Student World

Od roku 1998, kdy byl OLED poprvé komerčně nasazen firmou Pioneer v displeji jejího autorádia, se organická luminiscenční technologie zobrazování zejména ve světě malé spotřební elektroniky pomalu, ale úspěšně rozšířila. Velké panely dosud neopustily fázi prototypů, ale již dnes je zřejmé, že se dříve nebo později k dosavadním dominantním hráčům, plazmě a LCD, masově připojí.

Úplná verze tohoto článku vyšla v Computerworldu 23/2005.

Za současným nástupem technologie OLED (Organic Light Emitting Diode) stojí výzkumné úsilí společnosti Eastman Kodak, která ji vyvíjela v průběhu 90. let minulého století. Výrobci obrazovek založených na této technologii uvádějí, že její obraz je jasnější, kontrastnější, nabízí větší pozorovací úhly a rychlejší dobu odezvy než konkurenční LCD (Liquid Crystal Display). Organické luminiscenční displeje spotřebovávají méně energie a mohou být až o třetinu tenčí než technologicky blízké LCD. Displeje typu OLED se v posledních letech zabydlely v mobilních telefonech, multimediálních přehrávačích a dalších menších přístrojích spotřební a ICT elektroniky, v nichž zužitkovávají především svou nižší energetickou náročnost. Nasazení organické luminiscence ve spotřebičích s rychlou obměnou modelů souvisí se stále přetrvávajícím problémem krátkého životního cyklu a chemické nestability použitých komponent. Ty postihují zejména displeje s aktivní maticí (viz Princip technologie OLED), což do značné míry eliminuje možnosti nasazení technologie v produktech, jako jsou televizory nebo počítačové monitory. Analytici společnosti Display Search očekávají, že komerčního nasazení velkoformátových obrazovek bude technologie schopná nejdříve za 5 let. To podstatně mění původní výhled, který předpokládal stejnou technologickou a obchodní proměnu, jakou trh zaznamenal při přechodu z monitorů CRT (Cathode Ray Tube) na LCD.
Velké firmy zabývající se vývojem a výrobou zobrazovacích zařízení sice neustále předvádějí větší a větší OLED displeje (40palcový panel Samsung v květnu 2005), ale jejich uvedení do výroby se ani po letech (přibližně od roku 2000) příliš nepřiblížilo. A to i přesto, že výrobní postupy jsou u obou technologií OLED i LCD téměř identické.
OLED na trhu
Největší komerční úspěch slaví menší displeje s pasivní maticí, schopné zobrazit omezený počet barev, které lze využít u vysokoobrátkového sortimentu MP3 přehrávačů nebo mobilních telefonů, u nichž se nepředpokládá dlouhá životnost.
Za rok 2004 bylo na světový trh dle společnosti DisplaySearch dodáno 31 milionů panelů OLED. Analytická firma iSuppi objevila v roce 2004 přes 50 druhů MP3 přehrávačů vybavených displeji s organickou luminiscencí. Trojici největších světových dodavatelů displejů OLED tvoří dle stejného zdroje společnosti Samsung SDI (44 %), RiT (25 %) a Pioneer (20 %). Cena stejně rozměrově disponovaných displejů LCD a OLED vychází dle informací agentury DisplaySearch o 50 % dráž v neprospěch organické verze. To je kromě krátké doby životnosti další důvod, proč výrobci spotřební elektroniky k OLEDu stále masově nepřešli. Dodavatelé televizních přístrojů a počítačových monitorů čekají na dobu, kdy životnost organických panelů dosáhne 10 tisíc hodin, což je minimum pro efektivní komerční nasazení.
Pro rok 2005 se dle iSuppli očekává dodání 60 milionů panelů OLED a již 3 roky poté v roce 2008 se má celkový objem dodávek zvýšit na 170 milionů kusů. Rok 2010 přinese dle stejného zdroje na trh produkci 289 milionů aktivních OLED displejů, z nichž 88 % bude zasazeno v mobilních telefonech. Od zvyšování objemu trhu OLED displejů si výrobci slibují postupné snižování cen, které by technologii dovedlo k větší konkurenceschopnosti s rivalským LCD.

