Telewizory w kolorach OLED

Za kilka lat telewizory LED odejdą w zapomnienie, wyparte przez panele OLED. Chcesz wiedzieć, dlaczego o diodach organicznych jest tak głośno?

Kiedy telewizory plazmowe zniknęły z rynku, klienci zostali skazani na zgniły kompromis w postaci paneli LCD. Mimo iż producenci robili co mogli, aby stworzyć wyświetlacze jak najwyższej jakości, żaden telewizor LCD nie gwarantował tak dobrego kontrastu i tak głębokiej czerni jak wysłużone plazmy.

Ale plazmy nie były pozbawione wad: pobierały mnóstwo prądu, na ekranach pojawiały się powidoki, a w starszych modelach kolory blakły wraz z upływem czasu. Zaczęto szukać alternatywnej technologii, która połączyłaby zalety paneli LCD/LED i plazm, a przy okazji była pozbawiona ich największych wad. Postawiono na OLED-y.

Zanim przejdziemy do omówienia samej technologii, przyjrzyjmy się jej rozwojowi. Wbrew pozorom OLED-y nie są nowinką technologiczną. Już w latach 50. ubiegłego wieku francuscy naukowcy prowadzili badania nad organicznymi materiałami elektroluminescencyjnymi (jarzącymi się pod wpływem prądu). Były to jednak prace czysto teoretyczne.

Kluczowym odkryciem dla powstania paneli OLED było zaobserwowanie przez Martina Pope’a i naukowców z Uniwersytetu Nowojorskiego zjawiska rekombinacji (połączenia się cząsteczek o przeciwnych ładunkach elektrycznych) w momencie zetknięcia elektrody z kryształem antracenu, organicznego związku chemicznego. Zjawisku temu towarzyszy uwolnienie energii, objawiające się rozbłyskiem świetlnym –. to właśnie dzięki niemu świecą panele telewizorów OLED.

Kilka lat później naukowcy z Narodowej Kanadyjskiej Rady Badawczej, Wolfgang Helfrich oraz William Schneider, opracowali nową, skuteczniejszą metodę elektroluminescencji kryształów antracenu –. niestety, z powodu ograniczeń technologicznych nie udało im się stworzyć ekranu bazującego na odkryciu. Wszystko przez to, że wówczas nie istniały materiały organiczne o wystarczającym przewodnictwie elektrycznym, które były potrzebne do stworzenia działającego wyświetlacza organicznego.

Przełomem okazało się odkrycie przez Rogera Partridge’a elektroluminescencyjnych właściwości polimerów –. naukowiec opracował i opatentował w 1975 roku projekt świecącego filmu polimerowego o grubości zaledwie 2,2 mikrometra. Na jego badaniach oparli się ojcowie współczesnych OLED-ów - Ching W. Tang oraz Steven Van Slyke, którzy w 1987 roku stworzyli w laboratoriach Kodaka pierwszy działający wyświetlacz OLED.

Od stworzenia prototypu do wypuszczenia konsumenckich wyświetlaczy musiało minąć jeszcze wiele lat. Pionierami na tym rynku były firmy Samsung oraz Sony, które uruchomiły produkcję paneli pod koniec pierwszej dekady XXI wieku. Pierwszy telewizor OLED, Sony XEL-1. zadebiutował w 2007 roku.

Niestety, panele OLED niezbyt dobrze radziły sobie na dużych urządzeniach i Sony szybko wycofało się ze sprzedaży telewizorów wykonanych w tej technologii. Sprawdzały się natomiast w sprzętach przenośnych i spopularyzowały się w trakcie rewolucji urządzeń mobilnych. Na ich wielki powrót na ekrany telewizorów trzeba było czekać aż do 201. roku, gdy za produkcję OLED-ów wzięła się firma LG.

Sposób działania paneli OLED można opisać w dość prostych słowach. Ekran składa się z czterech warstw: emisyjnej, przewodzącej oraz dwóch elektrod - katody i anody. Po przyłożeniu napięcia do panelu, elektrony przemieszczają się: katoda przesyła je do warstwy emisyjnej, a anoda pobiera je z warstwy przewodzącej, co prowadzi do wystąpienia zjawiska rekombinacji. Panel rozświetla się i tak powstaje obraz.

