АРХИВ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА «МОЙ КОМПЬЮТЕР» ЗА 2002 ГОД

Органические мониторы

• Все журналы \ Номер 41/212 `2002 от 14.10.2002 \ Органические мониторы

Руслан РИЗВАНОВ rizvanov_ruslan@mail.ru

Прогресс вычислительной техники не прекращается ни на один день. В основном развитие ИТ-технологии идет в направлении увеличения быстродействия и улучшения качества вывода информации. Итак, что же нового нас ожидает?

Переходим поскорей на пластмассовый дисплей

Такая немаловажная деталь компьютерных устройств как дисплей, что ни говори, оказывает значительное влияние на сидящего за компьютером человека, в том числе на его здоровье. В данный момент самыми безвредными для человека считаются жидкокристаллические LCD TFT дисплеи — у них отсутствует мерцание, электризация, вредные электромагнитные излучения. Безусловно, у LCD много достоинств. Однако есть и существенные недостатки: ограниченный угол обзора, низкая скорость отклика (быстрота смены изображения), дороговизна производства и др. Понимая это, производители мониторов находятся в процессе непрерывного поиска новых технологических решений. И, судя по всему, они нашли очень даже неплохую замену LCD — это так называемые органические электролюминесцентные дисплеи (OELD), созданные на основе органических полупроводников (OLED —Organic Light Emitting Diodes). Технология производства такого рода устройств еще сравнительно нова, однако у нее многообещающие перспективы. Можно предположить, судя по информации некоторых фирм-производителей, что где-то к 2005–2006 году они частично или полностью вытеснят LCD. Итак, что же из себя представляет органический дисплей?

Принципы работы и производства

В 1987 году компания Kodak создала диод OLED на основе органических материалов, способных фосфоресцировать (испускать свет). Диод работал по принципу «дырочной» p-n проводимости (присущей всем полупроводникам), при которой происходит испускание энергии в виде света. Схема его работы показана на рисунке 1 (напряжения в 5–10 вольт вполне достаточно для очень яркого свечения). В устройстве применялись микромолекулярные материалы, комбинируя и заменяя которые, можно было получить различный цвет испускаемого светового потока. Позже, в 1990 году, в Кембриджском университете (Cambridge University) в Великобритании была создана технология PLED (Polymer Light Emitting Diode), в которой использовались полимеры. Она то и стала применяться в новом типе дисплеев.

В дальнейшем было найдено много различных материалов, пригодных для использования в OLED. Интересно, что свой вклад в это дело внесли и светлячки. Японские ученые исследовали процессы, происходящие при их свечении, и на основе полученных данных химическим путем синтезировали вещество, способное светиться под действием электрического тока или при определенной химической реакции. Оно также было опробовано в органических диодах. На то время единственными препятствиями, мешающими коммерческому использованию технологии OLED, являлись очень небольшое время действия устройств и отсутствие материала для синего светящегося элемента. Но были найдены и материалы, способные работать гораздо дольше, и полимеры, испускающие синий свет. С этого момента и началось массовое внедрение OLED.

Компании, продвигающие эту технологию, образовали два конкурирующих лагеря. Первая группа (Kodak, IBM, UDX и др.) пыталась доказать, что будущее органических дисплеев именно в использовании микромолекулярных материалов. А вторая (Philips, DuPont и др.) отстаивала полимеры. И у первой, и у второй технологий имелись как недостатки, так и достоинства. Особой разницы в качестве изображения, получаемых на обоих типах дисплеев, заметно не было, зато поначалу устройства на микромолекулярных материалах функционировали дольше. Сейчас же по качеству и по сроку службы эти технологии почти сравнялись, однако дисплеи на полимерах гораздо проще в производстве — для их изготовления может использоваться напыление или струйная печать.

