ال شاشات PhOLED على وشك أن تخضع لتحول جذري إلى عالم أجهزة التلفاز وأي جهاز مزود بشاشة OLED. لقد سمعنا عنها لسنوات باعتبارها "التقنية الرائدة القادمة"، وأخيراً، تشير كل الدلائل إلى ذلك. لقد أصبح هذا الوعد الآن ناضجاً وجاهزاً للدمج في منتجات حقيقية.، أولاً في الهواتف المحمولة والأجهزة المحمولة، وبعد ذلك بوقت قصير في أجهزة تلفزيون عالية الجودة.
حتى الآن، كانت شاشات OLED هي السائدة بسبب خصائصها أسود نقي، تباين لا نهائي، وألوان مذهلةلكن يبقى شبح نقطة ضعفها حاضراً دائماً: بريق أقل مما كان عليه في السابق أفضل شاشة LCD أو شاشة Mini LED، واستهلاك مرتفع نسبياً عند دفع اللوحة إلى أقصى حدودها، وقبل كل شيء، القلق المستمر بشأن احتراقمع ظهور اللون الأزرق الفسفوري والهياكل الترادفية الجديدة، تعد تقنية PhOLED بمعالجة نقاط الضعف هذه بدقة وتقريبنا مما يسميه الكثيرون بالفعل "تلفزيون OLED المثالي".
ما هي شاشة PhOLED بالضبط، وكيف تختلف عن شاشة OLED التقليدية؟
عندما نتحدث عن تقنية PhOLED، فإننا نشير إلى الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (شاشة OLED الفسفورية). تحتوي شاشة OLED على وحدات بكسل مصنوعة من مواد عضوية تُصدر ضوءًا عند تطبيق تيار كهربائي؛ والمفتاح يكمن في كيف يحولون تلك الطاقة إلى فوتونات؟في شاشات OLED التقليدية، يتم إهدار جزء كبير من تلك الطاقة على شكل حرارة، بينما في شاشات PhOLED يتم استخدامها بالكامل تقريبًا.
يكمن الاختلاف الأساسي فيما يسمى طبقة الانبعاث لكل بكسل فرعيتستخدم مصابيح OLED التقليدية مواد فلورية، والتي تحول نوعًا واحدًا فقط من الإكسيتونات (المفردة) إلى ضوء، مما يؤدي إلى هدر معظم الإكسيتونات الثلاثية على شكل حرارة. أما مصابيح OLED الفوسفورية، من ناحية أخرى، فتستخدم مركبات عضوية فلزية تحتوي على معادن ثقيلة مثل الإيريديوم أو البلاتين، القادرة على الاستفادة من كل من الأحاديات والثلاثيات، والاقتراب من كفاءة الكم الداخلية تقارب 100%.
ببساطة، يوجد باعث الفلورسنت في مكان ما كفاءة داخلية بنسبة 25%بينما يمكن للمُشع الفسفوري نظريًا أن يصل إلى 100% بنفس الطاقة. وهذا يعني أنه للحصول على نفس السطوع، يتطلب الصمام الثنائي الباعث للضوء الضوئي تيارًا أقل بكثير من الصمام الثنائي الباعث للضوء الفلوري.أو أنه، بنفس التيار، يمكنه توفير سطوع أعلى بكثير دون ارتفاع درجة حرارة اللوحة.
تجدر الإشارة إلى أن تقنية PhOLED ليست جديدة تمامًا: ظلت وحدات البكسل الفرعية الحمراء والخضراء فسفورية لسنوات في العديد من اللوحات التجارية. لطالما كانت المشكلة الحقيقية هي أزرق فسفوريلأن الانبعاث عند هذا الطول الموجي يتطلب طاقة أكبر، فإنه يسرع من تدهور المادة ويعقد تحقيق عمر افتراضي مقبول لأجهزة التلفزيون والشاشات.
