Jste zde

OLED - geniálně jednoduchá technologie

Jiří Desort, 16. Říjen 2008 - 0:00

Všichni mluví o displejích postavených na nové technologii OLED (z angl. Organic Light Emitting Diode, tj. organická dioda emitující světlo). A není se čemu divit. Ultratenké zobrazovací moduly totiž provází celá řada inovací, díky kterým se výrazně odlišují od běžných a v současnosti již poměrně hodně rozšířených barevných displejů TFT.

V čem se liší panely OLED od TFT ?

Displej s maticí TFT je v podstatě zobrazovacím polem s barevnými filtry. Každý pixel sestává ze tří subpixelů s barevnými filtry v barvě červené, žluté a modré. Prostřednictvím těchto subpixelů dochází k vyfiltrování požadované barvy pixelu včetně její intenzity z bílého podsvicujícího světla. Nosičem světla jsou přitom tekuté krystaly. Ty se nacházejí v buňkách ohraničených dvěma skleněnými destičkami. Podmínkou tohoto způsobu řízení průchodu světla je správné uspořádání světelných paprsků. To zajišťují polarizační fólie.

Kvalita zobrazení závisí na jasu podsvícení, na vlastnostech barevných filtrů a polarizátorů a na možnosti vést či blokovat světlo při průchodu buňkou s tekutými krystaly. Důležitým měřítkem kvality je míra kontrastu CR (z angl. contrast rate), kterou se vyjadřuje poměr maximálního a minimálního jasu (tedy poměr bílé a černé). Displej TFT musí umět světlo ze zdroje podsvícení jak velmi dobře transportovat, tak i pokud možno co nejvíce blokovat.

A z toho vyplývají přirozené, fyzikálně podmíněné meze zobrazovacích systémů této technologie. Jejich projevem jsou jednak relativně velké ztráty v důsledku nezbytné polarizace světla, a jednak silná závislost výsledného zobrazení na úhlu pozorování. Ten je nutno sladit s vlastnostmi polarizátorů. Logickým důsledkem je, že v přirozených barvách a kontrastně je vidět jen malý výřez.

Technologie OLED je diametrálně odlišná. Barva a svítivost každého pixelu je v tomto případě generována bezprostředně organickým materiálem (rovněž s pomocí tří subpixelů červené, žluté nebo modré barvy). Z toho plynou očividné výhody ve srovnání s technologií TFT:

Míra kontrastu: „Černá" barva se na displejích OLED zobrazuje za naprostého vyloučení světla. Míra kontrastu tím dosahuje teoreticky nekonečně vysoké hodnoty. „Černá" je opravdu černá, nikoliv tmavě šedá.
Úhel pohledu: Barevné body jsou generovány bezprostřední cestou, na zobrazovací systémy OLED lze proto pohlížet z neomezeného úhlu, prakticky 180 stupňů.
Efektivita: Generované světlo není filtrováno, nevykazuje tudíž žádné ztráty. Světelný výkon navíc závisí na druhu zobrazení. Méně aktivní pixely znamenají nižší spotřebu elektrického proudu. Indikační plocha tak může zůstat v provozu i v pohotovostním režimu.
Přirozenost barev: Barvy displejů OLED mají neměnný, trvalý charakter. V případě TFT barvy naopak se snížením světlosti rychle blednou, protože barevné filtry vyžadují přizpůsobení podle intenzity jasu.
Teplotní rozsah: Funkce tekutých krystalů závisí velmi výrazně na teplotě, z čehož pramení velké problémy s rychlostí zapínání a přepínání za nízkých teplot. V případě OLED jsou spínací časy oproti tomu nejen rychlejší (cca 50 us), ale také stabilní i za velmi malých teplot (do -40 C°).

Na trhu jsou v současné době k dostání displeje firmy CMEL s úhlopříčkou o velikosti od 2.0" do 7.6" a s různými možnostmi ovládání.

Australská inovativní vývojářská firma 4D-Systems pro ně vyvinula celou řadu variant ovládání, umožňujících rychlou implementaci zobrazovacích systémů a vykazujících také některé rysy spojené s pohotovostním režimem. Napětí potřebné pro provoz menších displejů OLED (zpravidla cca +4,5 a -4,5 V) je generováno přímo na základní desce. Do ní je integrován také zapínací obvod pro dotykový monitor, který je možno zakoupit spolu s OLED. K dispozici jsou ještě další vstupy a výstupy. Díky tomu lze základní desku tedy používat například také jako samostatnou systémovou komponentu typu "front-end".