Cały proces z punktu widzenia fizyki jest oczywiście znacznie bardziej skomplikowany, ale na potrzeby przeciętnego konsumenta wystarczy ten mocno uproszczony opis. Dla kupującego najważniejsze jest coś innego –. odpowiedź na pytanie, czy warto zainwestować w tę technologię.

Tym, co różni telewizory LED od OLED, jest sposób wyświetlania obrazu. W przypadku tych pierwszych matryca podświetlana jest strefowo, a filtry koloryzujące nie emitują własnego światła. W ten sposób nie można podświetlić pojedynczego piksela, a jedynie ich grupę. Panele OLED działają zupełnie inaczej –. każdy piksel na ekranie świeci własnym światłem, dlatego nie zachodzi konieczność stosowania dodatkowego podświetlenia matrycy.

Wiąże się to z kilkoma korzyściami. Przede wszystkim OLED-y mogą być znacznie cieńsze od LED-ów. Grubość tych wyświetlaczy liczymy w milimetrach.

Możliwość podświetlania pojedynczych pikseli pozwala uzyskać doskonały kontrast –. nic nie stoi na przeszkodzie, by zestawić obok siebie wygaszony, czarny piksel i ten rozjarzony białym światłem. Żadna inna technologia wyświetlania obrazu nie pozwala zestawiać ze sobą smolistej czerni i oślepiającej bieli - z tego powodu OLED-y najlepiej sprawdzają się podczas oglądania zdjęć i filmów np. rozgwieżdżonego nieba.

Panele OLED pozwalają też uzyskać bardzo szeroką paletę barw. Producenci wyświetlaczy LED stosują dodatkowe filtry, takie jak np. kropki kwantowe, aby lepiej odwzorować naturalne kolory, ale nigdy nie uzyskają takiej precyzji, jaką oferują diody organiczne. Przy okazji kolory nie odbarwiają się, gdy spoglądamy na ekran pod dużym kątem - niezależnie, z której strony patrzymy na panel OLED, barwy zawsze będą takie same.

Gracze oraz miłośnicy sportu docenią niesamowitą szybkość reakcji tego typu wyświetlaczy: inżynierowie twierdzą, że są one aż tysiąckrotnie szybsze niż panele LCD i mogą pochwalić się czasem odświeżania równym 10. kHz (100 000 Hz). Najlepsze telewizory LCD osiągają wartość rzędu stukilkudziesięciu herców. Istna przepaść.

Mimo tak wielu zalet, OLED-y nie są pozbawione wad. Jedną z największych jest ich cena –. za najtańsze telewizory wykonane w tej technologii musimy zapłacić obecnie niemal 10 tysięcy złotych. Musi minąć jeszcze kilka lat, zanim koszty produkcji i dystrybucji paneli spadną do poziomu, który pozwoli spopularyzować je w naszych domach. Do tego czasu musimy zadowolić się wyświetlaczami OLED w zegarkach, tabletach czy smartfonach – są znacznie mniejsze, a co za tym idzie - również tańsze.

Panele OLED są również bardzo wrażliwe na wilgoć. Jeśli dojdzie do rozszczelnienia matrycy, woda może zniszczyć materiał organiczny. Na to ryzyko narażone są przede wszystkim elastyczne panele, ale producenci profilaktycznie ukrywają matryce OLED za dodatkowymi warstwami ochronnymi, aby zniwelować ryzyko uszkodzenia odbiornika.

Do niedawna ogromne kontrowersje wzbudzała także żywotność paneli, która była znacznie niższa niż w przypadku wyświetlaczy LCD i wynosiła 3. tysięcy godzin. Przedstawiciele LG twierdzą, że udało się rozwiązać ten problem i tegoroczne modele mają żywotność na poziomie 100 tysięcy godzin, czym dorównują najlepszym telewizorom LCD.

Na doskonałym wyświetlaniu obrazu nie kończą się zalety OLED-ów. Gdy ta technologia na dobre zadomowi się na rynku, może napędzić rozwój nowych, innowacyjnych urządzeń. Elastyczne, przezroczyste filmy mogą znaleźć zastosowanie w produkcji gadżetów do noszenia, zwijanych wyświetlaczy, szyb samochodowych z elektroniczną deską rozdzielczą, soczewek okularowych i kontaktowych oraz wielu innych sprzętów, o których istnieniu dziś możemy tylko pomarzyć.

Stuff / słk-WP