OLED: lenni vagy nem lenni?…

Frissítve: 2023. május 15.

A kérdést írásunk első változatában, 2018-ban tettük fel, amikor már elkezdődtek az első próbálkozások az OLED technika bevezetésére a PC-monitorok világába. Hangsúlyozottan csak a PC-monitorokra vonatkozott a kételkedés. Most, azaz öt évvel később az OLED térhódítása ezen a területen is érezhető trenddé vált, mert egyébként az OLED (AMOLED) elég régen elkezdett terjedni, mint okostelefon-kijelző, videostúdió-monitor, TV-képernyő, signage kijelző stb. Vajon mi lehet az oka annak, hogy a PC-monitorok kínálatában csak az utóbbi egy-két évben jelentek/jelennek meg sorban a neves gyártók OLED paneles készülékei?

E sorok írója a 2010-es IFA kiállításon találkozott először „élő” OLED TV-vel, amely félig-meddig egy PC-monitor ígéret is volt, hiszen volt rajta egy DVI csatlakozó is, amely a TV-ken nem nagyon fordul elő. A készüléket az LG állította ki, amely az OLED fejlesztés egyik, ha nem az első úttörőjének számított (noha a Sony már 2007-ben kihozott egy 11”-es OLED TV-t). Az LG TV-je 15”-es volt, az OLED EL9500 nevet viselte, és minden tekintetben mély benyomást tett a legtöbb látogatóra. Részletes tesztje még ma is megtalálható az Interneten: https://www.flatpanelshd.com/review.php?subaction=showfull&id=1289487180

 

15″-es LG OLED TV/monitor a 2010-es berlini IFA kiállításon

Az OLED (a leggyakrabban aktív mátrix OLED, azaz AMOLED) manapság jól ismert előnyei már ezen a készüléken is megfigyelhetők voltak: a kiváló feketeszint, a hatalmas (gyakorlatilag végtelen) kontraszt, a kis reakcióidő, a nagy betekintési szög, az addig elképzelhetetlenül vékony felépítés, a kis fogyasztás (a kép átlagos fénysűrűségétől függően). Az elektronika és a csatlakozók egy külön egységben voltak a készülék mögött. A mérete és a felbontása persze elmaradt a mai OLED TV-k mögött, de ennyi év távlatából ezen nem is csodálkozhatunk. Az LCD bármely változatától eltérően az OLED önálló fénykibocsátó (emisszív) eszköz, nincs szüksége külső megvilágításra. A felsorolt előnyök is nagyrészt ebből fakadnak.

Az OLED jelentése organic light-emitting diode, azaz szerves vegyületből készült fényemittáló dióda, amely elektromos áram hatására fény kibocsátására képes. A neve alapján azt gondolhatnánk, hogy csak abban különbözik a LED-től, hogy az anyaga nem szervetlen vegyület. Ennél azonban sokkal többről van szó. A fénykeltés működési elve meglehetősen eltéri a közönséges LED-étől, a pixelek/szubpixelek sokkal kisebb méretűek lehetnek, amit a jelenleg az intenzív fejlesztés fázisában lévő ún. mikro-LED-ek tudnak megközelíteni, ráadásul az OLED anyaga és működési módja könnyen lehetővé teszi nagyon vékony, hajlékony kijelzők készítését is.

Az OLED működésének nagyon leegyszerűsített vázlata. A külső áramkörben az elektronok az anód felől a katód felé haladnak, így a helyükön pozitív „lyukak” jönnek létre az anódban. Ezek az elektromos tér hatására a katód felé mozognak. A vezető és a fényemittáló réteg készül szerves anyagból. Mivel a lyukak mozgékonysága a szerves anyag sajátosságai miatt nagyobb, mint az elektronok mozgékonysága, a rekombináció a fénykibocsátó rétegben következik be, amely instabil, gerjesztett állapotba kerül. Az alapállapotba való visszatéréskor fény keletkezik  

Természetesen az LCD-től még inkább különbözik, elsődlegesen abban, hogy „önvilágító” fényforrás, míg az LCD passzív fényszelepként működik. Az OLED egyelőre felülmúlhatatlan előnye, hogy minden eddiginél magasabb kontrasztarányú kijelző készíthető vele. A lehetséges jövőbeni versenytárs az említett mikro-LED, esetleg az elektroemisszív QD (kvantumszemcse) lehet (a QD egyelőre fényből „csinál” finoman hangolható hullámhosszúságú, keskeny spektrumú fényt, és nem elektromos áram hatására). Ezek az ígéretes új eszközök az OLED hátrányai nélkül nyújthatják az OLED előnyeit, de nehéz megjósolni, hogy mikor lehet belőlük megfelelő méretű, és elfogadható árú kijelzőket készíteni.