Princip technologie OLED

Základ OLED displejů představuje LED dioda z organického materiálu. Ta využívá emisivní (luminiscenční) technologii, což znamená, že sama emituje světlo (podobně jako například plazmové displeje a narozdíl od transmisivní technologie u LCD, kde bílé světlo prochází přes filtr RGB), a nevyžaduje tudíž samostatný zdroj světla.
Organická světelnost: Organický materiál OLED reabsorbuje méně světla než anorganický a převážná část absorbovaného světla se nachází mimo viditelné spektrum, což zvyšuje účinnost zobrazení. Strukturu OLED displejů tvoří několik vrstev organického materiálu vložených mezi průhlednou anodu a kovovou zaváděcí katodu a transportní a emisní vrstvy elektronů. Přivedením elektrického napětí do buňky obrazového bodu dochází k rekombinaci pozitivních a negativních nábojů v emisní vrstvě, kde díky tomu dochází k elektroluminiscenci. Matice: Panely OLED obdobně jako displeje LCD využívají pasivní nebo aktivní matice. Jednodušší struktura pasivní matice se hodí pro zobrazení graficky méně náročného obsahu. Externí ovladače připojené ke každému řádku a sloupci rozvádějí elektrický proud mezi jednotlivými pixely. Pro oblasti s vysokým rozlišením a grafickými nároky jsou určeny OLED modely s aktivní maticí. Ta má na rozdíl od své pasivní sourozenkyně integrovánu propojovací elektronickou vrstvu, která pro každý zobrazovací bod obsahuje nejméně dva tranzistory a kondenzátor, což ve svém důsledku výrazně zvyšuje výrobní náklady. Řídicí mechanismus displeje je umístěn přímo na substrát buněk a jednotlivé pixely mohou být zcela nezávisle adresovány. LEP a SMOLED: Dle druhu použitého materiálu lze OLED rozdělit na dvě technologické větve. Jednu reprezentují displeje využívající relativně velké molekuly LEP (Light Emitting Polymers) a druhou větev zastupují obrazovky založené na malých molekulách (nebo dokonce monomerech) s názvem SMOLED (Small Molekule OLED). Obě pomocí rekombinací elektronů a děr ve svých vrstvách vytvářejí tzv. singletní nebo triplexní stavy, přičemž při prvním z nich dochází k emisi světla. Výroba displejů technologie LEP se svou náročností blíží běžným panelům LCD.
Specifika: Díky využití tzv. konjugovaných polymerů mohou OLED displeje být ohebnými a pružnými. Princip samostatného ovládání obrazových buněk a odpadající nutnost dodatečného světelného zdroje technologii teoreticky nijak neomezuje v rozměrech produkovaných panelů. Vadný pixel na panelu OLED se projevuje tmavým efektem, narozdíl od LCD, které vytváří světlý bod.