أهمية اللون الأزرق الفسفوري: اللغز الكبير الذي يكتمل في النهاية
لطالما كانت البكسلات الفرعية الزرقاء هي أضعف حلقة في لوحات OLEDلأنها تتطلب طاقة أكبر لتحقيق نفس درجة سطوع اللون الأحمر أو الأخضر، فإنها تتدهور بشكل أسرع، وتفقد سطوعها بمرور الوقت، وفي أسوأ الحالات، تساهم في ظهور حالات احتباس دائم وحروق في المناطق التي تبقى فيها الصورة الثابتة لساعات طويلة.
حتى الآن، كان حل الشركات المصنعة يتضمن حافظ على اللون الأزرق كمصدر إشعاع فلوري (أقل كفاءة، وأكثر استهلاكًا للطاقة) بينما استفاد اللونان الأحمر والأخضر بالفعل من خاصية الفسفورية. نتج عن ذلك لوحة هجينة: بكسلان فرعيان عاليي الكفاءة، وبكسل فرعي واحد يمثل عنق زجاجة في السطوع والعمر الافتراضي واستهلاك الطاقة. أدى ظهور مواد الفسفورية الزرقاء المستقرة إلى تغيير هذا التوازن تمامًا.
وفقًا لبيانات من شركة يونيفرسال ديسبلاي، إحدى الشركات الرئيسية التي تقف وراء هذه المواد، يمكن أن يؤدي تحويل اللون الأزرق من الفلوري إلى الفسفوري إلى زيادة كفاءة الإضاءة أربعة أضعافمن الناحية العملية، يمكن للوحة التي تستهلك حاليًا X من الطاقة لتحقيق سطوع معين أن تحقق نفس النتيجة باستخدام ربع الطاقة المخصصة للمكون الأزرقأو زيادة السطوع بشكل ملحوظ دون رفع درجة حرارة اللوحة.
علاوة على ذلك، إذا كانت الأضواء الرئيسية الثلاثة (الأحمر والأخضر والأزرق) تعمل باستخدام باعثات فسفورية مستقرة، فإن كفاءة موحدة عبر جميع الألوانلا يؤدي هذا إلى تحسين ذروة السطوع فحسب، بل يحسن أيضًا حجم الألوان: إذ يمكن للوحة الحفاظ على ألوان مشبعة عند مستويات إضاءة أعلى دون أن يضطر التلفزيون إلى قطع الإشارة لحماية الشاشة.
كيف يعمل الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء الفوسفوري (PhOLED) على المستوى الفيزيائي: الإكسيتونات، والتفسفر، والمعادن الثقيلة
على الرغم من أننا لا نرى من الخارج سوى لوحة مسطحة، إلا أن ما بداخل شاشة PhOLED هو شاشة حقيقية "لازانيا" من طبقات عضوية وأقطاب كهربائيةعندما نقوم بتطبيق التيار، يتم حقن الإلكترونات على جانب واحد (الكاثود) والفجوات على الجانب الآخر (الأنود)، والتي توجد في طبقة الباعث وتشكل الإكسيتونات، أي أزواج الإلكترون-الفجوة المثارة.
يمكن أن تكون هذه الإكسيتونات من النوع أحادي (حوالي 25٪) أو ثلاثي (حوالي 75٪)في مصابيح OLED الفلورية التقليدية، تتحد الإلكترونات المفردة فقط إشعاعيًا، مُصدرةً الضوء، بينما تُهدر الإلكترونات الثلاثية على شكل حرارة، مما يحدّ بشدة من كفاءة الجهاز الداخلية. وهنا تكمن أهمية المواد الفسفورية.
في الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء (PhOLED)، يتم تطعيم الطبقة الباعثة بـ المركبات العضوية المعدنية للمعادن الثقيلة مثل الإيريديوم أو البلاتينتُحدث هذه الذرات تفاعلاً قوياً بين الدوران والمدار، مما يؤدي فعلياً إلى مزج حالتي المفرد والثلاثي، ويسمح بذلك. يمكن لكلا نوعي الإكسيتونات أن يسترخيا إشعاعيًا.والنتيجة هي أن جميع الشحنات المحقونة تقريبًا تنتهي بتوليد الفوتونات، مع الحد الأدنى من هدر الطاقة على شكل حرارة.