Следует также отметить еще два отличительных свойства дисплеев на OLED — они бывают с пассивными и активными (TFT) матрицами. И в первом, и во втором случаях матрицы служат для подачи электрического тока на определенные точки экрана. При использовании пассивных матриц (рис. 2) координаты светящегося элемента определяются в месте «пересечения» катодной и анодной пластин, т.е. происходит выбор элемента матрицы, в которой колонки — катоды, а строки — аноды. Если подавать ток на определенную катодную и анодную пластины, то в месте их пересечения появится свечение точки OLED-покрытия. Использование же активных матриц предполагает наличие TFT (thin film transistor) покрытия, при этом каждой точке светящегося слоя должен соответствовать отдельный конденсатор, подающий на нее электрический ток.

Если с одноцветными дисплеями все довольно просто, то для создания цветных устройств существует несколько методов. Первый заключается в том, что формируется OLED-покрытие с триадами синего, зеленого и красного люминесцентного материала для каждого пикселя экрана (рис. 3). Естественно, это требует и большего TFT-покрытия, что несколько сдерживает производство дисплеев с высоким разрешением. Кроме того, из-за наличия дорогостоящих материалов, способных создавать синий свет, значительно повышается цена на все устройство в целом. Другой метод создания цветного изображения заключается в использовании элемента OLED-покрытия, светящегося белым светом. Далее с помощью специальных фильтров в нужных пропорциях из него вырезаются красная, зеленая и синяя составляющие. Данный способ лишен некоторых недостатков первого, однако, учитывая ограниченный срок работы OLED, он является крайне неэффективным, так как задействует всего лишь около трети всего светового потенциала каждого диода — остальное отсеивается фильтром. Еще один метод получения цветного изображение состоит в следующем: есть сплошной светящийся синим светом элемент, а уже из его света с помощью фильтров CCM (color-changing media) образуются все необходимые цвета, т.е. происходит не вырезание цветовых составляющих, а преобразование одного цвета в другой (рис. 4). Такой способ считается наиболее эффективным и, благодаря используемым фильтрам, позволяет получить изображение с очень хорошим качеством. Все вышеописанные методы используются производителями дисплеев, такими как Sony, Samsung, Sanyo и др.

Где купить OELD?

Несмотря на то, что технология производства органических дисплеев существенно прогрессировала с момента своего появления и имеет много ветвлений и методик изготовления OLED, в массовой продаже устройства с органическими дисплеями — редкость. И не потому что они неконкурентоспособны, наоборот, OELD по всем показателям лучше всего того, что есть сейчас на рынке дисплеев. Просто компании-производители не хотят торопиться — и они могут это себе позволить. Да, идет активное тестирование, дальнейшее изучение и усовершенствование технологий, создаются прототипы. Однако еще требуется некоторое время, потому что, как было сказано на ежегодной конференции по OLED: «Необдуманные и скорые действия со стороны производителей могут привести к нежелательным последствиям — повести по ложному пути прямо в тупик». Но все же некоторые компании уже выпускают пробные партии мобильных телефонов, карманных компьютеров и прочей «мелкой» техники, где используются простые органические дисплеи (в основном с пассивными матрицами). Так, например, компания Samsung с 29 августа 2002 года начала серийное производство 256-цветных дисплеев размером 21х16 мм для установки в свои двухэкранные мобильные телефоны.

