Tandem OLED: преимущества, отличия и применение новой технологии дисплеев

Tandem OLED - технология OLED-дисплеев, в которой внутри панели используется не один, а два светящихся органических стека. Такая конструкция позволяет увеличить яркость экрана, снизить нагрузку на отдельные органические материалы и потенциально увеличить срок службы панели.

При этом Tandem OLED не является принципиально новым типом дисплея. Пиксели здесь по-прежнему излучают свет самостоятельно, без отдельной подсветки, как в обычном OLED. Главное отличие скрывается именно во внутренней структуре панели и способе формирования света.

Что такое Tandem OLED и зачем экрану два OLED-слоя

Обычный OLED-пиксель состоит из нескольких тонких органических слоёв, через которые проходит электрический ток. В результате электроны взаимодействуют с так называемыми дырками, а выделяемая энергия преобразуется в свет. Чем выше необходимая яркость, тем интенсивнее приходится работать органическим материалам.

В Tandem OLED используется два последовательно расположенных эмиссионных стека. Каждый из них участвует в создании света, поэтому требуемую яркость можно получить при меньшей нагрузке на отдельный светящийся слой.

Название Tandem как раз отражает этот принцип: несколько OLED-структур работают совместно, словно одна система. Пользователь при этом видит обычное единое изображение - никаких двух отдельных картинок или видимой границы между слоями нет.

Как устроен двухслойный OLED-экран

Фраза "двухслойный OLED" может создать впечатление, что производитель буквально устанавливает два готовых дисплея один поверх другого. На практике конструкция устроена значительно сложнее.

Внутри панели находится набор тончайших функциональных слоёв: электроды, транспортные слои, органические светящиеся материалы и промежуточные соединения. В Tandem OLED светогенерирующая структура повторяется несколько раз внутри одного пикселя.

Между эмиссионными стеками располагается специальный промежуточный слой, позволяющий электрическому заряду проходить через структуру и одновременно активировать несколько светящихся областей. В результате оба стека участвуют в формировании света одного пикселя.

Сам экран при этом остаётся очень тонким. Толщина отдельных органических слоёв измеряется в нанометрах, поэтому добавление второго эмиссионного стека не означает, что устройство становится вдвое толще.

Зачем производители добавляют второй эмиссионный слой

Главная проблема OLED связана с тем, что высокая яркость требует увеличения электрической нагрузки на органические материалы. Чем интенсивнее они работают, тем быстрее происходит их постепенная деградация.

В обычной OLED-панели увеличить максимальную яркость можно за счёт повышения тока, проходящего через светящийся слой. Однако вместе с этим растут нагрев и нагрузка на органические соединения.

Tandem OLED предлагает другой подход. Вместо того чтобы заставлять один эмиссионный стек работать значительно интенсивнее, часть нагрузки распределяется между двумя структурами.

Благодаря этому производитель может использовать дополнительный запас эффективности по-разному: увеличить максимальную яркость дисплея, снизить энергопотребление при той же яркости или уменьшить нагрузку на органические материалы.

Особенно важен такой подход для планшетов, ноутбуков и автомобильных дисплеев. В отличие от смартфона, экран этих устройств может долго работать с высокой яркостью и отображать большое количество статичных элементов интерфейса. Поэтому сочетание яркости, эффективности и долговечности становится для них особенно важным.

Как работает технология Tandem OLED

Принцип Tandem OLED основан на последовательной работе нескольких органических светящихся структур внутри одного пикселя. Когда к панели подаётся электрический ток, заряд проходит через органические слои, где возникает электролюминесценция - процесс преобразования электрической энергии непосредственно в свет.

В обычном OLED основную световую нагрузку принимает один эмиссионный стек. Чтобы сделать изображение ярче, приходится увеличивать ток через этот слой. У Tandem OLED свет формируется сразу несколькими эмиссионными структурами, поэтому требуемую яркость можно получить при более равномерном распределении нагрузки.

Между двумя OLED-стеками расположен промежуточный соединительный слой. Его задача - обеспечить передачу заряда между структурами так, чтобы обе могли участвовать в генерации света. Благодаря этому каждый стек не работает как отдельный экран, а становится частью единого оптического элемента.

