Из каких цветов состоит пиксель в технологии oled wrgb

Обновлено: 15.09.2024

У всех на слуху названия OLED, QLED, NanoCell, Triluminos, с которыми связаны последние технические достижения в сфере ТВ. В действительности же только organic light-emitting diodes можно назвать настоящей революцией, тогда как остальные технологии являются модификациями обычной LED-панели. Сегодня мы поговорим об OLED-телевизорах, их преимуществах и недостатках, а также обсудим их отличия от конкурентов.

Хроники OLED

Немногие знают, что OLED-технологии уже несколько десятков лет. Впервые о ней заговорили еще в 70-х годах прошлого века, а практическое применение она получила в 1987 году у известного производителя фототехники Kodak, которого можно смело назвать отцом технологии. О телевизорах речи тогда не шло. Позже все связанные с OLED наработки были проданы корейской LG.

Спустя почти 20 лет, в 2004 году, появился первый телевизор на органических светодиодах. Разумеется, как любая новая технология, OLED столкнулась с множеством проблем, главными из которых стали высокая стоимость и короткий срок службы. На доводку потребовалось еще шесть лет, и в 2010 году LG представила свой первый тонкий 15-дюймовый OLED-телевизор. А всего через два года был показан рекордный на тот момент огромный 55-дюймовый ТВ.

LG OLED 15EL9500

В 2013 году по развитию технологии был нанесен сильный удар, когда Panasonic и Sony заявили об отказе от дальнейших исследований и выразили сомнение в коммерческом успехе OLED. Из-за проблем с рентабельностью прекратила производство OLED-телевизоров и компания Samsung. И только LG продолжала инвестиции в разработки. Кто был прав, думаем, вы уже догадались. Начиная с 2017 года, все известные производители телевизоров покупают OLED-матрицы у LG Display.

Что такое OLED

Дисплей современного OLED-телевизора состоит из черного заднего фона, OLED-матрицы, цветового фильтра и стекла с поляризатором.

Непосредственно OLED — это несколько тонких слоев органических молекул (полимеров) между положительно и отрицательно заряженными электродами. Подача напряжения заставляет частицы излучать свет. Таким образом отпадает необходимость в дополнительной подсветке. Самоподсвечивающиеся пиксели включаются и выключаются индивидуально.

Некоторые производители при создании пикселя пытались применять три субпикселя разных цветов. При такой технологии изготовления процент брака оказался слишком высоким. LG пошла по другому пути и стала использовать белые светодиоды (поэтому более точное название технологии — WOLED) в сочетании с цветовым фильтром. Это позволило выпускать большое количество качественных панелей с равномерным свечением по всей площади.

Модификации OLED

PHOLED (Phosphorescent OLED) — использует принцип электрофосфоресценции и отличается крайне высокой энергоэффективностью. В перспективе подходит для изготовления больших телевизионных и осветительных дисплеев (например, стены- или окна-мониторы).

TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) — дисплей, который после выключения устройства становится практически прозрачным.

FOLED (Flexible OLED) — гибкий ультратонкий легкий дисплей, состоящий из пластичной подложки и слоя OLED в специальной защитной пленке.

SOLED (Stacked OLED) — три типа органических светодиодов (R, G, B) размещаются не горизонтально, а друг над другом. Благодаря этому такие экраны имеют высокую разрешающую способность и качественную цветопередачу. Например, при отображении красного цвета красным будет светиться вся площадь экрана, тогда как у обычного дисплея будет активной только треть каждого пикселя.

Преимущества OLED

Идеальный черный — так как в OLED-телевизорах самоподсвечивающиеся пиксели можно полностью отключить, пользователь получает тот самый глубокий черный цвет, которым так хвалятся производители. Следствием является так называемая бесконечная контрастность. В LED-TV подсветка никогда полностью не выключаются, поэтому вместо черного цвета мы видим темно-серые оттенки. Особенно сильно эта разница видна в ночных сценах.

Резкость — еще одна отличительная черта технологии. Благодаря независимой работе каждого пикселя картинка OLED имеет идеально четкие края.