Возможности

Возможности OELD просто удивительны. Начнем с того, что органические дисплеи очень легкие и тонкие. Например, такой дисплей может иметь толщину всего 1.4 мм, из которых 0.7 мм — стеклянная подложка! Следующая особенность — низкое энергопотребление. По некоторым расчетам, 17-дюймовая панель будет иметь потребляемую мощность от 10 до 20 Вт (обычная лампочка — 60 Вт, а LCD TFT дисплей — не меньше 25 Вт). Далее. Низкая себестоимость (как минимум на 20% дешевле LCD) объясняется тем, что некоторое оборудование, применяемое для изготовления LCD, вполне пригодно и для OELD. Поэтому производителям не придется менять абсолютно всю технику на своих заводах. Кроме того, на цене сказывается и относительно простая технология изготовления. Также OEL-дисплеи имеют высокую, но в тоже время легко регулируемую яркость (от нескольких кд/м2 до нескольких сотен кд/м2) и контрастность (например, 300:1 при нормальном уровне освещенности 500 люкс). Дневной свет и другие источники на качество картинки не оказывают влияния, угол обзора OELD-дисплея — все 180° (рис. 5 — взгляд под углом на OELD (слева) и LCD (справа)). По перечисленным параметрам OELD сравнимы и могут конкурировать с высококачественными откалиброванными ЭЛТ-мониторами, применяющимися в издательстве. В OELD источником света является само покрытие, по этой причине не требуется никакой задней подсветки (как у LCD), а благодаря возможной высокой яркости, по мнению специалистов, такие дисплеи могут использоваться даже и для обычного освещения (вместо лампочек :-)). Следует отметить высокую скорость реакции элементов изображения — органические диоды способны в 100 (а то и в 1000) раз быстрее LCD менять свое состояние. Это очень хорошо в случае быстрой смены картинок на экране (игры, фильмы, анимация). Вы еще не устали удивляться? Тогда продолжим. Органические дисплеи могут работать в диапазоне температур от -40°C до +80°C. При использовании специальных материалов для подложек возможно создание FOLED (Flexible Organic Light Emitting Device) — гибких дисплеев с радиусом кривизны изгиба порядка 1 см (рис. 6).

Еще одна особенность — в неактивном состоянии органические полупроводники прозрачны! А как вам то, что картинку в разрешении 640х480 реально вывести на экран в 0.8 дюйма (рис. 7, 8, 9). Ух, сколько всего!

Применение

Как уже было сказано, органические дисплеи пока ориентированы на применение в карманных компьютерах и мобилках (рис. 10). Но не обделены вниманием экраны ноутбуков, панели для ПК и телевизоры. Уже активно идет соревнование прототипов мониторов — вроде бы не так давно компания Sony удивила всех цветным 13-дюймовым дисплеем, а тут уже Toshiba представляет на суд общественности цветную 17-дюймовую модель с разрешением 1024х768 (яркость 100–300 кд/м2). А на одном из форумов по электронным дисплеям была даже высказана мысль о том, что велика вероятность появления в 2006 году 500 (!!!) дюймового экрана :-).

Благодаря удивительным качествам OEL-дисплеев открываются доселе невиданные возможности их применения. Высокое разрешение при небольшой площади позволяют создать очки виртуальной реальности (Virtual Reality). Гибкость и прозрачность делают возможным установку органических дисплеев, например, на лобовом стекле автомобиля (чтобы показывать карту местности), в самолетах (для прозрачной панели данных). Герметически закрытые легкие дисплеи, способные выдерживать большие нагрузки и обеспечивать отличное качество изображения даже в темноте, наверняка, пригодятся исследователям морских глубин или, к примеру, в космических исследованиях. Да и в быту OELD не помешает: большой и качественный телевизор, который можно закрепить на стене или в любом другом месте так же легко, как и плакат любимой группы (или журнала :-)), и, не опасаясь каких-либо вредных излучений, просто получать удовольствие от четкой и насыщенной «природной» картинки. А еще в перспективе создание handreader — переносного дисплея для чтения текста (вместо бумажной книги) с небольшим объемом памяти. От него не устанут глаза, так как при определенной настройке по параметрам изображения он будет соответствовать бумаге с высококачественной полиграфией.

Итоги

Да, перспективы OELD заманчивые. Исследования в этом направлении ведутся очень активно. Сейчас уже более 60 компаний-производителей мониторов и исследовательских центров занимаются разработкой OELD, и с каждым днем в это дело вкладывается все больше и больше материальных средств. И нам с вами остается ждать и надеяться...

Идёт загрузка...

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:
Комментарий:
Введите символы или вычислите пример: * Обновить