют прозрачность фильтра, а OLED - яркость подсветки (что и в ЖК с динамической подсветкой широко используется). И еще неизвестно, что выгоднее, так как ЖК-ячейка управляется не током, а напряжением и в принципе требует энергию лишь для перезаряда соответствующей емкости (отчего, кстати, и быстродействие ее ниже). Поэтому для управления яркостью ЖК-ячейки (без учета, конечно, управления динамической LED-подсветкой, если она используется) не требуется манипулировать значительными токами.

А в OLED управление субпикселами, как мы говорили, требует достаточно мощных токовых драйверов. Можно привести такую цифру: для поддержки всего-навсего 128 пикселов в строке нагрузочная способность формирователя строк должна достигать почти 50 мА (при напряжении питания формирователя около 5 В); можете подсчитать, какую единовременную мощность потребует нормальная матрица для того же телевизора. Для преодоления этих ограничений придумали довольно сложный мультистрочный способ управления матрицей, когда в каждый момент времени горит только одна строка либо некий прямоугольный фрагмент экрана (и притом частично - полное многоцветное изображение"проявляется"за несколько циклов работы). При этом уровни токов для каждого пиксела, возможно, придется настраивать индивидуально, чтобы обеспечить равномерную яркость по всей площади экрана, а потом - по мере старения ячеек - еще и подстраивать дополнительно, поэтому строковые драйверы обычно делаются программируемыми (что еще больше усложняет конструкцию, а значит, и производство).

В обычной пассивной OLED-матрице, представляющей собой массив ячеек между перпендикулярными сетками анодов и катодов, используется знакомая по плазме схема управления яркостью через скважность, то есть через регулировку времени, в течение которого ячейка"горит"за один цикл работы. В практических конструкциях таким способом было трудно обеспечить достаточный динамический диапазон - мешает инерционность линий управления, для преодоления которой приходится вводить специальный этап"предзаряда", то есть быстрого доведения напряжения на ячейке до необходимой величины через заранее запасенную на конденсаторе энергию. Пассивные OLED-матрицы обычно отображают 262 тысяч цветов, а применяющиеся в реальных устройствах - еще меньше.

Для создания нормальных многоцветных экранов пришлось, увы, поступиться принципами и объединить органический материал с обыкновенной матрицей тонкопленочных транзисторов (TFT) на основе поликремния, хорошо знакомой по ЖК-мониторам. А соединение органики с кремнием только удорожает производство (какие уж тут струйные принтеры). Правда, такой AMOLED-дисплей (Active Matrix OLED) имеет все преимущества, приписываемые OLED в сравнении с ЖК - и лучшую цветопередачу, и повышенную яркость-контрастность, и высокое быстродействие, сравнимое с быстродействием ЭЛТ, и минимальную толщину, и даже, как ни странно, более низкое энергопотребление. Но практические достижения этой технологии в ее современном состоянии мы уже видели: экраны 2,2” для мобильников - да, телевизоры и мониторы мы пока встречаем, увы, только на выставках.

Одним из перспективных направлений считается разработка транзисторов на основе органических материалов. Это позволило бы изготавливать OLED с активной матрицей в едином технологическом процессе (в том числе и печатать на принтерах, почему нет), но пока мешает как минимум одно обстоятельство: из-за малой подвижности носителей заряда в органических полупроводниках быстродействие схем на их основе слишком мало. Если бы кому-нибудь удалось создать быстрый транзистор на органике, это сильно ускорило бы вывод OLED-технологий из ступора, но пока все подобные разработки существуют лишь в виде пресс-релизов исследовательских лабораторий.

Лично мне представляется весьма перспективным совсем иное применение OLED-технологий - для производства источников света. Не исключено, что мы их увидим у себя дома даже раньше OLED-телевизоров. OLED сравнимы по светоотдаче на каждый затраченный ватт с люминесцентными лампами, но лишены их недостатков, таких как сложные схемы управления, большое время"разгона"при включении, ограниченное число оттенков, потребность в хрупких вакуумных колбах, да еще и наполненных всякими вредными парами типа ртутных.