Такой подход особенно полезен на высокой яркости. Если обычной OLED-панели необходимо сильнее нагружать один светящийся слой, Tandem OLED может распределить часть этой нагрузки между двумя. В результате уменьшается электрическая нагрузка на отдельные органические материалы и снижается скорость их деградации.

При этом два слоя не означают удвоение яркости при любых условиях. Итоговые характеристики зависят от конструкции конкретной панели, состава органических материалов, схемы управления пикселями и ограничений по энергопотреблению. Производитель может использовать дополнительную эффективность не только ради максимальной яркости, но и ради меньшего расхода энергии или увеличения ресурса дисплея.

Для пользователя работа Tandem OLED ничем принципиально не отличается от обычного OLED. Каждый пиксель по-прежнему может самостоятельно регулировать яркость и полностью отключаться при отображении чёрного цвета. Поэтому сохраняются глубокий чёрный, высокий контраст и быстрый отклик, характерные для OLED-технологий.

Главное изменение происходит внутри самой панели: вместо увеличения нагрузки на один эмиссионный стек используется более сложная многослойная структура, которая позволяет эффективнее преобразовывать электрическую энергию в свет.

Преимущества и недостатки Tandem OLED

Главное преимущество Tandem OLED заключается не просто в наличии второго светящегося слоя, а в возможности гибко распределять нагрузку между несколькими эмиссионными структурами. За счёт этого производители могут одновременно улучшать яркость, энергоэффективность и долговечность дисплея.

Более высокая яркость

OLED долго уступал лучшим LCD- и Mini-LED-панелям по максимальной яркости, особенно когда необходимо было сделать ярким большую часть экрана. Tandem OLED частично решает эту проблему за счёт более эффективной генерации света.

Два эмиссионных стека позволяют получать высокую яркость без необходимости резко увеличивать нагрузку на один органический слой. Особенно заметно преимущество при отображении HDR-контента, ярких бликов, солнечного света и других участков изображения с высокой пиковой яркостью.

Дополнительный запас яркости полезен и при работе с устройством на улице или рядом с окном. Чем ярче может работать панель, тем легче сохранить читаемость изображения при сильном внешнем освещении.

Энергопотребление и автономность

На первый взгляд наличие двух светящихся структур должно увеличивать расход энергии, однако смысл Tandem OLED как раз заключается в повышении эффективности.

Если обычному OLED требуется высокая нагрузка на один стек для достижения определённой яркости, Tandem OLED может получить сопоставимый результат при более щадящем режиме работы отдельных слоёв. Это даёт производителю возможность уменьшить энергопотребление при той же визуальной яркости.

Для смартфонов и планшетов меньший расход энергии напрямую влияет на время автономной работы. В ноутбуках эффект может быть ещё заметнее, поскольку дисплей является одним из крупнейших потребителей энергии всей системы.

Реальная экономия зависит от конкретной панели, настроек яркости и отображаемого контента. Поэтому нельзя считать, что любой Tandem OLED автоматически расходует определённый процент энергии меньше обычного OLED.

Срок службы и выгорание Tandem OLED

Tandem OLED остаётся органическим дисплеем, поэтому полностью избавиться от постепенной деградации светящихся материалов технология не может. Однако распределение нагрузки между несколькими эмиссионными стеками помогает замедлить этот процесс.

Когда отдельному органическому слою не приходится постоянно работать на пределе возможностей, скорость его износа может уменьшаться. Это особенно важно для устройств, на которых часто отображаются статичные элементы: панели инструментов, меню программ, интерфейс операционной системы или навигационные элементы автомобиля.

Риск выгорания Tandem OLED поэтому нельзя считать полностью устранённым. Если годами отображать одни и те же статичные элементы на высокой яркости, неравномерная деградация пикселей всё равно возможна.

При этом более высокая эффективность и меньшая нагрузка на отдельные эмиссионные слои делают Tandem OLED потенциально более устойчивым к такому сценарию по сравнению с сопоставимой обычной OLED-панелью.

