Najciekawszy etap rozwoju ekranów wcale nie polega na tym, że obraz będzie większy. Bardziej intryguje mnie wizja, w której wyświetlacz przestaje wyglądać jak osobny element urządzenia. Znika w szybie, soczewce, lustrze, oknie samochodu albo panelu, a mimo tego potrafi nadal świecić. Brzmi to naturalnie jak marzenie projektantów elektroniki noszonej, ale oto właśnie takie technologie powoli wychodzą z etapu efektownych demonstracji.
Przezroczysty OLED zawsze był obietnicą niełatwą do spełnienia
OLED od dawna kusi branżę tym, że każdy piksel świeci samodzielnie. W efekcie nie potrzeba klasycznego podświetlenia, można uzyskać świetny kontrast, głęboką czerń i bardzo szybki czas reakcji. Dlatego w smartfonach, telewizorach, laptopach premium i handheldach ta technologia stała się synonimem lepszego obrazu. Problem zaczyna się wtedy, gdy chcemy, żeby OLED był nie tylko cienki i efektowny, ale też przezroczysty.
Czytaj też: Czy warto kupić monitor OLED? Największy problem to stereotypy
Przezroczysty wyświetlacz musi zrobić coś pozornie sprzecznego. Ma bowiem przepuszczać światło z otoczenia, a jednocześnie emitować własny obraz. Ma być elektrycznie sprawny, a równocześnie nie może zasłonić tego, co znajduje się za nim. W przypadku OLED-ów dochodzi jeszcze delikatność warstw organicznych, które źle znoszą agresywne procesy produkcyjne. Innymi więc słowy, sama idea nie jest nowa, ale jej doprowadzenie do produkcyjnego sensu wymaga obejścia kilku wyjątkowo niewygodnych ograniczeń.
Ta technologia nie jest więc bez wad, o czym pisałem przy pytaniu o to, dlaczego OLED wciąż nie rządzi w VR i handheldach. Tam problemem była jasność, koszt, żywotność, gęstość pikseli i konkretne potrzeby urządzeń blisko oczu. Tutaj dochodzi kolejna warstwa trudności – elektroda, która musi przewodzić prąd, ale nie może zasłaniać obrazu ani niszczyć tego, co znajduje się pod nią.
Ekran-duch zaczyna się od elektrody
Najważniejsza część tej historii dotyczy górnej elektrody. W praktyce to właśnie ona decyduje o tym, czy przezroczysty OLED może być czymś więcej niż ciekawostką z laboratorium. Tym zaś razem zespół naukowców opracował zaś właśnie przezroczysty OLED z wysoce przewodzącą elektrodą w formie metalowej siatki, wykonaną metodą selektywnego osadzania metalu.
Sedno polega na tym, że typowe metody tworzenia przezroczystych elektrod potrafią chemicznie albo mechanicznie uszkadzać warstwy organiczne OLED-a. Trudno więc jest zbudować dobry wyświetlacz, jeśli sam proces tworzenia jednej z jego najważniejszych części psuje to, co zostało przygotowane wcześniej. Koreański zespół ominął ten problem przez technikę transferowego wzorowania z warstwą MVDL, czyli metal-vapor-desorption layer.
Taka warstwa pozwala tworzyć metalowe wzory o mikrometrowej rozdzielczości bez chemicznego mycia i bez klasycznego procesu lift-off. Oznacza to, że zamiast brutalnie obrabiać delikatny OLED po fakcie, badacze stworzyli sposób na bardzo precyzyjne osadzenie metalu tam, gdzie ma się znaleźć. Metalowa siatka przewodzi prąd, pozostaje bardzo cienka i przepuszcza światło. Właśnie dlatego można mówić o technologii, która nie tylko pokazuje ładny obraz, ale też ma sens konstrukcyjny.
