Автор: Юрий Ревич

В одной из публикаций я обещал рассказать, почему широко разрекламированные OLED-дисплеи можно пока увидеть живьем только на выставках. На самом деле это не совсем так: с OLED-дисплеями выпускаются мобильники (типичный пример - BenQ-Siemens S88), магнитолы, GPS-навигаторы; кто-то подсчитал, что ими снабжаются около четверти MP3-плееров… Есть, наконец, и нашумевший OLED-телевизор Sony XEL-1 с диагональю экрана 11 дюймов, выпущенный еще год назад, но при своей цене от 1800 до 2500 долларов так и не ставший сенсацией (говорят, месячное производство не превышает двух тысяч штук и при таких объемах для Sony, разумеется, невыгодно).

Давно подмечено, что в области OLED никакие оптимистичные прогнозы не оправдываются. Одновременно с выпуском XEL-1 в декабре 2007 года корпорация Samsung пообещала к концу следующего года наладить серийный выпуск 14-дюймовых панелей, но пока об этом не слышно. А прототипы больших OLED-дисплеев с диагональю аж до 40 дюймов та же Samsung демонстрировала журналистам еще в 2005 году, но воз и ныне там. Из десятков производителей, с энтузиазмом включившихся в OLED-гонку в начале тысячелетия, кое-кто уже сдался: например, фактически сошла с дистанции Sanyo. Но по-прежнему мало кто считает, что OLED-технология зашла в тупик, оптимизм все же преобладает. Среди ведущих производителей OLED-панелей - Samsung (точнее, ее подразделение Samsung SDI), LG, RiTdisplay, Pioneer, Univision и TDK. Sony не решилась с ними конкурировать и в ноябре объявила, что прекращает выпускать OLED-дисплеи малой диагонали, но зато сосредоточилась на разработке OLED-панелей для телевизоров. А всего исследовательских центров, занимающихся разработкой OLED-технологий, гораздо больше, чем производителей, и число их, вероятно, ближе к сотне.

По мнению Samsung, чтобы производство крупноформатных OLED-дисплеев было рентабельным, их нужно изготавливать не меньше 3 млн. штук в год. Самыми вероятными кандидатами на устройства, которые могли бы прорвать замкнутый круг"высокая стоимость - низкая популярность", считаются телевизоры. О своих планах в этом отношении заявляют многие - в том числе LG, Matsushita (Panasonic), Samsung, Toshiba, и, конечно, Sony, но завтра OLED-телевизоров на прилавках не ждите. Так, Toshiba собиралась представить свой первый OLED-телевизор в 2009 году, однако позже перенесла срок на 2011 год. И дело не только в себестоимости производства, но и в технологических проблемах, не решенных по сию пору.

Проблемы эти возникают на двух уровнях: в технологии изготовления органических светодиодов (Organic Light-Emmitting Diode, OLED) и в разработке на их основе реальных экранов. Чтобы разобраться в камнях преткновения, надо прежде всего понять: а что, собственно, OLED-технология нам обещает?

В начале 1990-х я прочел в журнале Elecronics про освоение промышленного выпуска долгожданных синих светодиодов. Сделала это в 1993 году японская компания Nichia, благодаря своему сотруднику Судзи Накамуре. Долгожданными они были потому, что красные, зеленые и желтые к тому времени уже выпускались в промышленных масштабах, а коротковолновая часть видимого спектра никак не поддавалась. Тогда мне показалось, что еще немного - и мы увидим светодиодные телевизоры с прекрасной цветопередачей и плоские (напомним, что тогда ни о каких ЖК-панелях соответствующих размеров, тем более полноцветных, еще и речи не шло). Потому что светодиод - идеальный компонент для построения цветовой триады пикселов, абсолютно черный в выключенном состоянии, могущий обеспечить большую яркость в состоянии включенном, и к тому же обладающий чистой спектральной характеристикой, далеко обгоняющей по насыщенности оттенка любые фильтры.

Но действительность оказалась куда прозаичнее. Во-первых, обычные светодиоды невозможно вырастить на единой подложке, хотя бы потому, что для разных цветов используются разные химические соединения. Во-вторых, даже если удастся их как-то объединить в матрицу, управлять ею будет очень трудно из-за того, что твердотельные светодиоды требуют довольно больших токов, в несколько миллиампер на каждый субпиксел, отчего даже небольшая матрица такого рода будет потреблять десятки и сотни ватт. Недаром в технологиях больших экранов для общественных мест предпочитают использовать капризную, но более простую в производстве и требующую относительно небольших токов плазму.

Выход нашелся в электролюминесценции в органических материалах, на основе которых сотрудники фирмы Kodak Чин Тенг и Стив Ван Слайк в 1987 году разработали первую разновидность OLED-технологии. Схематически устройство цветовой триады пикселов в OLED-дисплее показано на рис. 1. Пропуская ток между катодом и анодом, мы заставляем светодиод излучать, причем достаточное для свечения напряжение составляет всего 2,5 В, а при 4 вольтах яркость OLED достигает 1000 кд/м2 (что раза в два-три больше, чем у"обычного монитора")[Несмотря на то что OLED - это все-таки диод и первичной величиной для него является ток, разработчики чаще используют именно вольт-яркостную характеристику, не зависящую от размеров ячейки. - С.Л.]. Правда, для этого требуются довольно мощные токовые усилители-драйверы для каждого пиксела, ибо необходимый ток составляет до полумиллиампера.

При большом желании от OLED-ячейки можно получить яркость и в 100 тысяч кд/м2, то есть проблем с динамическим диапазоном теоретически здесь нет, но на практике, конечно, все упирается в потребление и в допустимую подводимую мощность - это не только токовые драйверы, ведь катоды делаются напылением из тонкой пленки алюминия с добавками щелочных металлов, а аноды - вообще из прозрачных проводящих материалов (типа оксидов индий-олово), и их высокое сопротивление тоже ограничивает величину допустимого тока. То есть потенциальные преимущества OLED-дисплеев, в первую очередь высокую контрастность, реализовать непросто, и дальше мы увидим, к каким ухищрениям приходится прибегать разработчикам.

Единственное преимущество OLED, заработавшее с самого начала: быстродействие ячеек, которое уже в первых лабораторных образцах достигало микросекунды. Правда, схемы управления снижают быстродействие до 10–100 мкс, но это все равно на порядок лучше, чем у самых быстродействующих ЖК-ячеек.