لهذه الزيادة الجذرية في الكفاءة عدة نتائج مباشرة: فاللوحة تحتاج إلى تيار أقل للوصول إلى نفس مستوى السطوع، يسخن بشكل أقل بكثير.فهو يُحلل مواده العضوية ببطء أكبر ويقلل من احتمالية حدوث أعطال مبكرة أو فقدان متسارع للسطوع في مناطق معينة من اللوحة.
مزايا أجهزة التلفزيون المزودة بشاشات PhOLED مقارنة بشاشات OLED الحالية
عند تطبيق هذه النظرية على غرفة المعيشة، تعد شاشات PhOLED بعدد من التحسينات الملموسة للغاية. أولها وأكثرها وضوحًا هو كفاءة استخدام الطاقةإذا تم تحويل جميع الطاقة الكهربائية الواردة تقريبًا إلى ضوء مفيد، فإن التلفزيون يستهلك طاقة أقل لتقديم نفس مستوى السطوع.أو يمكنك زيادة الحد الأقصى للسطوع دون تحويل اللوحة إلى سخان.
تشير تقديرات العديد من الشركات المصنعة وموردي المواد إلى أنه، اعتمادًا على بنية اللوحة ومعالجة الإشارات، قد نشهد انخفاضًا في الاستهلاك يصل إلى حوالي 10-20% في الاستخدام الفعلي...بل وأكثر من ذلك في السيناريوهات الصعبة للغاية ذات مستويات الإضاءة العالية والمستمرة. بالنسبة للمستخدم، يترجم هذا إلى... فواتير كهرباء أقل إلى حد ماوخاصة في الأحجام الكبيرة حيث تستهلك شاشات OLED الحالية كمية كبيرة من الطاقة.
ومن النتائج المباشرة الأخرى لزيادة الكفاءة هذه ما يلي: زيادة في الحد الأقصى والسطوع المستدامتميل أجهزة التلفزيون الحديثة إلى الحد من سطوع بعض المشاهد شديدة السطوع (وهي تقنية ABL المعروفة، أو محدد السطوع التلقائي) لمنع ارتفاع درجة حرارة الشاشة وتلفها المبكر. أما شاشة PhOLED، فتُنتج حرارة أقل لنفس مستوى الإضاءة، مما يسمح لها بـ الحفاظ على ذروة سطوع أعلى لفترة أطول وتحسين تجربة HDR بشكل ملحوظ.
وهناك أيضًا تأثير واضح على عمر اللوحة وتقليل خطر الاحتراقإذا كان على كل بكسل فرعي أن يعمل بشكل أقل لتوفير نفس كمية الضوء، فإنه يتدهور بشكل أبطأ، ويحتاج التلفزيون إلى اللجوء بشكل أقل إلى استراتيجيات الحماية القوية (خفض السطوع، وتعتيم الشعارات، وتحريك البكسلات، وما إلى ذلك). عمليًا، يمكن أن يعني هذا سنوات عديدة أخرى من الاستخدام دون فقدان ملحوظ للسطوع أو ظهور ظلال دائمة.
وأخيرًا، بفضل استهلاكها طاقة أقل لتحقيق نفس النتيجة، تعمل ألواح PhOLED في درجات حرارة منخفضة وتستفيد من إدارة حرارية أفضليؤدي هذا إلى تقليل الإجهادات الداخلية، وتحسين استقرار المواد العضوية، وقد يسمح بتصميمات أرق أو تصميمات ذات حاجة أقل لتبديد الحرارة النشط، على الرغم من أن كل مصنع سيطبق حلوله الخاصة.
رهان شركات إل جي وسامسونج ولوردين ويونيفرسال ديسبلاي على تقنية PhOLED
يأتي الدفع الأخير لتقنية PhOLED للانتقال من مرحلة الفكرة إلى المنتج من عدة جبهات في آن واحد. فمن جهة، سربت منشورات تقنية كورية مثل The Elec معلومات تفيد بأن شركة لوردين، وهي شركة كورية جنوبية مصنعة لركائز OLEDوقد حصلت بالفعل على مرافق إنتاج لتنفيذ مشروعها الخاص لتصنيع لوحات PhOLED الكاملة، تحت العلامة التجارية زريتوأخيراً، بما في ذلك البكسل الفرعي الأزرق الفسفوري.