Najbardziej konkretne parametry wyglądają imponująco
Metalowe elektrody osiągnęły przezroczystość optyczną na poziomie 93-99 procent, a ich opór powierzchniowy wyniósł 1,1-4,0 Ω/sq. Do tego dochodzi współczynnik jakości, czyli relacja przewodności elektrycznej do przewodności optycznej, przekraczający 10000. W tej kategorii przezroczystych elektrod o grubości poniżej mikrometra jest to wynik z najwyższej półki.
Czytaj też: Nowa technologia pozwoli stworzyć prawdziwie rozciągliwe ekrany OLED
Nie chcę jednak udawać, że mamy tu gotowy przepis na masową rewolucję w oknach, okularach i samochodach. Prace badawcze bardzo często pokazują kluczowy fragment technologii, ale nie odpowiadają jeszcze na wszystko to, co przede wszystkim interesuje przemysł. Pozostają więc tym samym typowe pytania o trwałość w długim czasie, stabilność przy dużych powierzchniach, koszty, powtarzalność produkcji, odporność na zginanie, wilgoć, temperaturę i typową eksploatację w świecie, w którym ekran nie leży spokojnie w laboratorium, tylko trafia do auta, mieszkania, sklepu albo okularów noszonych przez kilka godzin.
Mimo tego uważam, że akurat ten kierunek ma większe znaczenie niż kolejna demonstracja “przezroczystego ekranu przyszłości”. Powód jest prosty – badacze nie pokazali wyłącznie efektu wizualnego. Uderzyli w problem procesu produkcyjnego, a to często odróżnia ciekawostkę od technologii, która może zacząć dojrzewać i tym samym z czasem trafić w nasze ręce.
AR potrzebuje takich ekranów, ale to tylko wierzchołek góry lodowej
Najbardziej oczywisty trop prowadzi do rozszerzonej rzeczywistości. Okulary AR od lat stoją w rozkroku między wizją a ergonomią. Z jednej strony mamy marzenie o lekkim sprzęcie, który nakłada cyfrowe informacje na świat. Z drugiej strony użytkownik nie chce chodzić z czymś, co wygląda jak miniaturowy kask i ciągle ciąży na nosie. Dlatego tak ważne są technologie, które pozwalają ekranowi znikać w konstrukcji. Widać to już teraz przy tańszych okularach AR Xreal, gdzie sama kategoria zaczyna schodzić z poziomu drogiego eksperymentu do prostszego przenośnego ekranu przed oczami. Podobnie przy ROG XREAL R1 widać, że ekran coraz częściej przestaje być elementem stojącym na biurku.
Przezroczysty OLED nie rozwiązuje oczywiście sam wszystkich problemów AR. Nadal potrzebne są optyka, zasilanie, układy śledzenia, odpowiednia jasność czy oprogramowanie. Jednak wyświetlacz o wysokiej przezroczystości i dobrej przewodności elektrody może pomóc tam, gdzie dzisiejsze rozwiązania często są zbyt toporne albo nieodpowiednio zaawansowane. Paradoksalnie jednak pierwsze bardziej przekonujące zastosowania nie muszą dotyczyć okularów AR. Przezroczyste OLED-y pasują też do szyb samochodowych, witryn sklepowych, paneli informacyjnych, elementów wnętrz i inteligentnych okien. W takich miejscach masa nie jest aż tak krytyczna jak na nosie użytkownika, a większa powierzchnia daje więcej swobody projektowej.
Czytaj też: Czy OLED to najlepszy wybór? Dlaczego panel OLED wciąż nie rządzi w VR i handheldach?
Przezroczysty OLED z dobrą elektrodą nie jest naturalnie odpowiedzią na wszystko. Nie unieważnia LCD, Micro LED, projektorów laserowych, ani innych rozwiązań optycznych. Może jednak stać się jednym z tych elementów, które pozwolą elektronice wejść w przestrzeń bez dokładania kolejnego czarnego prostokąta. Oczywiście jednak sama droga do masowych produktów pozostaje bardzo długa.
Źródła: TechXplore, Material Horizonts
