OLED-y z przeszkodami do przodu
Po raz pierwszy od listopada ubiegłego roku piszę o ekranach OLED. Wymowny jest zarówno fakt, że temat znowu powraca, jak i fakt, że dzieje się to po dłuższej przerwie. Rozwój wydarzeń był nieco wolniejszy niż byśmy sobie mogli tego życzyć. W OLED-owej branży wystąpiło też kilka problemów. A w prasie wideo-komputerowej ciągle brakuje fachowych komentarzy. Mimo wszystko w żadnym razie nie należy mówić o stagnacji, a kilka niedawnych publikacji przyniosło szereg interesujących informacji, co pozwala lepiej zrozumieć aktualną sytuację.
Od kilku lat lokomotywą OLED-owego rynku jest produkcja małych ekranów Samsunga, głównie do smartfonów. Trochę szkoda, że prasa słabo oddaje znaczenie tego procesu, bo przecież jest to duża technologiczna transformacja, zasługująca by ją doceniać i opisywać. Małe ekrany OLED bardzo się w ostatnich latach rozwinęły pod względem parametrów i penetracji rynku. Do pierwotnych zalet takich jak duży kontrast, szybkość działania, głębokie czernie, czy szerokie kąty dodano wysokie rozdzielczości, polepszono energooszczędność, zwiększono maksymalną jasność, poprawiono wierność oddania barw. Wprowadzenie dwóch tabletów Galaxy Tab S z ekranami OLED to kolejny krok na tej drodze. Można już powiedzieć, że technologia OLED osiągnęła techniczną wyższość nad LCD i przewaga powinna się dalej powiększać.
No ale produkcja małych ekranów poza fabrykami Samsunga ciągle kuleje i to jest jeden z problemów wspomnianych na wstępie. Jest to o tyle zaskakujące, że Samsung od kilku lat wciąż opiera się na tym samym zestawie procesów technologicznych. Warstwa sterująca TFT jest wykonywana z LTPS, a warstwy emisyjne są wykonywane przy pomocy próżniowego naparowania (VTE - vacuum thermal evaportation) poprzez maski (FMM - fine metal mask). Wbrew zapowiedziom nie zastosowano technologii LITI, ale jak widać i bez LITI osiągnięto lepsze parametry techniczne. Nasuwają się dwa wnioski. Po pierwsze wciąż nie ma na rynku kompletu powszechnie dostępnego sprzętu do wydajnej produkcji ekranów OLED. Po drugie Samsung utrzymuje przewagę technologiczną nad konkurencją. Bardzo prawdopodobne jest, że kilka firm mogłoby produkować małe OLED-y, ale byłyby one niekonkurencyjne w porównaniu z ekranami Samsunga - czy to ze względu na cenę, czy parametry techniczne. Samsung nie stoi w miejscu i w szybkim tempie udoskonala swe ekrany, tak więc próg opłacalności/konkurencyności ciągle się przesuwa.
Do roli drugiej lokomotywy dojrzewa produkcja telewizorów OLED przez LG i to już nie są spekulacje, ale ocena oparta na faktach. Póki co działa pierwsza pilotażowa linia LG o niedużej wydajności, ale inwestycje w park produkcyjny są prowadzone. Wysokowydajna linia jest budowana i w ciągu kilku miesięcy ma dojść do jej uruchomienia. Na nowej linii ma być zastosowana lepsza architektura tranzystorów cienkowarstwowych. Zaplanowano też następny etap inwestycji. Ceny telewizorów OLED marki LG ciągle spadają, oferta się powiększa, a dystrybucja się poszerza. Krążą plotki o tym, że na bazie ekranów LG inne firmy też będą produkować swe telewizory. Mają to być firmy chińskie, być może będą to też Panasonic i Sony. Według LG w 2015 roku wielkość produkcji OLED-owych telewizorów ma być liczona w milionach i to wydaje się realne. Co do tegorocznej produkcji to spotkałem tylko spekulacje mówiące o 100 tysiącach egzemplarzy.
W tym miejscu trzeba wspomnieć o drugim problemie. Samsung de facto wycofał się z rywalizacji na rynku OLED TV. Sony i Panasonic też nie osiągnęły sukcesu w tej dziedzinie, ale to wydaje mi się mniej ważne i o tym nie będę szerzej pisał. Jak wiadomo technologia zastosowana przez LG (TFT z IGZO + biały emiter na całej powierzchni + trzy filtry kolorów + WRGB) jest zupełnie inna od technologii Samsunga (TFT z LTPS + bezpośrednio świecące emitery RGB nanoszone techniką SMS). Pilotażowe linie telewizyjne obu firm łączy głównie rozmiar 8 generacji, pozwalający z jednej tafli zrobić 6 ekranów 55-calowych. Ponoć w sensie technicznym linia Samsunga osiągnęła całkiem niski poziom odrzutów. Sama jakość ekranów też jest chyba lepsza niż w przypadku LG, co sugerowały zarówno niektóre testy prasowe jak i teoretyczna analiza obu konstrukcji. Natomiast Samsungowi nie udało się obniżyć kosztów produkcji i podobno właśnie czynnik ekonomiczny decyduje o tym, że LG intensywnie inwestuje w rozwój produkcji OLED TV, a Samsung swe inwestycje na razie wstrzymał. LG jest w stanie wyprodukować swe duże OLED-y znacznie taniej i to decyduje o przyjętej polityce.