Толщина — один из главных козырей панелей на органических диодах. Благодаря малому количеству слоев и отсутствию отдельной подсветки такие телевизоры получаются невероятно тонкими и легкими, а при выносе блока питания и управления наружу можно получить идеально плоскую панель толщиной в несколько миллиметров, которая вплотную прилегает к стене.

Быстрый отклик — неудивительно, что OLED-TV часто позиционируют как игровые решения, ведь такой важный для геймера показатель, как время отклика экрана, здесь практически равен заветному нулю. А частота обновления в 100/120 Гц и низкая задержка вывода (input lag) вызовут экстаз у любого хардкорного консольного игрока и спортивного болельщика.

Широкие углы обзора — OLED дает четкую картинку без цветовых искажений практически под любым углом. Это преимущество будет актуально для большой семьи/компании или, например, в спортбаре.

Гибкость OLED-экранов позволила создавать телевизоры, скручиваемые в рулон. Практическая ценность такого девайса пока под вопросом, но ВАУ-эффект для гостей обеспечен надолго.

Недостатки OLED

Конкуренты технологии OLED с удовольствием рассказывают о ее недостатках.

Выгорание пикселей — главное пугало потенциальных покупателей OLED. Неприятный дефект появляется на месте статичного элемента изображения, например, после переключения канала.

На самом деле проблема немного преувеличена и характерна для дисплеев, используемых в коммерческих целях (на которых зациклен один информационный или рекламный ролик). Обычный пользователь вряд ли с этим столкнется, тем более производители давно научились бороться с этим недугом, используя различные системы защиты от остаточных изображений.

Незаметный сдвиг экрана и функция распознавания логотипа также предотвращают возможное выгорание.

Высокая цена — последний существенный недостаток, от которого действительно сложно отмахнуться. Несмотря на то, что со временем OLED-телевизоры на порядок подешевели, они все равно остаются на вершине прайса. Вариантов OLED в среднем ценовом сегменте просто не существует, а топовые модели сравнимы по цене с хорошим автомобилем.

Отметим, что ни одно преимущество OLED нельзя назвать решающим, так как хорошие LED-панели по многим показателям практически им не уступают. В то же время сложно рассуждать о недостатках OLED, так как технология еще не успела накопить реальных долговременных отзывов потребителей, на которые мог бы опереться потенциальный покупатель.

QLED — главный конкурент OLED

Последняя фишка в области традиционных LED-панелей — квантовые точки.

Квантовые точки — это наночастицы из особых полупроводниковых материалов (кремний, селенид и сульфид кадмия, арсенид индия), которые начинают светиться после попадания на них светового пучка. Цвет свечения определяется размерами нанокристаллов. Чаще всего производители наносят квантовые точки на подсветку либо добавляют в качестве дополнительного промежуточного слоя. Такой фильтр убирает паразитные оттенки и очищает свет, испускаемый диодами.

Как обычно, все новое — это хорошо забытое старое. Сами квантовые точки — не инновация. Их открыл советский физик Алексей Екимов еще в 1981 году. Позже американский ученый Луи Брас обнаружил способность наночастиц к свечению под воздействием света или электрического тока.

Без недостатков также не обошлось. Первый очевидный недочет — необходимость подсветки матрицы ставит крест на идеальном черном цвете. Второй минус — цена, которая у премиальных моделей сравнима со стоимостью OLED-телевизоров. Для особо требовательных пользователей неприятным сюрпризом станет то, что большинство моделей с разрешением 4К (2020 года) имеет псевдодесятибитную матрицу (8 бит + FRC). А вследствие войны форматов телевизоры компании Samsung (в том числе QLED) не поддерживают самый продвинутый формат HDR — Dolby Vision, отдавая предпочтение собственному HDR 10+.

В ближайшем будущем нам обещают самоподсвечивающиеся квантовые точки (так называемая технология MicroLED), которые получат все достоинства OLED и в то же время будут лишены ее недостатков.

Последние достижения OLED

Технология OLED в телевизорах еще совсем молодая, и в будущем ее ждет множество модернизаций и улучшений. Однако уже сейчас возможности панелей на органических светодиодах потрясают. Вспомним, например, упомянутый выше сворачивающийся телевизор.