Почему Tandem OLED сложнее и дороже

Дополнительный эмиссионный стек делает структуру панели сложнее. Производителю необходимо наносить больше органических слоёв, точно контролировать их толщину и создавать промежуточные соединения между отдельными светящимися структурами.

Чем сложнее технологический процесс, тем выше требования к оборудованию и качеству производства. Даже небольшие дефекты на одном из этапов могут привести к браку всей панели.

Поэтому Tandem OLED в первую очередь появляется в дорогих устройствах, где повышенная яркость, ресурс и энергоэффективность оправдывают более высокую стоимость дисплея.

По мере развития производства технология может становиться доступнее, однако обычный OLED ещё долго будет сохранять преимущество там, где максимальная яркость и увеличенный ресурс не являются критически важными.

Tandem OLED и обычный OLED: в чём разница

Главное отличие Tandem OLED от обычного OLED скрывается внутри панели. В классической конструкции используется один основной эмиссионный стек, тогда как Tandem OLED объединяет два светящихся стека, работающих совместно. Для пользователя это не меняет сам принцип OLED: каждый пиксель по-прежнему светится самостоятельно и может полностью отключаться для отображения чёрного цвета.

Поэтому базовые преимущества OLED сохраняются в обоих случаях. Это практически бесконечная контрастность, глубокий чёрный цвет, быстрый отклик пикселей и отсутствие отдельной подсветки, которая используется в LCD- и Mini-LED-дисплеях.

Если хочется подробнее разобраться, как OLED отличается от других поколений дисплеев, это хорошо видно на общей "Эволюции экранов: от CRT до OLED, Mini-LED и MicroLED".

Основное преимущество Tandem OLED проявляется при высокой яркости. Обычная OLED-панель для увеличения светового потока сильнее нагружает единственный эмиссионный стек. В Tandem OLED свет создают сразу два стека, поэтому ту же яркость можно получить при меньшей нагрузке на каждый из них.

Это одновременно влияет на несколько характеристик. Панель может иметь более высокую пиковую яркость, эффективнее расходовать энергию и медленнее деградировать при длительной эксплуатации. Конкретное соотношение этих преимуществ зависит уже от того, как производитель настроил сам дисплей.

По контрастности принципиальной разницы между технологиями нет. И обычный OLED, и Tandem OLED способны полностью отключать отдельные пиксели, поэтому чёрный цвет остаётся действительно чёрным. В этом отношении дополнительный эмиссионный стек не даёт такого заметного скачка, как в яркости или долговечности.

В сравнении с LCD-технологиями различия значительно серьёзнее. Например, Mini-LED использует большое количество миниатюрных светодиодов подсветки, но свет всё равно проходит через отдельную LCD-матрицу. У OLED каждый пиксель формирует свет самостоятельно, поэтому вокруг ярких объектов на тёмном фоне практически отсутствует характерный ореол.

Подробнее различия этих подходов разобраны в материале "Mini-LED против OLED: реальные различия подсветки, цвета и контраста".

По скорости отклика Tandem OLED также сохраняет свойства обычного OLED. Органические пиксели способны очень быстро менять яркость, поэтому технология хорошо подходит для игр, интерфейсов с высокой частотой обновления и динамичного видео.

Ещё одно различие связано со стоимостью. Обычные OLED-панели производятся массово уже много лет и используются во множестве смартфонов, телевизоров и мониторов. Tandem OLED требует более сложного нанесения органических слоёв и дополнительных этапов производства, поэтому такие панели пока обходятся дороже.

Получается, что Tandem OLED нельзя назвать полностью новым конкурентом обычному OLED. Скорее это его более сложная и технологичная разновидность, которая пытается решить несколько слабых мест классической конструкции - прежде всего ограниченную яркость, энергопотребление при высокой нагрузке и постепенную деградацию органических материалов.

Где используется Tandem OLED и стоит ли выбирать такой экран

Tandem OLED особенно полезен там, где дисплей должен одновременно быть ярким, тонким и долговечным. Поэтому технология постепенно выходит за пределы экспериментальных панелей и появляется в устройствах, которые работают по много часов в день.