Az első OLED TV megjelenése óta sok minden történt, az LG ma is vezető gyártója az OLED TV-knek, de a Sony, a Panasonic és mások is átvették a technológiát vagy megpróbálták kidolgozni a sajátjukat. A végeredmény az lett, hogy ezeknek a cégeknek ma is az elsődleges OLED panel-beszállítója az LG. Volt és van azonban egy kivétel, a Samsung, amely egy ideig jelentős OLED televízió-gyártónak számított (saját fejlesztésű panelekkel), azonban egy időre „kiszállt” ebből a szegmensből, és a QLED-nek nevezett (kvantumszemcsés, QD-LED) technológiáját fejlesztette és a mai napig fejleszti. A QLED TV-k valójában LCD TV-k, amelyeknek LED-es háttérvilágítását javították a QD technológiával. Nem olyan régen azonban a Samsung visszatért az intenzív OLED-fejlesztéshez, kidolgozva egy saját, az LG technológiájától eltérő megoldást. Erről alább részletesebben fogunk beszélni.

A kezdetektől fogva nehezen leküzdhető alapprobléma minden fejlesztő számára az volt, hogy az eredeti elképzelés szerinti OLED RGB szubpixelekből álló pixelstruktúra önmagában viszonylag kis fényerejű panelek készítését tette csak lehetővé. De ezzel a struktúrával más nehézségek is adódtak. Pl. a három alapszínt emittáló anyag eltérő élettartama, illetve öregedési sebessége, továbbá a statikus képelemek „beégésének” vagy legalábbis „szellemkép” formájában való tartós megmaradásának (image retention) veszélye. Ez utóbbiak lényegében kiküszöbölhetők, vagy legalábbis a veszély minimálisra csökkenthető, de a fényerő növelésére ki kellett találni valamilyen frappáns megoldást, különösen a nagyméretű TV-és monitorpanelek esetében.

Az LG megoldása

Az LG válasza a kihívásra a WOLED, más néven a WRGB OLED volt. Az RGB szubpixelek mellé „elhelyeztek” egy fehér szubpixelt, amely ugrásszerűen meg tudta növelni az elérhető fényerőt. Ezt azonban nem úgy kell elképzelni, hogy a négy szubpixel négyféle színű OLED, hanem úgy, hogy fehér OLED fölé egy olyan színszűrő réteget helyeztek, amelynek (egy pixelhez tartozó) adott pontjai R, G, B szűrést végeznek, egy pont pedig változatlanul átereszti a fehér OLED fényét.

Fehér OLED természetesen a szó soros értelmében nincs, mivel eredendően minden LED, így egy OLED is önmagában keskeny spektrumú színes fényt bocsát ki. Fehér OLED-et vagy többrétegű, összetett OLED-del (többféle szerves fénykibocsátó réteggel), vagy egy színes OLED és valamilyen más (fény hatására más színű fényt kibocsátó) anyag együtteséből lehet előállítani. Az LG által használt fehér OLED tehát összetett anyagú, de a struktúráját nem ismerjük közelebbről. Elképzelhető – de ez csak spekuláció –, hogy pl. kék OLED-ből és az általa gerjesztett sárga fényű lumineszcens („foszfor”) rétegből áll. Egy ilyen megoldás mellett szól, hogy ekkor nem kell tartani a vörös, zöld, kék OLED eltérő öregedési sebességének hatásától.

