Melhorias e aperfeiçoamentos na construção do pixel OLED

Modificações na estrutura do pixel OLED, apresentadas na CES 2022, prometem mais estabilidade, menos queima e mais brilho.

 

Neste início de ano, a CES como de costume mostrou algumas inovações e modelos de TV OLED as quais podem ser lançadas por aqui próximo do fim de 2022.

Porém, o aspecto mais importante desses futuros lançamentos é que eles se baseiam na construção do pixel formado por OLEDs com uma estrutura química que torna a substância orgânica bem mais estável.

Em passado recente, a LG, principal propulsora de telas OLED, declarou que uma tela com este tipo de pixel poderia durar cerca de 30 mil horas em uso.

Bem, eu discordo. A minha TV LG OLED 65E7P, adquirida 4 anos atrás a um preço elevado, ficou sem manchas até cerca de pouco mais de 13 mil horas de uso, e a partir daí a única solução seria trocar o painel inteiro, a um custo local proibitivo de mais de 30 mil reais!

Os novos modelos, lançados em 2021, são, segundo a LG, bem mais resistentes do que os modelos anteriores, mas a empresa aparentemente não se arrisca em dizer a durabilidade das novas telas.

A origem dos problemas

O brilho luminoso de um pixel OLED é baseado no fenômeno da Fotoluminescência, que, neste caso, consiste no seguinte: algumas substâncias orgânicas são capazes de emitir luz quando excitadas eletronicamente por algum estímulo externo, que pode ser elétrico, como no caso dos LEDs orgânicos.

O tipo de estímulo excitador pode variar, mas o efeito será sempre a mudança de orbital dos elétrons da substância excitada. No início da minha vida científica o meu chefe e orientador se interessou por um fenômeno chamado na época de “Efeito Fotodinâmico”, e me colocou na bancada para fazer uma série de testes para comprovar o seu efeito biológico.

As experiências consistiam em expor uma quantidade gigantesca de cercarias vivas do temível Schistosoma mansoni, colocadas em um enorme béquer, e depois acrescentar uma pequena quantidade do corante laranja de acridina. Depois disso, a solução era iluminada por algum tempo com uma lâmpada “cool beam”, de comprimento de onda baixo, com emissão de calor controlada.

A luz emitida pela lâmpada excitava eletronicamente o corante adicionado, que por seu turno excitava o oxigênio do meio onde estavam as cercarias, transformando-o em oxigênio singleto, com alto poder oxidante. A oxidação de substâncias contidas nas membranas das cercarias fazia com que elas mudassem de estrutura, permitindo a passagem indiscriminada de água. Em poucos minutos, as cercarias inchavam (nós fotografamos isso) e estouravam. Na época, pensou-se que seria uma maneira de controlar a disseminação da esquistossomose.

Este projeto foi depois publicado com o título “Efeito fotodinâmico em miracídeos e cercarias de Schistosoma mansoni”, em 1975. Não, ninguém vai achar o meu nome lá, porque eu ainda era aprendiz de feiticeiro. Mas, se alguma coisa me serviu foi aplicar tudo o que eu havia anteriormente aprendido sobre análise orgânica. Os lipídeos peroxidados das membranas assim danificadas eram extraídos por cromatografia e depois analisados, provando assim a capacidade do oxigênio de destruir aquele tipo de célula.

E quando a tecnologia OLED foi lançada anos atrás eu ainda me lembrava das minhas experiências pregressas. Notem que o fenômeno de fotoluminescência tem efeitos estruturais imprevisíveis nas substâncias excitadas, podendo inclusive produzir o fenômeno da extinção de luz da substância envolvida. É o que acontece, por exemplo, com corantes, e é muito comum se observar o descoramento de documentos e imagens em impressoras a jato de tinta que usam tintas corantes no lugar de tintas pigmentadas.

As principais dificuldades encontradas na construção do pixel OLED foram na escolha de substâncias orgânicas capazes de sustentar a emissão de luz por tempo prolongado. Não só isso, mas manter todos os subpixels com a mesma amplitude de emissão de luz, motivo pelo qual a LG construiu as OLEDs com pixel RGBW (Vermelho, Verde, Azul e Branco) em proporções que permitissem isso.

Restou ainda manter a integridade da estrutura eletrônica das substâncias orgânicas, que tanto poderiam ter alterado o seu espectro de emissão de luz quando se apagarem permanentemente. Na tela OLED tipicamente um desses dois fenômenos pode acontecer, manchando permanentemente a imagem.