في الوقت نفسه، أعلنت الشركة أنها وصلت إلى مرحلة التسويق التجاري لشاشات PhOLED في جيلها الجديد من الشاشات، كما تعمل سامسونج ديسبلاي على تطوير نسختها الخاصة من هذه التقنية. وفي كلتا الحالتين، يكون الهدف متشابهاً للغاية: زيادة السطوع والكفاءة، وإطالة عمر الألواح، سواء على أجهزة التلفزيون أو على الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وشاشات تكنولوجيا المعلومات والأجهزة القابلة للارتداء.
ويكتمل السياق بتحركات استراتيجية مثل عملية الشراء من قبل تمتلك شركة ميرك أكثر من 300 براءة اختراع لتقنية العرض الشاملة (UDC).وتركز الشركة على الطبقة الباعثة للضوء في لوحات OLED. ومن خلال الاستحواذ على هذه "الترسانة" من الملكية الفكرية، تعزز شركة UDC مكانتها كمورد رئيسي لـ مواد وتقنيات PHOLED بالنسبة للصناعة، ويسرع من تطوير حلول مثل اللون الأزرق الفسفوري المرغوب فيه بشدة والذي يتمتع بفترة صلاحية تجارية.
هذا التفاعل بين براءات الاختراع واتفاقيات الترخيص يعني أن الشركات المصنعة مثل إل جي ديسبلاي، وسامسونج ديسبلاي، وبو، وأو أو أو ستضطر إلى التفاوض مباشرة مع جامعة مقاطعة كولومبيا للوصول إلى العديد من هذه الموادقد يُسهّل هذا الأمر سلسلة التوريد، ولكنه قد يزيد التكاليف أيضاً. على أي حال، يبدو أن الجميع متفقون على أن مزايا الكفاءة والسطوع والمتانة تفوق التكلفة الإضافية، لا سيما في الفئات الراقية والمتميزة.
على المدى القريب، من المعقول جداً توقع رؤية أولى لوحات PhOLED "الكاملة" (ذات اللون الأزرق الفسفوري الناضج) حصرياً على الهواتف الذكية والأجهزة القابلة للارتداءحيث يكون حجم الألواح ودورات التجديد أسرع، وبعد ذلك بفترة وجيزة في أجهزة التلفزيون المتطورة من شركات مصنعة مثل إل جي وسامسونج، مع جداول زمنية تتراوح بين عامي 2025 و2027 وفقًا للتسريبات.
شاشة OLED الحلم من إل جي: بنية مزدوجة وتقليل كبير في ظاهرة احتراق الشاشة
أحد أكثر المقترحات التي تم تداولها ضمن مظلة تقنية PhOLED هو المقترح الذي أطلقت عليه شركة LG اسمًا تجاريًا هو شاشة OLED حلميةهذا جيل جديد من الألواح حيث تجمع الشركة الهياكل المترادفة (مجموعتان من ركائز الانبعاث المتراصة) باستخدام مواد باعثة للضوء الأزرق مختارة بعناية من مواد فسفورية وفلورية، بهدف وزّع الحمل بشكل أفضل وقلل من التدهور.
في هذا التصميم، قامت شركة إل جي بوضع طبقتين باعثتين للضوء الأزرق، واستخدمت مواد فسفورية وفلورية، بحيث تعمل كل طبقة تحت ضغط أقل مقارنةً بالتصميمات الأبسط. والنتيجة هي أن لم يعد هناك داعٍ لإجبار اللون الأزرق على الظهور بهذا الشكل. لتحقيق نفس مستوى الإضاءة مثل البكسلات الفرعية الخضراء والحمراء، وهو ما يترجم إلى خطر أقل للاحتراق وثبات أفضل للسطوع طوال عمر اللوحة.
تتحدث العلامة التجارية الكورية عن انخفاض الاستهلاك بنسبة تتراوح بين 10 و20% بحسب الحجم والاستخدام، هناك انخفاض ملحوظ في ظاهرة احتراق الشاشة، خاصةً مع المحتوى الذي يتضمن شعارات ثابتة، أو نتائج مباريات رياضية، أو واجهات ثابتة. في الواقع، أكدت إل جي بالفعل أن شاشات PHOLED/Dream OLED الخاصة بها جاهزة للطرح في الأسواق.