Одним из наиболее заметных примеров стали планшеты iPad Pro. Использование Tandem OLED позволило совместить характерный для OLED глубокий чёрный цвет с высокой полноэкранной яркостью, которая раньше была сложной задачей для крупных OLED-панелей. Такой экран особенно полезен при работе с HDR-видео, фотографиями и графикой.

Другим важным направлением становятся ноутбуки. Здесь высокая энергоэффективность непосредственно влияет на автономность, а увеличенный ресурс панели важен из-за большого количества статичных элементов интерфейса. LG Display уже развивает отдельные Tandem OLED-панели для ноутбуков, рассчитанные именно на подобные сценарии.

Ещё раньше технология заинтересовала автомобильную индустрию. Экран приборной панели или мультимедийной системы может ежедневно работать много часов, постоянно показывая одни и те же элементы интерфейса. Кроме того, дисплей должен оставаться хорошо читаемым при ярком солнечном свете и выдерживать значительные перепады температуры.

Для таких условий сочетание высокой яркости и повышенной долговечности особенно важно. При этом гибкие разновидности OLED позволяют создавать изогнутые панели, которые проще интегрировать в приборную панель автомобиля.

В перспективе Tandem OLED может получить более широкое распространение в мониторах и других крупных дисплеях. Именно здесь ограничения обычного OLED становятся особенно заметными: экран долго отображает панели программ, браузер, интерфейс операционной системы и другие статичные элементы.

Однако наличие Tandem OLED само по себе ещё не означает, что конкретный экран будет лучше любого обычного OLED. На качество изображения также влияют используемая матрица, управление яркостью, цветопередача, частота обновления, охлаждение панели и алгоритмы защиты от выгорания.

Кроме того, на рынке существуют и другие способы улучшить характеристики OLED. Например, "QD-OLED: что это за технология, чем отличается от OLED и Mini-LED" использует квантовые точки для формирования цвета и решает часть задач совсем другим способом.

Если выбирать между Tandem OLED и обычным OLED при сопоставимом качестве реализации, Tandem OLED интереснее для устройства, которым предстоит часто работать на высокой яркости или долго отображать интерфейсы. Это особенно актуально для рабочих ноутбуков, планшетов, автомобильных систем и профессиональных дисплеев.

Для просмотра фильмов вечером, игр или обычного использования смартфона качественного классического OLED зачастую вполне достаточно. Глубина чёрного и мгновенный отклик у него уже находятся на очень высоком уровне, поэтому переплачивать только за название Tandem OLED имеет смысл не каждому.

Главное преимущество новой конструкции проявляется не в принципиально другом изображении, а в том, насколько долго и эффективно дисплей способен поддерживать высокую яркость. Именно поэтому Tandem OLED стоит рассматривать прежде всего как развитие OLED-технологии, рассчитанное на более требовательные сценарии эксплуатации.

Заключение

Tandem OLED развивает привычную OLED-технологию за счёт использования двух эмиссионных стеков вместо одного. Такая конструкция позволяет распределить нагрузку между органическими слоями и получить более высокую яркость без необходимости постоянно заставлять один светящийся слой работать на пределе возможностей.

Главные преимущества технологии проявляются в энергоэффективности, долговечности и способности поддерживать высокую яркость. При этом Tandem OLED сохраняет основные свойства классического OLED: самосветящиеся пиксели, глубокий чёрный цвет, высокий контраст и быстрый отклик.

Полностью проблему выгорания технология не устраняет, поскольку органические материалы по-прежнему постепенно деградируют. Однако снижение нагрузки на отдельные эмиссионные слои делает Tandem OLED особенно привлекательным для ноутбуков, планшетов, автомобильных экранов и других устройств, которые используются по много часов в день.

При выборе устройства переплачивать только за обозначение Tandem OLED необязательно. Для фильмов, игр и обычного повседневного использования современного качественного OLED часто достаточно. Tandem OLED имеет больше смысла там, где важны высокая яркость, продолжительная работа экрана и увеличенный ресурс панели.