Os programas internos das TVs OLED da LG forçam o reset da alimentação elétrica de todos os pixels, assim que a TV é desligada e com um programa específico que roda a cada 4 mil horas. O perigo maior da alteração de pixels OLED ocorre quando se mantém o mesmo pixel com uma alimentação elétrica constante. Para minimizar isso, esta alimentação se altera constantemente, deslocando-se toda a imagem para um pixel vizinho, técnica já usada em TVs de plasma e chamadas de “pixel shift” (“desvio de pixel”) no menu das TVs da LG.

Mudanças na estabilidade estrutural das substâncias usadas na construção do novo pixel orgânico

Basicamente, a estabilidade da estrutura química de uma substância capaz de emitir luz é ancorada na sua estrutura eletrônica, ou seja, na disposição de elétrons nos seus orbitais, tanto no estado excitado quanto no estado nativo.

A nova estratégia proposta pela LG consiste em se “dopar” estas substâncias com Deutério (2H), um isótopo do hidrogênio com estrutura estável.

A expectativa neste caso é aumentar a estabilidade eletrônica do pixel OLED como um todo, aumentando assim a durabilidade das telas. Segundo a LG, testes preliminares mostraram cerca de 30% a mais de brilho do que as telas atuais.

Esta tecnologia, batizada de OLED EX, foi exibida aos visitantes da CES agora em 2022:

 

 

Ainda no ano passado a LG tentou inovar a tecnologia de telas OLED com alguns recursos extras, chamadas por eles de OLED EVO, na realidade a troca de subpixels RGB por outros teoricamente mais estáveis e com mais emissão de luz.

A propósito de amplitude de emissão de luz, este sempre foi o ponto mais vulnerável das telas OLED, e esta incapacidade ficou ainda mais evidente, quando elas são comparadas a telas com pontos quânticos.

Em contrapartida, a tela OLED reproduz o preto absoluto, tornando o contraste infinito e com uma reprodução de cores muito superior às demais.

Eu percebo que é esta reprodução de cores que impressiona a quem assiste. Se uma TV OLED for instalada em um ambiente mais escuro a questão da luz tende a passar desapercebida.

Nas minhas últimas observações com a LG 65C1, mais evoluída em pixels do que a minha antiga 65E7P, eu vejo que é possível se conseguir uma melhor gama e profundidade de cores em todos os sinais, resguardadas as respectivas limitações de cores dessas fontes de sinal. Para mim, somente isso é suficiente para ver uma evolução de reprodução, ainda em uma tela que não tem nenhum dos aperfeiçoamentos atualmente em perspectiva. Outrolado_

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Manchas irreversíveis em uma tela OLED

 

O formato HDR ainda sem definição de padrão

 

LG lança uma TV com microLEDs, mas o futuro ainda é incerto

Paulo Roberto Elias é professor e pesquisador em ciências da saúde, Mestre em Ciência (M.Sc.) pelo Departamento de Bioquímica, do Instituto de Química da UFRJ, e Ph.D. em Bioquímica, pela Cardiff University, no Reino Unido.

2 comentários sobre “Melhorias e aperfeiçoamentos na construção do pixel OLED

  1. Fala Paulo.

    Já reparou que as telas Oleds, não tem um revestimento sequer de anti-reflexo ? Se for usada com muita luz ambiente, fica difícil de ver. Mas no meu entender, é compreensível. As telas Oleds tem um brilho limitado um pouco mais de 800 nits. Se por acaso tivesse filtro anti-reflexo, esse nível de brilho cairia ainda mais.

    No caso do bom e velho LCD, como os pixels são acessos de uma só vez, o brilho em nits é maior. E claro, depende da tecnologia do controle de luz eficiente de cada modelo. Ainda assim, prefiro Oleds.

    • Oi, Lee, eu conheço também todas as limitações das telas OLED. Eu estou agora com uma LG 65C1, a imagem é surpreendente quando você ativa a inteligência artificial do novo processador. Infelizmente, o mesmo não se pode falar do som, que é pior do que a minha antiga 65E7P, além de ter uma falha grotesca na reprodução de Dolby Atmos. E estou com um texto na pauta descrevendo a omissão da LG em resolver este erro! Aguarde, por favor!

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