Példa egy LD WOLED képernyő szubpixelstruktúrájára. Más LG képernyőknél a szubpixelek alakja, mérete és sorrendje más lehet, de a három alapszín mellett mindig megtalálható a fehér szubpixel is 

Az LG ezt a struktúrát elég hamar kitalálta, és a technológiát sikeresen kifejlesztette, így az OLED televíziók területén szinte egyeduralkodó lett. De csak szinte.

A Samsung megoldása

A Samsung sokáig kitartott az említett „valódi”, RGB szubpixelekből álló OLED pixel, illetve az ilyen – természetesen aktív mátrix TFT – pixelekből felépített panel elképzeléséhez. Ilyen panelek voltak a cég Real OLED TV és Super OLED TV készülékeiben. Azonban sajnos megmaradt a kis fénysűrűség, és az alapszíneket szolgáltató szubpixelek eltérő élettartamának, illetve eltérő öregedésének problémája. Akárhogy erőlködött is a cég, igazán piacképes/versenyképes OLED TV-t nem tudott ezzel a technológiával létrehozni. A Samsung ezért – mint említettük, nem véglegesen – elengedte az OLED-et.

Időközben a Samsung komoly fejlesztésbe fogott a már szintén említett QD kvantumszemcsék alkalmazásával. A QD technológiát még a 2000-es évek elején a Nanosys nevű cég kezdte el fejleszteni, de igazán sikeresen a Samsung használta fel új kijelzőtechnológiája, nevezetesen a QD-LED panelek kifejlesztésére. A kvantumszemcsék olyan, nagyon kis méretű félvezető kristályok, amelyek fény hatására bocsátanak ki fényt. Ez még önmagában nem különösebben érdekfeszítő, de az igen, hogy a QD által előállított fény egyrészt közel monokromatikus, másrészt a hullámhossza nagyon pontosan változtatható (hangolható) a kvantumszemcse méretének változtatásával. Ez a méret kb. 2 és 8 nanométer között van a látható spektrum összetevőinek előállításához.

A Samsung a kvantumszemcséket először az LCD kijelzők LED-es háttérvilágításának „feljavítására”, pontosabb színek és nagyobb színtartomány elérésére használta. Így született meg a QD-LED LCD panel, amelyet a cég kisvártatva nagyvonalúan QLED panelnek nevezett át, negligálva a képet kirajzoló LCD struktúra szerepét. Mellesleg, a LED háttérvilágítás ez esetben nem fehér fényű, hanem kék, amely hatékonyabban tudja gerjeszteni a kvantumszemcséket.

Ezután a Samsung elérkezettnek látta az időt az OLED-hez való visszatérésre. Aalapvető újítása volt, hogy a három különböző (RGB) OLED szubpixel helyett egyféle (fehér) OLED-et használ a háromféle méretű kvantumszemcséből kialakított, ám veszteség nélküli (aktív) „színszűrő” réteg gerjesztésére. A kvantumszemcsék alatt elhelyezkedő fehér OLED szubpixelek fénysűrűségét vezérli a videojel, az alapszíneket pedig a kvantumszemcsék határozzák meg. A kvantumszemcsék tehát nem a fényforrás, azaz a háttérvilágítás és az LCD réteg között vannak (mint a QD-LED LCD esetében), hanem magának a képnek a szubpixelei, az alattuk lévő megvilágító OLED szubpixelekkel együtt. A Samsung OLED panelek konkrét szubpixel struktúrája szintén többféle lehet, az egyik példa az alábbi képen látható:

Példa egy Samsung QD-OLED képernyő szubpixel-struktúrájára. Az R, G, B szubpixelek fényét fehér OLED-del gerjesztett kvantumszemcsék hozzák létre