Przewidywanie przyszłości jest trudne, ale wiadomo przynajmniej jakie mamy trendy. Duża grupa firm pracuje nad uruchomieniem linii produkcyjnych 4,5 lub 5,5 generacji dla małych ekranów OLED. W samych Chinach grono kandydatów liczy aż kilkanaście firm. Jak wspomniałem Samsung wyznacza punkt odniesienia. Żeby wejść na rynek trzeba osiągnąć odpowiednie parametry techniczne i ekonomiczne. Myślę że uruchamianie masowej produkcji przez kolejnych producentów jest nieuniknione, ale pytanie o terminy pozostaje wciąż otwarte.
 Architektura zaproponowana przez UDC |
Ponieważ LG wywiera sporą presję w segmencie telewizyjnym, to należy przypuszczać, że Samsung intensywnie pracuje nad znalezieniem konkurencyjnego rozwiązania. Jakie to będzie rozwiązanie? Nie będę zgadywał. Być może sprawdzi się nowy pomysł jaki przedstawiła na niedawnym SID firma UDC (prezentacja pod tytułem Novel Two-Mask AMOLED Display Architecture). Sama idea jest prosta. W architekturze UDC nanoszone są dwa rodzaje emiterów - niebieski (B) i żółty (Y). Te dwa emitery nanosi się przy pomocy naparowania próżniowego przez maski, tak samo jak trzy emitery w klasycznym RGB. Duży emiter niebieski świeci bezpośrednio bez filtru kolorów. Natomiast emiter żółty jest podzielony na trzy części. Jedna część świeci bezpośrednio żółtym kolorem. Druga część świeci przez filtr czerwony, a trzecia świeci przez filtr zielony. Sumarycznie uzyskujemy architekturę YRGB, gdzie dwa kolory są emitowane poprzez filtry (RG), a dwa są emitowane bezpośrednio (YB). Jak widać dodatkową komplikacją są dwa filtry kolorów na każdy piksel. Przypomnę tu, że w rozwiązaniu LG biały subpiksel świeci bez filtru, a trzy subpiksele RGB świecą przez filtry. W porównaniu z tradycyjnym RGB, w koncepcji UDC mniej jest operacji nanoszenia emiterów. Poza tym subpiksele żółty i niebieski są większe niż w RGB, co ułatwia ich nanoszenie. Według UDC architektura ta ma obniżyć koszty produkcji i zwiększyć trwałość ekranów. Czy tak się faktycznie stanie trudno mi ocenić. Jak przypuszczam linie produkcyjne pierwotnie zaprojektowane do emiterów RGB dadzą się szybko i stosunkowo tanio przerobić na strukturę YRGB zaproponowaną przez UDC. Gdyby Samsung zdecydował się na wdrożenie tego rozwiązania, prawdopodobnie dowiemy się o tym całkiem szybko.
Od lat wypatrujemy komercyjnego zastosowania drukowanych emiterów. W tej grupie ciekawie wygląda technologia nadruku YIELDjet zaprezentowana ponad pół roku temu. Od tego czasu firma Kateeva kilka razy informowała o swoich posunięciach biznesowych zmierzających do rozpowszechnienia YIELDjet, ale jak na razie nic konkretnego nie można jeszcze powiedzieć o ewentualnym zastosowaniu w masowej produkcji. Ponoć parametry emiterów rozpuszczalnych (czyli zdatnych do nadruku) ciągle wymagają poprawy i są gorsze od parametrów sproszkowanych emiterów do próżniowego naparowania. Sam proces nadruku chyba jest już na odpowiednim poziomie do zastosowania w produkcji komercyjnej. Nie tylko Kateeva ale także Epson i Dai Nippon mają zaawansowany sprzęt do nadruku.
W najbliższym czasie będziemy przede wszystkim czekać na wiadomość o uruchomieniu wysokowydajnej telewizyjnej linii produkcyjnej LG. Szczególną ciekawość budzą przyszłe decyzje Samsunga dotyczące wyboru technologii do OLED TV, bo mamy tu dużo niewiadomych. Czy firma pozostanie przy LTPS czy przejdzie na tlenki? Czy zastosuje architekturę YRGB z UDC? Może wdrożone będą jakieś inne rozwiązania?
Rozwój technologiczny i dalsze zwiększanie udziałów OLED-ów na rynku wydają się nieuniknione. Jest jeszcze wiele innych aspektów sprawy. Jest kwestia ekranów na giętkich podkładach. Są eksperymenty z drukowanymi tranzystorami cienkowarstwowymi w warstwie sterującej. Jest sporo prezentacji prototypów, o których nawet nie staram się tu pisać. Przy bliższym zapoznaniu z tematem widać duży potencjał w zakresie udoskonalania ekranów OLED jak i obniżania kosztów ich produkcji. (GS)