Na tomto místě bychom Vám nyní rádi přiblížili možnosti ovládací základní desky „Micro-OLED" s grafickým řadičem „Picasso", a to na modelu displeje OLED s úhlopříčkou 2.8" od firmy CMEL:
Rozměry základní desky jsou přizpůsobeny 2.8" úhlopříčce displeje OLED firmy CMEL. To znamená, že se dá velmi dobře přimontovat zezadu na desku tištěných spojů. V rozích základní desky jsou montážní otvory, které usnadňují připevnění displeje. Pokud by tyto upevňovací prvky vadily, dají se lehce a rychle odstranit. K dispozici je také zásuvka na kartu Micro SD, pomocí které lze na přání rozšířit kapacitu paměti.

Promítání diapozitivů

Nejjednodušší aplikací je promítání diapozitivů. To znamená možnost autonomního přehrávání obrázků různých formátů a rozličných videosekvencí. Obrazový materiál se vybere a seřadí s pomocí volně dostupného softwaru. Příslušná data se uloží na paměťovou kartu Micro SD o kapacitě až 2 GB na základní desce Micro OLED. Funkci rozhraní k základní desce plní dvousměrné SPI (z angl. Serial Peripheral Interface, tj. sériové periferní rozhraní). Prostřednictvím sériového převodníku USB se karta „Micro OLED" dá snadno napojit na PC. V tomto případě se lze za jistých okolností obejít bez jakékoliv další elektroniky.

Přehrávání se spustí automaticky hned po připojení provozního napětí o velikosti 3,6 – 5,5 V.

Sériové rozhraní

Po sériovém rozhraní, anebo alternativně prostřednictvím sériového převodníku USB z portu USB, lze do grafické karty posílat celou řadu povelů.

Vedle základních grafických příkazů, jako např. zobrazení linií, tlačítkových ploch a jiných geometrických útvarů, a vytváření a zobrazování vlastních bitových map nebo ASCII znaků písmem různých velikostí, existuje také možnost přímé komunikace s paměťovou kartou, respektive přesunutí částí programu na paměťovou kartu potažmo s možností následného vyvolání z karty.

Z toho plyne, že interaktivní provoz je možný i s použitím velmi malých hostitelských mikrořadičů a že se inteligentní zobrazovací funkce dají i za takových podmínek kompletně vyčlenit a přesunout na jiné médium.

Grafický jazyk 4D

Firma 4D-Systems poskytuje bezplatně také softwarové prostředí s názvem 4DGL (z angl. 4D-Graphic-Language, tedy grafický jazyk 4D). Toto prostředí připomínající jazyk C obsahuje překladač a sestavovací program, díky kterým je základní desku Micro OLED možno používat zcela samostatně bez hostitelského řadiče.

Umožňuje ovládat nejen existující vstupy a výstupy (dva z nich pomocí PWM), nýbrž také přístup k paměťové kartě Micro SD a volitelný, případně používaný dotykový monitor.

Program se ukládá přímo do grafického řadiče, odkud se také spouští.

V tomto případě jsou na rozdíl od příkazových vět v sériovém provozu k dispozici daleko rozsáhlejší knihovny. Kupříkladu si lze přímo vyvolávat matematické funkce jako SWAP či výpočty s funkcemi sinus a cosinus, anebo načítat obsah volitelného, případně používaného dotykového monitoru.

Balíček 4DGL obsahuje také několik hotových softwarových ukázek. Tyto si lze vložit přímo do aplikace, čímž se dále zmenšuje objem práce a nákladů spojených s programováním.

Aktuální firmware a technické specifikace najdete na domovské stránce firmy 4D-Systems (www.4dsystems.com.au). 4D-Systems provozuje kromě toho také programátorské fórum, kde lze velmi rychle najít odpověď na celou řadu otázek.

Vedle již popsaných řešeních firmy 4D-Systems se aplikační tým společnosti GLYN intezivně zabýval také displeji a dalšími zobrazovacími zařízeními typu OLED z výroby firmy CMEL. Převážně v režii firmy Glyn tak vznikly sady na evaluaci produktů resp. produktových skupin a řad firem RENESAS, TOSHIBA (ARM9) a FUJITSU, konkrétně mikrořadičů. Od malého, velmi střídmého designu vybaveného šestnáctibitovým řadičem až po luxusní řešení typu high-end s grafickým řadičem LIME firmy FUJITSU - k dispozici je vhodný design pro každou aplikaci. Glyn kromě toho představuje také ukázky programů a softwarového vybavení, což je z uživatelského hlediska velmi přínosné.

Začátkem tohoto roku rozběhla firma Glyn velmi úspěšnou řadu seminářů, v jejichž rámci se zákazníci mohou seznámit jak s vývojem mikrořadičů, tak i technologie OLED.