3. Дисплеи на основе органических светодиодов – oled.

Органический светодиод (Organic Light-Emitting Diode (OLED), органический светоизлучающий диод) — это полупроводниковый прибор, изготовленный из органических соединений, который излучает свет, если через него пропустить электрический ток. Основное применение - создании устройств отображения информации (дисплеев). 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. Предполагается, что производство таких дисплеев в будущем будет гораздо дешевле, нежели производство жидкокристаллических или плазменных дисплеев.

Принцип действия. Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкопленочные структуры, состоящие из нескольких слоев полимеров.

Рис. 4.16 Структура OLED

Работает органический светодиод очень просто. При подаче на анод положительного напряжения, поток электронов протекает через структуру от катода к аноду. Двигаясь навстречу друг другу электроны и дырки при встрече рекомбинируют, при этом происходит излучение света – Рис. 4.17

Рис. 4.17. Работа органического светодиода. Здесь 1 – катод, 2 – эмиссионный слой, 3 – рекомбинация электрона и дырки с излучением света, 4 – проводящий слой, 5 – анод.

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 используют металлы, такие как алюминий и кальций, так как они обладают низкой работой выхода, способствующей инжекции электронов в полимерный слой.

Существуют два вида OLED-дисплеев – PMOLED и AMOLED. Разница заключается в способе управления матрицей - это может быть либо пассивная матрица (PM), или активная матрица (AM).

В PMOLED-дисплеях – Рис. 4.18., 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).

Рис. 4.18 PMOLED дисплей

Дисплеи на базе PMOLED получаются дешевыми, но из-за необходимости строчной развертки изображения невозможно получить дисплеи больших размеров с приемлемым качеством изображения.

В AMOLED-дисплеях – Рис. 4.19., каждый пиксель управляется напрямую, с помощью индивидуального для каждого элемента электронного ключа, поэтому они могут быстро воспроизводить все изображение. AMOLED-дисплеи могут иметь большие размеры, и на сегодня уже созданы дисплеи с размером 40» (100 см). Однако производство AMOLED-дисплеев гораздо дороже из-за сложной схемы управления пикселями.

Рис. 4.18 AMOLED дисплей

Пока мы говорили об одноцветных органических светодиодах. А как с помощью OLED структур формируется цветное изображение?

Существуют три схемы цветных OLED дисплеев – Рис. 4.19:

- схема с раздельными цветными эмиттерами (излучателями);

- схема WOLOD+CF (белые эмиттеры + цветные фильтры);

- схема с конверсией коротковолнового излучения.

Рис. 4.19 Различные схемы цветных OLED дисплеев

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 нужного цвета с одинаковой яркостью. Кроме этого, излучатели разных цветов имеют различную долговечность.

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. В третьем варианте (CCM – Color Changing Media) применяются голубые эмиттеры и специально подобранные люминесцентные материалы для преобразования подаваемого на них коротковолнового голубого излучения в более длинноволновые – красный и зеленый. Сам же голубой эмиттер излучает «напрямую» - без использования преобразователя цвета.

Таким образом, мы рассмотрели источники и приемники телевизионной информации – основные из используемых в настоящее время устройств формирования и отображения телевизионных изображений. Вполне возможно, что удельный вес тех или иных типов приборов на рынке телевизионной техники в ближайшее время существенно изменится – это очень динамичная область. Поэтому что-то вам может показаться не современным и не актуальным, а что-то, может быть, мы и упустили. Однако, знать историю и логику возникновения и развития устройств отображения телевизионных изображений, все же очень полезно как для общего развития, так и для вашей будущей профессиональной деятельности.

В следующем разделе пособия мы кратко рассмотрим методы формирования, передачи и приема полного телевизионного сигнала в системах аналогового телевидения. Это нужно, поскольку аналоговое телевидение до настоящего времени доминирует в Украине, России, а также все еще используется в США и некоторых европейских странах. Но больше внимание будет далее уделено изучению принципов цифрового телевидения, поскольку в последние годы происходит повсеместный переход на цифровое телевизионное вещание. Это уже произошло в Великобритании, Германии, Канаде, частично в США и других странах. В частности, соответствии с международными обязательствами, которые взяла на себя Украина в Женеве в 2006 году, в июле 2015 года аналоговое вещание будет отключено и в Украине.

Лекция – 5. Системы аналогового телевидения.

1. Структурная схема системы аналогового телевидения

2. Стандарты телевизионных разверток

5.3. Сигнал изображения в системе черно-белого телевидения

5.4. Сигналы строчной и кадровой развертки

5.5. Полный телевизионный сигнал черно-белого телевидения

5.6. Синхронизация разверток

Исторически, с момента своего появления, системы телевидения, так же, как и другие системы передачи информации (телефония, радиосвязь, радиовещание) – были аналоговыми. То есть, и сами передаваемые информационные сигналы, и средства их формирования, обработки, передачи и приема в этих системах были не цифровыми, к чему мы уже начинаем привыкать, а аналоговыми. В настоящее время происходит постепенный переход к цифровым методам передачи информации, и, соответственно, к цифровым системам, что объясняется их неоспоримыми преимуществами. Однако это достаточно длительный процесс, поскольку накопленная за много десятилетий инфраструктура аналоговых систем стоит огромных денег, и одномоментно отказаться от их использования невозможно. Это нерационально и потому, что со своими задачами они до настоящего времени вполне справлялись, и смогут, и будут работать еще не один год. В связи с этим, а также потому, что работа, и принципы построения современных цифровых телевизионных систем в значительной степени базируются на их аналоговых прототипах, свое изучение мы начнем с систем аналогового телевидения.