Moderní displeje
25. 11. 2021 | Petr Kefurt | placeholder
Část 2. Technologie E-ink a OLED V první části článku volného seriálu o displejích nazvaném Moderní displeje (ELEKTRO č. 10/2021) byly připomenuty techniky pro zobrazování informací LED a LCD. Dnešní dokončení připomene další a novější způsoby zobrazování informací založené na technologiích E-ink a OLED.
Část 2. Technologie E-ink a OLED
V první části článku volného seriálu o displejích nazvaném Moderní displeje (ELEKTRO č. 10/2021) byly připomenuty techniky pro zobrazování informací LED a LCD. Dnešní dokončení připomene další a novější způsoby zobrazování informací založené na technologiích E-ink a OLED.
Elektronický papír
Používá se také označení e-papír nebo E-ink. Je to plochý zobrazovač, který odráží světlo jako běžný papír a může uchovat text a obrázky i bez spotřeby elektřiny. Lze kdykoliv změnit obsah a zobrazovač lze ohýbat. Pro svou energetickou nenáročnost a tenkost se prosadil ve čtečkách elektronických knih. Elektronický papír lze číst na slunci i pod lampou.
Obr. 1. Princip činnosti e-papíru s barevnými filtry
Princip činnosti
Jedním z výrobců je firma E-ink. Její e-papír se skládá z vrstvy milionů malých mikrokapslí organizovaných do rámce matrice podobné LCD displejům. Mikrokapsle obsahují opačně nabité bílé a černé částice, které jsou přesouvány do popředí nebo do pozadí. Barva se dosahuje přidáním vrstev filtrů.
Firma Kent Display přišla s barevným displejem na bázi e-papíru. Technologie s názvem ChLCD byla použita v elektronické čtečce Flepia. Používá vrstvu mikrokapslí obsahujících cholesterické tekuté krystaly, se spirálovitou strukturou. Aktivuje se změnou napětí (průsvitná nebo odrazivá).
Další technologie elektronického papíru je P-ink (Photonic Ink) firmy Opalux. Technologie je inspirována vlastnostmi opálu, jak vytváří barevné odrazy: efekt vychází z mikrostruktury, kde shluky mikrokuliček odrážejí při změně úhlu dopadajícího světla různé barevné složky.
Jinou technologii firma Pixel Qi s názvem 3Qi (projekt OLPC). Displej pro mininotebooky a e-čtečky pracuje ve třech módech. Prvním je barevný mód s vysokým rozlišením, druhým je nízkoenergetický černobílý mód a třetím je režim e-papír. Displej může pracovat s podsvícením. Pracuje se i na verzi s dotykovým ovládáním.
Firma QMT založila technologii barevného papíru inspirovanou u motýlích křídel. S pomocí miniaturních otvorů, které se otevírají a zavírají, se promítá jedna z barev RGB.
Obr. 2. Struktura displeje s pasivní matricí – PMOLED
Charakteristika OLED
Displej OLED (Organic Light-Emitting Diode) je tvořen průhlednou anodou a kovovou katodou a vrstvami organické látky. Jsou to vrstvy vypuzující a přenášející díry, vyzařovací vrstva a vrstva přenášející elektrony. Pokud je do některého místa přivedeno napětí, kladné a záporné náboje se spojují ve vyzařovací vrstvě a produkují světelné záření. Struktura a použité elektrody jsou uzpůsobeny, aby docházelo k maximálnímu střetávání nábojů ve vyzařovací vrstvě.
Tyto displeje se dělí na provedení s pasivní matricí PMOLED (Passive Matrix Organic Light Emitting Diode) a displeje s aktivní matricí AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode).
Displeje s pasivní matricí – PMOLED
Displeje jsou jednodušší, používají se např. v aplikacích s textem. Stejně jako u jednodušších grafických LCD displejů, jsou pixely řízeny pasivně, mřížkovou matricí překřížených vodičů. V místě křížení jsou vodiče připojeny k elektrodám (katodám a anodám) OLED struktury a tím vznikají pixely. Na anody a katody vybraných bodů je přivedeno elektrické napětí, které přinutí organickou látku vyzařovat. Optický výstup vzniká postupným skládáním řádků (60/sec.) Čím větší proud je v impulzu použit, tím jasněji pixel září. Z důvodu vyšší spotřeby a horšího zobrazení jsou PMOLED vhodné pro displeje menších úhlopříček a zobrazování převážně statických a textových informací (přehrávače, telefony, informační displeje atd.).
Displeje s aktivní matricí – AMOLED
Displeje s aktivní matricí jsou vhodné pro náročné aplikace s velkým rozlišením (video a grafika. Struktura je podobná jako u TFT typů LCD displejů. Spínání každého pixelu je prováděno vlastním tranzistorem (resp. dvěma – jeden řídí nabíjení a vybíjení kondenzátoru a druhý je stabilizátor pro konstantní velikost proudu), čímž se zamezí např. blikání bodů, které mají svítit během několika po sobě jdoucích cyklů. Současně se zvyšuje průtok proudu a zkracuje doba odezvy. Výhodami oproti PMOLED jsou vyšší zobrazovací frekvence, ostřejší vykreslení obrazu a nižší spotřeba. Nevýhodou je složitější struktura a cena.
Obr. 3. Zapojení dvou tranzistorů (TFT) v obvodu pixelu pro AMOLED, Obr. 4. Displej s rozlišením 640 × 480 bodů jako výstupní zařízení pro konstrukce v prostředí Arduino
Transparentní OLED displej – TOLED
Klasický OLED displej je složen z průhledné anody (kterou prochází světlo), transportní a emisní vrstvy elektronů a kovové katody. Mezi jsou vloženy vrstvy organického materiálu, ze kterého je vyrobena LED dioda, která emituje světlo bez nutnosti dalšího světelného zdroje.
Transparentní OLED displej využívá transparentní katody, díky které světlo může vycházet z obou stran displeje. Katoda také umožňuje uživateli vidět přes displej. Pokud je některý z pixelů vypnutý, není vidět a je průhledný. Transparentní katoda se využívá i u OLED displejů s horní emisí. Světlo na rozdíl od typického OLED displeje s dolní emisí, (kdy světlo prochází průhlednou anodou), prochází skrze transparentní katodu. Anoda je pak neprůhledná. Uspořádání zvyšuje schopnost displeje dobře zobrazovat obraz i ze širších pozorovacích úhlů.
Závěrem
Rozšíření displejů do všemožných spotřebičů, zařízení a aplikací je neoddiskutovatelné, a to od malých po velké domácí i profesionální zařízení, zaměření a provedení.
Využití našly i starší a technicky zdánlivě zastaralé displeje, které dostaly druhou šanci v širokém poli užívání např. v oblíbených vývojových jednočipových sadách pro konstruktéry, školáky a amatéry, kde tvoří nedílnou a atraktivní součást výstupních uživatelských rozhraní.
Zdroje:
https://cs.wikipedia.org/wiki/LED
https://cs.wikipedia.org/wiki/Displej_z_tekutých_ krystalů
https://cs.wikipedia.org/wiki/OLED
hhttp://www.lcdwiki.com/Main_Page#OLED_Display
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ZBD_ LCD_Cell.png
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Color_ TFT-LCD_Cells-Schematic.png
https://cs.wikipedia.org/wiki/Elektronický_papír
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5 b/OLED-Pixel.2T1C.gif/640 px-OLEDPixel.2T1C.gif
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e1/Oled_pm.jpg/640px-Oled_pm.jpg