Недавно Xiaomi представила Mi TV Lux Transparent Edition — первый в мире серийный прозрачный OLED-телевизор стоимостью более полумиллиона рублей. Пользователь может видеть, что находится за телевизором при выводе изображения на экран, при этом охват цветового пространства DCI-P3 составляет 93 %.

Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров. При подаче на анод положительного относительно катода напряжения, поток электронов протекает через прибор от катода к аноду. Таким образом катод отдает электроны в эмиссионный слой, а анод забирает электроны из проводящего слоя, или другими словами анод отдает дырки в проводящий слой. Эмиссионный слой получает отрицательный заряд, а проводящий слой положительный. Под действием электростатических сил электроны и дырки движутся навстречу друг к другу и при встрече рекомбинируют. Это происходит ближе к эмиссионному слою, потому что в органических полупроводниках дырки обладают большей подвижностью, чем электроны. При рекомбинации происходит понижение энергии электрона которое сопровождается выделением (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным. Прибор не работает при подаче на анод отрицательного относительно катода напряжения. В этом случае дырки движутся к аноду, а электроны в противоположном направлении к катоду, и рекомбинации не происходит.
В качестве материала анода обычно используется оксид индия легированный оловом. Он прозрачный для видимого света и имеет высокую работу выхода, которая способствует инжекции дырок в полимерный слой. Для изготовления катода часто используют металлы, такие как алюминий и кальций, так как они обладают низкой работой выхода, способствующей инжекции электронов в полимерный слой.

Классификация по способу управления

Существуют два вида OLED-дисплеев — PMOLED и AMOLED. Разница заключается в способе управления матрицей — это может быть либо пассивной матрицей (PM) или активной матрицей (AM).

В PMOLED-дисплеях используются контроллеры развертки изображения на строки и столбцы. Чтобы зажечь пиксель, необходимо включить соответствующую строку и столбец: на пересечении строки и столбца пиксель будет излучать свет. За один такт можно заставить светиться только один пиксель. Поэтому чтобы заставить светиться весь дисплей, необходимо очень быстро подать сигналы на все пиксели путем перебора всех строк и столбцов. Как это делается в старых ЭЛТ (электроно-лучевых трубках).

Дисплеи на базе PMOLED получаются дешевыми, но из-за необходимости строчной развертки изображения не возможно получить дисплеи больших размеров с приемлемым качеством изображения. Обычно размеры PMOLED-дисплеев не превышают 3" (7,5 см)

В AMOLED-дисплеях каждый пиксель управляется напрямую, поэтому они могут быстро воспроизводить изображение. Размеры AMOLED-дисплеев могут иметь большие размеры и на сегодня уже созданы дисплеи с размером 40" (100 см). Производство AMOLED-дисплеев дорогое из-за сложной схемы управления пикселями, в отличие от PMOLED-дисплеев, где для управления достаточно простого контроллера.

Классификация по светоизлучающему материалу

В настоящее время в основном развиваются две технологии, показавшие наибольшую эффективность. Различаются они используемыми органическими материалами это микромолекулы (sm-OLED) и полимеры (PLED), последние делятся на просто полимеры, полимерорганические соединения (POLED), и фосфоресцирующие(PHOLED). О последних немного по подробнее. PHOLED используют принцип электрофосфоресценции, чтобы преобразовать до 100 % электрической энергии в свет. К примеру, традиционные флуоресцентные OLED преобразовывают в свет приблизительно 25-30 % электрической энергии. Из-за их чрезвычайно высокого уровня эффективности энергии, даже по сравнению с другим OLED, PHOLED изучаются для потенциального использования в больших дисплеях типа телевизионных мониторов или экранов для потребностей освещения. Интересно, что технология OLED способна значительно повысить качество LCD панелей, поскольку перспективной технологией подсветки для них является технология PHOLED (PHosphorescent Organic Light Emitting Diode). По данным компании Universal Display Corporation применение PHOLED диодов увеличивает яркость панелей в четыре раза.

Схемы цветных OLED дисплеев
Первыми появились OLED дисплеи на основе микромолекул, однако они оказались слишком дорогостоящими, поскольку изготавливались с помощью вакуумного напыления.

