Neprilygstamos vaizdo kokybės technologija - OLED: kas tai, kaip veikia ir kuo OLED pranašesnė už LCD?

Visi modernūs displėjai ir televizoriai dabar naudoja dvi pagrindines vaizdo atkūrimo technologijas: LCD ir OLED. Kol kas vis dar didžioji rinkos dalis priklauso LCD ekranams. Tuo tarpu apie OLED tikriausiai jau esate girdėję – ypač kai kalba pasisuka apie mobiliuosius telefonus. Šiuose įrenginiuose aukščiausios klasės gaminiai naudoja organinių šviesos diodų technologijos pagrindu veikiančius ekranus. Bet minėtosios technologijos taikymas tikrai neapsiriboja išmaniaisiais telefonais. Organinių šviesos diodų matricas galima sutikti ir kai kuriuose pastaruoju metu sukurtuose nešiojamuose kompiuteriuose. Kai kurie gamintojai – pavyzdžiui, ASUS – jau šiuose metu rinkai siūlo net po kelis nešiojamų kompiuterių modelius, turinčius OLED tipo ekranus.

Kuo gi OLED skiriasi nuo mums gerai pažįstamų LCD? Kaip jie sukuria geriau atrodantį vaizdą?

Kaip jau minėjome, OLED sutrumpinimas reiškia organinius šviesos diodus (angl. organic light-emitting diode). Kiekvienas OLED displėjaus taškas („pikselis“) yra pagamintas iš medžiagos, kuri ima švytėti į ją nukreipus tekėti elektros srovę. Procesas savo esme primena kaitinimo elementą skrudintuvėje (žinoma, perkeltine prasme), tačiau vyksta su daug mažiau šilumos ir daug daugiau šviesos - ir tuo pačiu geresne skiriamąja geba. Šis reiškinys, kai elektroninis komponentas ima švytėti tekant srovei, yra vadinamas elektroliuminescencija.

Tad kur gi čia slypi „organinė“ technologijos dalis? Esmė yra ta, kad OLED displėjuose naudojama speciali elektroliuminescencinė medžiaga yra sudaryta iš organinių cheminių junginių. Šiuos švytinčius organinius junginius mokslininkai atrado dar prieš kelis dešimtmečius, šeštojo dešimtmečio pradžioje, tačiau pirmasis praktiniam naudojimui tinkamas OLED įrenginys buvo pagamintas tik 1987 metais.

Kiekvienai spalvai išgauti reikalingas skirtingas organinis junginys. Tai reiškia, kad kiekvienas mažytis OLED taškas, iš kurių yra sudarytas visas ekranas, sukuria šviesą, kurios kiekis priklauso nuo to, kiek per jį teka elektros srovės. Skirtingai nuo kitų šviesą sukuriančių elementų, OLED gali visai neskleisti šviesos, likdami visiškai tamsūs. Tuo pačiu kontrastas, arba šviesos ir tamsos santykis, yra vienas svarbiausių vaizdo kokybę nusakančių parametrų.

Taip yra sukuriama „ideali juoda“ spalva – dėl šios priežasties gamintojai dažnai teigia, kad OLED ekranai turi „begalinius“ kontrasto koeficientus – šis parametras apskaičiuojamas šviesiausią baltą spalvą „padalinus“ iš juodžiausios juodos. Tad techniškai kalbant, šis gamintojų teiginys yra beveik teisingas – tiesa, reikia turėti omenyje tą faktą, kad pasaulyje idealių dalykų nėra. Dėl tos pačios priežasties kai kurie gamintojai nurodo realesnes kontrasto reikšmes, pvz. 1:1 000 000, kai tuo tarpu LCD ekranuose 1:1000 kontrasto reikšmė yra ko gero dažniausiai sutinkamas parametras.

Beje, gamintojo ASUS duomenimis, dėl savo fizikinio veikimo ypatumų, OLED displėjus turintys kompiuteriai gali sumažinti kenksmingo diapazono mėlynos spalvos kiekį iki 70%, palyginti su LCD displėjais. Tad žmogaus akims toks variantas irgi yra priimtinesnis.

Tad trumpai reziumuojant, esminiai OLED privalumai yra:

• Gyvos spalvos, didelis spalvų tikslumas, esant bet kokiems šviesumo lygiams,
• Ypač tamsūs juodi atspalviai,
• Šviesus objektai nepasižymi „švytėjimo“ reiškiniu, kai jie rodomi tamsiame fone
• Geriausias kontrastas palyginti su bet kokiais kitais ekranų tipais
• Mažesnis žalingo diapazono mėlynos spalvos kiekis saugo akis ir pagerina miego kokybę (palyginti su LCD technologija), mažesnė žala akių tinklainei.
• Lengva išgauti platų dinaminį spalvų diapazoną (HDR – High Dynamic Range)
• Neįtikėtinai maži reakcijos laikai – 0,2 ms ar net mažesni.
• Geresnis spalvų tolygumas ir apžvalgos kampas.

Kodėl tokių parametrų neišgauna LCD arba jau iš rinkos pasitraukusi plazminių displėjų technologija? Priežastis yra ta, kad LCD sudarantys skystieji kristalai tik uždengia šviesą, kurią skleidžia specialus foninį apšvietimą sukuriantis paviršius. Trumpai tariant, tai yra labai panašu tarsi žvakės šviesą uždengtumėte tamsintais akiniais. Netgi geriausi LCD negali idealiai uždengti šios šviesos, todėl norint sukurti gerą juodą spalvą, ekrano foninis apšvietimas (arba „žvakė“ mūsų minimoje analogijoje) turi būti patamsinta.