Az OLED hátrányai

Az előnyökről fentebb már beszéltünk. Ezek mellett azonban az OLED-nek vannak hátrányai is. Bár az ára csökkenőben van, de a monitorpiacon a jóval kisebb gyártási sorozatok miatt nehéz levinni az óriási mennyiségben gyártott LCD kijelzők árának nagyságrendjébe. Ez a hátrány azonban leküzdhető (lenne), ha egyre több vásárlót sikerül(ne) meggyőzni a technológia előnyeiről. Emellett sokan vannak, akik az újabb és jobb minőséget nyújtó készülékekért hajlandók a magas árat megfizetni. A dolog mégsem ilyen egyszerű. Az LCD ugyanis szintén elég szépen fejlődik. Csak egy példa, mert ez az írás nem az LCD-ről szól: az új fajta, kisebb méretű LED-ek (mini-LED-ek) megjelenésével lehetőség nyílik a háttérvilágítás felosztására viszonylag sok zónára, és ezzel a „local dimming” helyi fényerőszabályozó technika radikális továbbfejlesztésére. Ennek pedig egyenes következménye várhatóan az LCD panelek egyidejű kontrasztarányának drasztikus növekedése lesz.

Az áron kívül az OLED fő hátrányaiként szokták emlegetni 1) a három alapszínű OLED eltérő öregedési idejét, illetve az ebből adódó élettartam problémát, 2) a beégési veszélyt, ha hosszabb ideig statikus képrészlet, pl. logó, vagy PC-vel való használatkor egyéb statikus képelemek (toolbar, ikonok) vannak a képernyőn, 3) az LCD-hez képest az elérhető fényerő nem elég nagy, 4) a folyadékkal való érintkezés tönkreteheti az OLED-et. Ez utóbbiról nem érdemes beszélni, mert könnyűszerrel kivédhető. A másik három közül kettőt – az eltérő öregedési idő és a kis fényerő problémáját – mind az LG WOLED, mind a Samsung QD-OLED technológiája gyakorlatilag kiküszöbölte vagy minimalizálta – igaz, az LCD panelek maximális fényerejét még nem sikerült elérni.

Maradt azonban a beégési veszély, bár ennek kivédésére is többféle módszer áll a gyártók rendelkezésére. A bevezetőben felsorolt eszközöknél a használati módból, illetve a rendeltetésből következően eleve nem kell tartani a beégéstől. A televízión a nézők túlnyomórészt mozgóképet néznek (bár manapság már nem lehet teljesen kizárni, hogy valaki rendszeresen PC monitorként használja a televíziót), a stúdió-monitorokat is mozgókép szerkesztésére, ellenőrzésére használják, és még az okostelefonok használatára sem jellemző, hogy napi sok-sok órán át nézegetnek rajtuk statikus képeket.

Nem ez a helyzet a PC monitorokkal (és a professzionális laptopokkal), mert ezeket nagyon sokan használják napi munkaeszközként, méghozzá folyamatosan. Van ismerősöm, aki hetekig nem kapcsolja ki a monitort, és képernyőkímélőt sem használ. Ez egy LCD monitornak legfeljebb az élettartamát rövidíti le, és esetleg gyakrabban kell kalibrálni, de más gond általában nincs (ha a fogyasztást nem számítjuk). Az OLED beégésének problémája azonban itt sokkal élesebben vetődik fel. A beégés itt inkább „kiégést” jelent, ugyanis a többi pixelnél folyamatosan nagyobb fényerővel világító pixelek gyorsabban elhasználódnak, és a fényerejük észrevehetően csökken.

***

A mai legkorszerűbb OLED panelek a fenti hiányosságokat (legnagyobbrészt) kiküszöbölték, de így is egyelőre leginkább a játékra szánt gaming monitorok körében találkozunk OLED monitorokkal. (Ellenpélda: a 2021 végén megjelent 32”-es Asus ProArt OLED monitor .) Jósolni nem nagyon érdemes, mert a technológia olyan gyorsan fejlődik, hogy az OLED belátható időn belül komolyan megkérdőjelezheti az LCD dominanciáját, de az is lehet, hogy a mini-LED fejlődésével a FALD (full array local dimming) LCD marad uralkodó pozícióban valameddig, sőt még az is előfordulhat, hogy a háttérvilágítás nélküli „önvilágító” mikro-LED vagy elektroemisszív QD panelek váltják majd le az LCD-t és az OLED-et is.

N. Á.

Legyen Ön az első hozzászóló

Várjuk hozzászólását!

Az Ön email címe nem kerül nyilvánosságra.


*


Ez az oldal az Akismet szolgáltatást használja a spam csökkentésére. Ismerje meg a hozzászólás adatainak feldolgozását .