Первый шаг к созданию полимерных дисплеев был сделан в 1989 году, когда ученым Кембриджского университета удалось синтезировать особый полимер – полифениленвинилен. Дисплеи этого типа могут быть получены путем нанесения полимерных материалов на основу специальным струйным принтером. Иногда такие дисплеи называют LEP (Light-Emitting Polymer). Основа может быть гибкой с радиусом изгиба 1 см и менее.

Однако на сегодняшний день по сроку службы и эффективности приборы на основе микромолекул опережают приборы LEP. Сравнительные характеристики долговечности и эффективности излучения для двух технологий OLED дисплеев приведены ниже.

Существуют три схемы цветных OLED дисплеев:

* схема с раздельными цветными эмиттерами;
* схема WOLOD+CF (белые эмиттеры + цветные фильтры);
* схема с конверсией коротковолнового излучения.

Самый простой и привычный вариант – обычная трехцветная модель, которая в технологии OLED называется моделью с раздельными эмиттерами. Три органических материала излучают свет базовых цветов – R, G и B. Этот вариант самый эффективный с позиции использования энергии, однако, на практике оказалось довольно сложно подобрать материалы, которые будут излучать свет с нужной длиной волны, да еще с одинаковой яркостью.

Второй вариант реализуется гораздо проще. Он использует три одинаковых белых эмиттера, которые излучают через цветные фильтры, однако он значительно проигрывает по эффективности использования энергии первому варианту, поскольку значительная часть излученного света теряется в фильтрах.

Другие виды OLED дисплеев

TOLED — прозрачные светоизлучающие устройства TOLED (Transparent and Top-emitting OLED) — технология, позволяющая создавать прозрачные (Transparent) дисплеи, а также достигнуть более высокого уровня контрастности.
Прозрачные TOLED-дисплеи: направление излучения света может быть только вверх, только вниз или в оба направления (прозрачный). TOLED может существенно улучшить контраст, что улучшает читабельность дисплея при ярком солнечном свете.
Так как TOLED на 70 % прозрачны при выключении, то их можно крепить прямо на лобовое стекло автомобиля, на витрины магазинов или для установки в шлеме виртуальной реальности… Также прозрачность TOLED позволяет использовать их с металлом, фольгой, кремниевым кристаллом и другими непрозрачными подложками для дисплеев с отображением вперед (могут использоваться в будущих динамических кредитных картах). Прозрачность экрана достигается при использовании прозрачных органических элементов и материалов для изготовления электродов.
За счёт использования поглотителя с низким коэффициентом отражения для подложки TOLED-дисплея контрастное отношение может на порядок превзойти ЖКИ (мобильные телефоны и кабины военных самолетов-истребителей). По технологии TOLED также можно изготавливать многослойные устройства(например SOLED) и гибридные матрицы (Двунаправленные TOLED TOLED делает возможным удвоить отображаемую область при том же размере экрана — для устройств, у которых желаемый объём выводимой информации шире, чем существующий).

FOLED (Flexible OLED) — главная особенность — гибкость OLED-дисплея (Демонстрация гибкого OLED-дисплея от SONY). Используется пластик или гибкая металлическая пластина в качестве подложки с одной стороны, и OLED-ячеек и герметичной тонкой защитной пленки — с другой. Преимущества FOLED: ультратонкость дисплея, сверхнизкий вес, прочность, долговечность и гибкость, которая позволяет применять OLED-панели в самых неожиданных местах. (Раздолье для фантазии — область возможного применения OLED весьма велика).
Staked OLED — принципиально новое решение от UDC – Staked OLED, сложенные OLED-устройства. Основной особенностью новой технологии является размещение R-ячеек (G-, B-) в вертикальной (последовательно), а не в горизонтальной (параллельно) плоскости, как это происходит в ЖКИ-дисплее или электронно-лучевой трубке. В SOLED каждым элементом подпиксела можно управлять независимо. Цвет пиксела может быть отрегулирован при изменении тока, проходящего через три цветных элемента (в нецветных дисплеях используется модуляция ширины импульса). Яркостью управляют, меняя силу тока. Преимущества SOLED: высокая плотность заполнения дисплея органическими ячейками, посредством чего достигается хорошее разрешение, а значит, высококачественная картинка.(В SOLED-дисплеях в 3 раза улучшено качество изображения в сравнении с ЖКИ и ЭЛТ).