من المتوقع أن يتم الظهور الرسمي لهذه التقنية في فعاليات مثل أسبوع عرض SID 2025 في سان خوسيه (كاليفورنيا)حيث تعتزم إل جي عرض نماذجها الأولية، وربما، مع بعض الحظ، تقديم تلميحات حول مواعيد إطلاقها في السوق. من المرجح جداً أن ستكون الأجهزة التجارية الأولى هي الهواتف المحمولة والشاشات المحمولةوأن أجهزة التلفزيون ستصل لاحقاً إلى حد ما، بمجرد تحسين التكاليف وعمليات التصنيع لأحجام الشاشات الكبيرة.
على أي حال، تتناسب شاشة Dream OLED تمامًا مع توجه شركة LG العام نحو شاشات ذات كفاءة متزايدة، مكملةً بذلك ابتكارات أخرى حديثة مثل مصفوفة العدسات الدقيقة (MLA) في شاشة WOLED الخاصة بهاالأمر الذي أتاح بالفعل قفزة كبيرة في مستوى التألق في مجموعاتها الراقية الحالية.
تقنية PhOLED ضمن منظومة تقنية OLED: WOLED وQD-OLED وغيرها من الاختصارات
لتحديد موقع تقنية PhOLED بشكل صحيح، يجدر التذكير بأن عالم OLED مليء بالتنوعات: WOLED، QD-OLED، AMOLED، P-OLED، FOLED، TOLED، SOLED، MOLED… يشير كل منها إلى بنية مختلفة، أو نوع من الركيزة، أو استخدام محدد للمواد العضوية الباعثة للضوء.
ال WOLED (OLED أبيض)فعلى سبيل المثال، شكلت هذه التقنية أساس تلفزيونات OLED من إل جي لسنوات: إذ تولد اللوحة ضوءًا أبيضًا ذاتيًا ثم... فلتر ألوان RGB لتفكيكها. هذا يسمح بإنتاج أرخص ويحل مشاكل تدهور الضوء الأزرق، ولكنه يضحي ببعض السطوع لأن المرشح يمتص جزءًا كبيرًا من الضوء المنبعث.
بالتوازي، اختارت سامسونج تقنية QD-OLEDحيث يُستخدم الضوء الأزرق كنقطة انطلاق. النقاط الكمومية لتوليد المكونات الحمراء والخضراءتعد هذه التقنية بنطاق ألوان أوسع ومستويات سطوع أفضل من تقنية WOLED، ولكن بتكلفة تصنيع أكثر تعقيدًا وتكلفة. وقد أثبتت تقنية QD-OLED عمليًا أداءً ممتازًا من حيث السطوع والألوان، مما جعلها بديلاً جادًا للغاية.
في هذا السياق، لا تتنافس تقنية PhOLED بشكل مباشر مع تقنيتي WOLED أو QD-OLED كنوع من أنواع اللوحات، بل تعمل كـ "طبقة التحسين" في طريقة توليد الضوء في كل بكسل فرعييمكن لكل من بنيتي WOLED و QD-OLED الاستفادة من باعثات الفوسفور الأكثر كفاءة، وخاصة في القناة الزرقاء، لتحسين السطوع واستهلاك الطاقة وطول العمر.
أنواع أخرى مثل شاشة AMOLED (شاشة OLED ذات المصفوفة النشطة), P-OLED (الشاشات الإلكترونية البلاستيكية), FOLED (شاشة OLED مرنة) o TOLED (شاشة OLED شفافة) تصف هذه المواصفات نوع مصفوفة التحكم، ومادة الركيزة، أو مرونة اللوحة وشفافيتها. في كثير من هذه الحالات، يمكن أن يمثل دمج مواد فسفورية عالية الكفاءة في الطبقات الباعثة قفزة نوعية في الأداء والاستقلالية، خاصة في الأجهزة المحمولة، والأجهزة القابلة للارتداء، ونظارات الواقع الافتراضي.