Další trendy ve zobrazování

Třídimenzionální displeje společenství více než 100 firem elektronického a ICT průmyslu s názvem 3D Consortium (3DC) koordinovaně spolupracuje na vývoji 3D hardwaru i softwaru. Společnost Sharp, člen 3DC, vyvinula LCD displej schopný pracovat ve dvojrozměrném i třírozměrném módu. 3D funkcionalita pracuje na základě sady vertikálních černých bodů umístěných před samotným displejem. Ty sice snižují rozlišení monitoru v trojrozměrném módu na polovinu, ale na druhou stranu umožňují bez jakýchkoli dalších pomůcek sledovat trojrozměrný obraz. Displeje již byly nasazeny v několika modelech mobilních telefonů, kde lze 3D schopnosti využít při hraní speciálně navržených javových her. Trojrozměrné displeje nasadil Sharp i do některých notebooků vlastní provenience a využívá je i konkurenční NEC. Oblast 3D grafiky zažívá velký rozkvět a většina společností z oblasti výroby spotřební elektroniky, softwaru a hardwaru tento segment začíná protežovat. Dle informací sdružení firem 3DC se v oblasti domácích elektronických her stanou 3D panely hitem v roce 2008, v mobilních zařízeních v roce 2009 a v televizních přístrojích v roce 2010. Vývoj trojrozměrného obrazu nevynechává žádnou ze současných technologií, tj. LCD, OLED a plazmu.
Ohebné obrazovky mezi první pružné displeje patřily elektroforetické vývěsní štíty firmy Gyricon a speciální LCD panely společnosti Samsung. Stranou ovšem nezůstávají ani další výrobci a své pružné displeje představily světu společnosti IST, Philips nebo Nippon Hoso Kyokai. Firma IST se mimo jiné zabývá vývojem pružného plazmového displeje. Analytici trhu ovšem očekávají, že hlavním zástupcem pružných displejů se stanou obrazovky OLED, jejichž flexibilní prototyp představil právě nizozemský Philips. Hlavním důvodem, proč se výrobci soustředí na vývoj ohebných obrazovek, jsou nižší váha a vyšší životnost a odolnost zařízení jimi vybavených. Své uplatnění nacházejí pružné displeje již dnes například v digitálních hodinkách, ale v dohledné době by se měly objevit i v počítačích do dlaně (dotyková varianta), multimediálních přehrávačích nebo zařízeních GPS.

Co je co?

SED – (Surface-con duction Electron-emitter Display) společný projekt firem Canon a Toshiba zahájený v roce 1990. Princip SEDu vychází z pohybu proudu elektronů procházejícího skrz tisíce nanometrových štěrbin na fosforem pokrytou obrazovku. Primárně se technologie SED vyvíjí pro televizní přístroje, u kterých má nabídnout jasný a plynulý obraz na úrovni CRT, doprovázený kontrastem známým z konkurenčních panelů LCD a PDP. Právě tyto dvě zobrazovací technologie hodlají Toshiba a Canon novými obrazovkami vystrnadit ze segmentu velkorozměrných televizorů. Zahájení výroby Toshiba oznámila již na letošní rok.
FED – (Field Emission Display) vývoj zobrazovací technologie vedený společností Sony. Doposud se svými výsledky nepřekročil půdu laboratoří. Mezi doposud deklarované vlastnosti spadá obraz podobný CRT a velmi nízká energetická náročnost.
NED – (Nano-Emissive Display) technologie vyvíjená firmou Motorola přímo pro trh velkorozměrných obrazovek. Výrobní postup do značné míry koresponduje s produkcí současných plazmových panelů, ale ve finále dle informací zástupců Motoroly nabízí obrazovky levnější, stabilnější a výrobně jednodušší.
Elektronický papír vývojem elektronického papíru se kromě jiných zabývá i společnost Seiko Epson. Pozorovatelé trhu očekávají, že to bude právě ona, kdo přivede ohebné displeje s příznačným označením e-paper na světové trhy. Kromě využití elektronického papíru jako nahrávatelné a vícekrát použitelné náhrady klasických tiskovin či řeklamních tabulí se s technologií počítá i pro velkoformátové ultratenké televizory. Dosavadní prototypy dosahovaly rozměrů archu A4 a jejich tloušťka činila 0,2 mm. Konkurenční projekt elektronického papíru splečnosti E Ink dosahuje tloušťky 0,3 mm a jeho základem je ohebná kovová fólie. První prototyp měl úhlopříčku 3 palce a bodové rozlišení 240 x 160. Obě společnosti shodně uvádějí, že jejich produkty dorazí na trh v průběhu 5 let.

Úplná verze tohoto článku vyšla v Computerworldu 23/2005.

autor Lukáš Kříž