Преимущества в сравнении c LCD-дисплеями

* меньшие габариты и вес
* отсутствие необходимости в подсветке
* отсутствие такого параметра как угол обзора — изображение видно без потери качества с любого угла
* мгновенный отклик (на порядок ниже, чем у LCD) — по сути полное отсутствие инерционности
* более качественная цветопередача (высокий контраст)
* более низкое энергопотребление при той же яркости
* возможность создания гибких экранов

Яркость. OLED дисплеи обеспечивают яркость излучения от нескольких кд/м2 (для ночной работы) до очень высоких яркостей — свыше 100 000 кд/м2, причем их яркость может регулироваться в очень широком динамическом диапазоне. Так как срок службы дисплея обратно пропорционален его яркости, для приборов рекомендуется работа при более умеренных уровнях яркости до 1000 кд/м2. При освещении LCD-дисплея ярким лучом света появляются блики, а картинка на OLED-экране останется яркой и насыщенной при любом уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).

Контрастность. Здесь OLED также лидер. OLED-дисплеи обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD 1300:1[источник не указан 71 день], CRT 2000:1)
Углы обзора. Технология OLED позволяет смотреть на дисплей с любой стороны и под любым углом, причем без потери качества изображения.
Энергопотребление. Энергопотребление OLED дисплеев в полтора раза ниже, чем LCD. Энергопотребление PHOLED(англ.) ещё ниже.
Потребность в преимуществах, демонстрируемых органическими дисплеями с каждым годом растёт. Этот факт позволяет заключить, что в скором времени человечество увидит расцвет данной технологии.

Но технология не стоит на месте и впереди новое поколение OLED

В конце выкладываю видео для сравнения свойств TFT и OLED дисплеев.

Для отображения цветовых оттенков изображения необходимо показать всю палитру цветов. Но как это сделать? Еще при изобретении цветного телевидения было найдено решение принято использовать 3 пикселя красный, синий и зелёный. Комбинация яркости, этих пикселей и создаёт цветную картинку. Используя 3 основных цвета мы можем получить всю палитру оттенков. Все стандарты передачи видео предусматривали передачу информации о трёх основных цветах.

Но в 2000 годах некоторые производители телевизоров придумали добавить ещё один пиксель отличный от стандартных. Например Sharp добавлял жёлтый пиксель YRGB. Другие производители добавляют белый WRGB. Итак, что бы показать цвет минимально возможной точки по размеру, в RGB экранах используется 3 пикселя, а в WRGB 4 пикселя.

На рисунке показано OLED матрицу LG, размещение пикселей и их размер.

WRGB зачем белый пиксель.

Но зачем стали делать экраны с дополнительным белым пикселем. Одни говорят, что WRGB экраны дешевле. Другое мнение, что такие экраны лучше. Рассмотрим более детально преимущества и недостатки экранов WRGB.

OLED WRGB экраны

Рассмотрим OLED матрицы, лидеры в производстве OLED экранов корпорация LG. Все их экраны OLED для телевизоров производятся по технологии WRGB.

OLED экраны имеют дополнительный белый пиксель по очень простой причине. Белый цвет создаётся когда основные пиксели (красный, синий, зелёный) имеют одиноковую яркость и как правило очень высокую яркость. OLED экраны могут работать без белого пикселя, но в этом случае все остальные пиксели будут работать с максимальной нагрузкой. А как известно органические диоды которые используются в матрицах OLED экранов подвержены старению. Применение дополнительного белого пикселя значительно уменьшает нагрузку на остальные пиксели продлевая их срок службы. А это означает, что телевизор с таким экраном прослужит значительно дольше.

IPS, VA WRGB экраны

В IPS и VA экранах применение 4 белого пикселя с точки зрения долговечности экрана безсмыслено. Сказать, что производство таких экранов дешевле, также спорно. В IPS и VA экранах применение 4 белого пикселя может разве, что увеличить яркость в белом цвете. Экранов WRGB по технологии IPS или VA производиться ограниченное количество, можно сказать в качестве эксперимента.