تقنية الصمام الثنائي الباعث للضوء الفوسفوري البلازموني: الخطوة التالية في الكفاءة والعمر الافتراضي
وبعيداً عن تقنية PhOLED "الكلاسيكية"، توجد بالفعل شركات ومراكز أبحاث تستكشف مفاهيم مثل الصمام الثنائي الباعث للضوء الضوئي البلازموني، وهو خط تطوير يسعى إلى تعديل طريقة اقتران الضوء بجهاز OLED واستخراجه منه بشكل جذري، مستفيدًا من ظاهرة الرنين البلازموني.
بشكل عام، يقدم هذا النهج تصميمات جديدة في البنية الداخلية للبكسل الفرعي لتحسين التحكم في التفاعل بين الأنماط البصرية للتجويف والمواد الباعثة للضوء، مما يحسن استخلاص الضوء دون المساس باستقرار المواد العضوية. تشير بعض الدراسات الداخلية إلى ذلك. تكرار الكفاءة المحتمل مقارنة بشاشات OLED التقليدية.
علاوة على ذلك، يهدف الصمام الثنائي الباعث للضوء الضوئي البلازموني (PhOLED) إلى تحسين كيفية إدارة طاقة الضوء داخل التجويف الدقيق للبكسل. يساهم ذلك في تقليل التدهور وإطالة عمر بعض الأجهزة بما يصل إلى 10 أضعافيُعد هذا الأمر بالغ الأهمية بشكل خاص في التطبيقات المهنية حيث تعمل الشاشات لساعات طويلة يوميًا بمستويات سطوع عالية.
على الرغم من أننا ما زلنا في مراحل البحث والتطوير، فإن هذه الأنواع من التطورات تشير إلى مستقبل لن تكون فيه الشاشات العضوية مجرد أكثر كفاءة وإشراقًالكنها أيضاً متينة للغاية، وتقترب في عمرها الافتراضي من التقنيات غير العضوية مثل الصمام الصغيرمع الحفاظ على مزايا تقنية OLED من حيث التباين والسماكة.
في منظومة المصنّعين والموردين، شركات مثل شاشة بانوكس إنهم يضعون أنفسهم كوسطاء يقومون بدمج هذه الألواح المتطورة من موردين مثل AUO وBOE وInnolux وSamsung وLG في منتجات مخصصة لشركات أخرى، مما يضمن أن أحدث الابتكارات في تقنية PhOLED وتقنية OLED المتقدمة تصل إلى حلول صناعية ومخصصة في مختلف القطاعات.
في نهاية المطاف، تشير هذه المجموعة الكاملة من الابتكارات - PhOLED وDream OLED وPhOLED البلازموني والهياكل الترادفية الجديدة والتغييرات في التحكم في التجويف البصري - إلى جيل من الشاشات العضوية القادرة على يجمع بين اللون الأسود المثالي، والسطوع العالي جداً، واستهلاك منخفض للطاقة، وعمر افتراضي طويل.إذا كنت تفكر في ترقية جهاز التلفزيون أو الجهاز الخاص بك بشاشة OLED في السنوات القادمة، فمن المحتمل أن العديد من هذه التحسينات ستكون "قياسية" بالفعل، على الرغم من أنها قد لا تكون مفصلة بشكل واضح في المواصفات الفنية.
- تستخدم تقنية PhOLED الإكسيتونات المفردة والثلاثية للوصول إلى كفاءة داخلية تقارب 100%، مما يقلل من الاستهلاك والحرارة مقارنة بمصابيح OLED الفلورية.
- مع أزرق فسفوري ثابتتعمل وحدات البكسل الفرعية الثلاثة الأساسية (RGB) على تحسين السطوع وحجم الألوان والعمر الافتراضي، مما يقلل من خطر الاحتراق.
- إل جي وسامسونج ولوردين ويونيفرسال ديسبلاي إنهم يقودون تسويق لوحات PhOLEDمع حلول مثل Dream OLED والهياكل الترادفية.
- سنرى ذلك في السنوات القادمة شاشات OLED في الهواتف المحمولة والشاشات وأجهزة التلفزيوندمجها في بنى WOLED و QD-OLED لرفع مستوى النطاق الراقي.