Daugelyje senesnių LCD visa foninio apšvietimo sistema yra vientisa, tad keičiant kontrastą yra užtemdomas visas ekranas. Geresni LCD turi zonomis suskaidytą foninį apšvietimą, tačiau jie vis tiek pritemdo ir pašviesina palyginti didelius ekrano plotus, kad ir nepriklausomai vienas nuo kito. Tuo tarpu OLED technologijoje, pašviesinimas ir patamsinimas vyksta atskirai kiekviename ekraną sudarančiame taške. Tad jeigu geriausi LCD gali turėti iki maždaug tūkstančio atskirai valdomų foninio apšvietimo zonų, 4K raiškos OLED ekrane jų yra 8 milijonai – po vieną kiekvienam taškui. Tad akivaizdu, kad joks LCD negali taip gerai kontroliuoti taškų šviesumo.

Tiesa, bendras OLED skleidžiamas šviesos srautas kol kas yra mažesnis, palyginti su geriausiais naujausios kartos LCD displėjais. OLED yra labai šviesūs ir dirbti su juos turinčiais įrenginiais išties malonu, tačiau stipriai apšviestame kambaryje, ypač saulėtą dieną, LCD vaizdas matysis ryškiau. Užtat naujausių OLED displėjų spalvinė gama padengia net 100% DCI-P3 (arba 133% sRGB) spalvų erdvės. O būtent dėl didelės spalvų gamos, gero jų tolygumo ir neįtikėtino kontrasto OLED ekranai laisvai pasiekia didelio dinaminio diapazono (HDR) standartais nustatytas kokybės ribas.

Taip pat reikia paminėti, kad OLED ekranuose pasireiškia vadinamasis „vaizdo išdegimas“ (angl. burn-in). Jis pasireiškia ir įprastiniuose LCD ekranuose, tik silpniau. Bet apskritai šis reiškinys praktikoje pasitaiko labai retai, ir tik kai nejudantis vaizdas ar jo elementai yra rodomi labai ilgą laiką. Realiai ekranas tikrai nesudega ar skylė jame irgi tikrai nepradega. Tačiau ekrane gali ilgesniam laikui užsilikti blankus to ilgai rodyto vaizdo kontūras. Dauguma „vaizdo išdegimo“ atvejų yra grįžtamojo pobūdžio, t.y. ekrano normalus veikimas atsistato po kelių ar keliolikos minučių. Negrįžtami pokyčiai yra reti.

Praktikoje tai reiškia, kad minėtajam neigiamam efektui išgauti reikalinga statinį vaizdą išlaikyti bent kelias valandas per dieną. Kitaip tariant, reikia kiek netipinių ekrano naudojimo sąlygų, pvz. rodant skelbimus reklamos tikslais, arba paliekant ekraną įjungtą ir su tuo pačiu vaizdu visai dienai arba nakčiai. O kadangi teoriškai ji egzistuoja, yra labai paprastų jos sprendimo būdų. Pavyzdžiui, ASUS savo kompiuteriuose su OLED ekranais vėl pradėjo naudoti kažkada madingas ekrano užsklandas (angl. screen saver), kurios automatiškai įsijungia kompiuteriui pabuvus ramybės būsenoje maždaug pusę valandos.

Galite išgirsti sakant, kad OLED ekranų gyvavimo trukmė yra mažesnė nei LCD. Tai yra tiesa, tačiau skirtumas nėra esminis ir įvairių šaltinių teigimu sudaro nuo 10 iki 30 procentų. Dabartinės OLED technologijos pagrindu pagamintų ekranų ilgaamžiškumas siekia bent 50 000 valandų ir netgi daugiau. Tad jei ekranu naudositės po 6 valandas per dieną, jis jums turėtų tarnauti vidutiniškai 22 metus – žinoma, jeigu visa kita monitorius sudaranti elektronika veiktų bent taip pat patikimai. Daug dažniau displėjuose (nesvarbu kokios technologijos) yra patiriami maitinimo šaltinio gedimai.

Kokia gi OLED technologijos ateitis? Logiška būtų prognozuoti, kad kaip ir su kiekviena technologija, sulauksime didesnių, pigesnių ir netgi dar geresnių OLED ekranų. Labai realu, kad OLED ekranams teks rimčiau konkuruoti su QLED (angl. Quantum-dot LED), arba vadinamuosius kvantinius taškus naudojančia LCD displėjų technologija.

Nors šiuo metu OLED kokybine prasme lenkia QLED, sunku pasakyti, kuria linkme suksis tolesnis šių technologijų vystymas. Įdomu yra tai, kad techniniu požiūriu OLED ir QLED technologijos nėra nesuderinamos viena su kitu. Kvantiniams taškams nėra skirtumo, kokio tipo šviesą jiems patieks, tad OLED galėtų atlikti šviesos šaltinio vaidmenį, o kvantiniai taškai galėtų šią šviesą keisti, išgaunant kitus reikalingus atspalvius – tarsi šviesos filtrai. Bet kuriuo atveju, tai kol kas yra tik spėjimas, o kaip bus iš tikrųjų – parodys laikas.