WRGB против RGB

C одной стороны применение белого дополнительного пикселя уменьшает количество пикселей и изображение будет менее комфортным для просмотра. Но в современных телевизорах с разрешением 4K это абсолютно не влияет на качество изображения, количество пикселей достаточно для качественного показа видео.

Увеличения яркости, увеличить яркость можно только в белых сегментах изображения. В ощем такое изображение в какой то мере будет ярче но за повышеной яркостью будут терятся другие цвета.

В итоге можно сказать, что такие матрицы практически одинаковы. И пока производители не придумали, по какому пути в разработке матриц двигаться дадьше.

report this ad

Представленный в этом году на международной выставке электроники и бытовой
техники CES в Лас Вегасе (США) телевизор LG WRGB OLED 55LM9700 поразил посетителей несравненным качеством изображения и точной передачей цвета, которую еще никто никогда не видел. Однако приобретение подобного телевизора требует немалых затрат, но это того стоит. Давайте разберемся почему?

Что такое OLED? Почему стоит обратить внимание именно на LG OLED TV?

Технология OLED (Organic Light-Emitting Diode) (Диод органической подсветки) позволяет панели телевизора служить, как самостоятельный источник света по мере того, как электрический ток проходит сквозь нее, в то время как ячейки в простой LCD панели нуждаются в дополнительной задней подсветке. Так как OLED не нуждается в задней подсветке, корпус телевизора становится намного тоньше, а потребление электроэнергии заметно уменьшается. Технология также позволяет передавать наиболее точное красочное изображение, отображая при этом точный и глубокий черный цвет. В результате данная технология в телевизорах устанавливает высокую планку для всей индустрии масштабных плоскопанельных устройств для вывода изображения, получив при этом широкое признание общественности за самое лучшее качество изображение, существующее на сегодняшний день.

Стоить знать, что существует два вида телевизоров OLED: RGB OLED и WRGB OLED. Компания LG Electronics использует второй вид, так как он гораздо лучше по качеству изображения, если сравнивать эти два вида OLED технологии. Если быть точнее, то RGB OLED использует 3 цвета пикселей – красные, зеленые и голубые, в то время как WRGB OLED применяет 4 цвета пикселей, среди которых присутствуют субпиксели белого цвета.

RGB + Белый цвет: невероятная точность в цветопередаче

Разные оттенки цветов получаются путем смешения трех основных цветов красного, зеленого и синего. При этом каждый отдельный цвет имеет свою интенсивность, а также может полностью отсутствовать для получения дополнительного количества цветов. Добавляя пиксели белого цвета в общую палитру RGB, получается результат
превышающий все ожидания. Получаются невероятно точные и четкие цвета. Если
взглянуть на картинку ниже с шариками, то можно сразу заметить, что вид WRGB OLED справляется с работой вывода точных цветов намного лучше. (рис 1).

(Рис. 1)

Кроме того технология Color Refiner в телевизорах LG WRGB OLED усиливает все впечатления от точной цветопередачи. Палитра ровно такая, как в реальной жизни, а также при этом сохраняется широкий угол обзора экрана.

120% палитра: натуральные цвета

Дополнительно к пикселям белого цвета, LG добавили технологию Color Refiner для того, чтобы добиться абсолютно идеальной цветопередачи. В результате WRGB OLED соотвествует международному стандарту всей серии HDTV (BT. 709), и это заметно на
рисунке, где требуется передать невероятное количество голубого цвета. Если сравнивать, вид RGB OLED не способен полностью соотвествовать международному стандарту HDTV. Поэтому голубой цвет птицы в левой части картинки заметно бледнее. (рис. 2)

(Рис.2)

Итак, технология OLED с дополнительными пикселями белого цвета поддерживает большее множество цветов, чтобы наиболее точно передать цветность мира, окружающего нас в реальной жизни.

Меньше искажений : больше удовольствия от просмотра телевизора под любым углом

Вид WRGB OLED с технологией Color Refiner позволяет передавать абсолютно точные и красочные цвета, причем вне зависимости от угла просмотра телевизора LG WRGB OLED.

Вы можете смотреть телевизор, сидя на диване, лежа в кровати, находясь на
другом конце комнаты – практически отовсюду без каких-либо искажений!

Читайте также: