«Да будет свет»: как развивалась подсветка экранов электронных устройств
Экраны планшетов и смартфонов строятся на светодиодах, излучение от которых формирует изображение и одновременно выполняет роль подсветки. Но есть устройства, которые не обладают «естественным свечением», например электронные ридеры.
В электронной бумаге используются шарики-капсулы, наполненные черными и белыми гранулами, которые всплывают наверх в прозрачной жидкости, когда к ячейке прикладывается заряд. Такой экран хорошо видно на солнце, но читать с него в полной темноте невозможно, так как по своим свойствам он напоминает обыкновенную бумагу.
Поскольку эти технологии — LED-экраны и электронные чернила — имеют отличные друг от друга принципы работы, их развитие пошло разными путями. О том, как развивались технологии подсветки ридеров и LED-дисплеи, мы расскажем далее.
Наш мегаобзор на GT для ONYX BOOX Cleopatra 3 (с регулировкой «теплоты» подсветки)
Эволюция дисплеев
Считается, что история современных дисплеев берет свое начало в 1897 году, когда Карл Фердинанд Браун (Karl Ferdinand Braun), немецкий физик и лауреат Нобелевской премии, создал первый электронно-лучевой прибор с вакуумной трубкой, поток электронов которой формировал изображения при столкновении со специальным экраном.
Позже в 1907 году британский исследователь Генри Джозеф Раунд (Henry Joseph Round) открыл свойство электролюминесценции — естественный феномен, который позже ляжет в основу LED-технологии. В то же время российский ученый Борис Розинг оформил патент на «способ электрической передачи изображений». А в период с 1925 по 1928 год шотландский инженер Джон Лоуги Бэрд (John Logie Baird) провел серию презентаций, в результате которых показал возможность отрисовки с помощью электронно-лучевой трубки лиц людей и движущихся объектов. Также в 1939 году Бэрд показал цветное телевидение на базе ЭЛТ. Картинка формировалась за счет диска из цветных фильтров, вращающегося перед экраном.
Спустя двадцать лет, в 61 году XX века, Роберт Байард (Robert. Biard) и Гари Питтман (Gary Pittman) из компании Texas Instruments запатентовали инфракрасный диод, излучение которого было невидимым для человеческого глаза (излучение давал арсенид галлия). Через год американский ученый Ник Холоньяк (Nick Holonyack) изобрел первый светодиод, свет которого был видим. После этого Ник получил прозвище «отец LED».
В 1964 году были изобретен первый LCD-дисплей и плазменная панель (PDP). Дальнейшие разработки в сфере LCD-технологий привели к созданию Джеймсом Фергасоном (James Lee Fergason) первых LCD-часов. Что касается плазменных панелей, то они не приобрели особой популярности до 90-х годов, пока цифровые технологии не стали более распространены.
Какое-то время спустя (в конце 80-х), исследователи из Eastman Kodak разработали технологию OLED (organic light-emitting diode), основанную на органических светодиодах. OLED позволила смотреть на дисплей под любым углом без потери качества изображения.
Позднее она развилась в технологию AMOLED, которая увеличила разрешение и улучшила цветопередачу OLED-дисплеев. На сегодняшний день существуют экраны версий Super AMOLED, HD Super AMOLED, Super AMOLED Advanced и др, которые нашли применение в мобильных устройствах (смартфонах, планшетах) и отличаются друг от друга особенностями расположения тач-сенсоров. OLED-экраны встречаются в таких устройствах, как Google Pixel 2, Samsung Galaxy S8 и многих других.
Развитие подсветки экранов электронных книг
Экран электронной читалки хорошо виден на солнце, поскольку по своим качествам напоминает бумагу — чем ярче источник света, тем четче и контрастнее текст. Однако читать с него в полной темноте нельзя — он требует наличия стороннего источника света, например, настольной лампы (или чехла с лампой, которые предлагают некоторые компании).
Однако это снижает портативность гаджета или (в случае чехла) добавляет еще одно устройство, о заряде которого нужно беспокоиться. Поэтому разработчики электронных ридеров начали создавать решения, которые бы подсветили экран в темном помещении.
Первый шаг в этом направлении сделали в Sony. В 2008 году компания представила ридер PRS-700 с технологией front-lit. Инженеры Sony расположили LED-огни, которые подсвечивали дисплей, по краям экрана. Поскольку технология была новой, японской компании не удалось её грамотно реализовать. Экран подсвечивался неравномерно, а его голубоватый оттенок мешал чтению. Также устройство имело довольно высокую стоимость — 400 долларов — поэтому плохо продавалось. Компания получила огромное число негативных отзывов от своих клиентов, потому зареклась добавлять подсветку в последующие устройства.
Долгое время ничего подобного больше не появлялось. Но в 2012 году Barnes and Noble представили Simple Touch с технологией Glowlight, которую они купили у компании Flex Lighting. Вместо того чтобы направлять свет с боков, как сделали Sony, B&N расположили диоды, которые светили сверху вниз, в верхней части экрана. Также появилась возможность управлять интенсивностью подсветки, чтобы не мешать окружающим при чтении ночью.
При этом технология оказалась энергоэффективной. Для освещения 6-дюймового экрана использовались восемь светодиодов. На тот момент Nook Simple Touch требовала заряда раз в два месяца, и добавление светодиодов не сильно сказалось на длительности работы. Как выглядела эта подсветка, можно посмотреть в этом видео.
Сразу за Barnes and Noble — 1 октября 2012 года — свою читалку с подсветкой представила компания Amazon. Продукт назывался Amazon Kindle Paperwhite. Экран Paperwhite похож на бутерброд и состоит из трех слоев: дисплея E Ink и емкостного тач-скрина, поверх которых располагается «световод» (light guide) — команда Amazon называет его «оптоволокном, выполненным в форме листа бумаги». В нижней части устройства установлены четыре светодиода, излучение от которых рассеивается световодом по всему экрану.
Одновременно с Amazon, ридер с подобной технологией выпустила компания ONYX BOOX — модель получила название Aurora (позднее к Amazon и ONYX «присоединилась» компания Kobo с продуктом Glo). Это была первая (официально представленная) читалка в России с экраном E Ink Pearl HD и функцией подсветки MOON Light. Aurora стала одним из самых популярных ридеров в России и самым продаваемым ридером ONYX — устройство получило премию «Продукт Года» как лучший гаджет для чтения электронной литературы.
ONYX BOOX i62ML Aurora
В подсветке MOON Light тоже используется рефлективный метод распределения света, когда светопроводящий слой размещается над экраном. Светодиоды направлены в торец световода, и свет преломляется в сторону экрана. Затем он поглощается темными символами, отражается от светлых поверхностей и достигает глаза. Это создает впечатление, что отображаемый на дисплее текст освещен внешним источником света.
Будущее технологий подсветки ридеров
Как отмечает нейробиолог Джордж Брейнард (George Brainard) из Университета Томаса Джефферсона, синее излучение мешает выработке в организме мелатонина, регулирующего сон. Чтобы подсветка ридера меньше влияла на здоровье читателя, компания ONYX разработала технологию MOON Light+. В ней используются два ряда светодиодов: холодного и теплого цвета, яркость которых регулируется независимо. Это позволяет выбрать более теплый оттенок подсветки при чтении ночью, а при чтении днем — более холодный.
Немного о технологиях электронных книг ONYX BOOX
Первой читалкой в России с возможностью регулировки «теплоты» подсветки стала ONYX BOOX Cleopatra 3 (наш мегаобзор на GT). Модель Cleopatra 3 имеет сенсорный 6,8-дюймовый экран E Ink Carta с разрешением 1080×1440 пикселей. За регулировку цветовой гаммы отвечают восемь «холодных» и семь «теплых» диодов, интенсивность подсветки которых регулируют два «ползунка» в настройках. Еще здесь имеется функция SNOW Field, снижающая количество артефактов при частичной перерисовке изображений.
Решения с разными режимами подсветки развивают и другие производители ридеров. Недавно свой продукт с возможностью регулировки оттенка подсветки представила и компания Kobo — это ридер Aura One. В устройстве также установлены светодиоды с бело-голубым и желтоватым освещением.
Можно с уверенностью сказать, что технологии подсветки экранов будут совершенствоваться и дальше, поскольку сейчас появляются новые решения на базе электронной бумаги, например ридеры с гибкими экранами E Ink. Каким образом будет реализована передача света от источника к дисплею в таких решениях, покажет время.
P.S. На этой неделе мы опубликовали подробный обзор на ридер ONYX BOOX Cleopatra 3, в котором обратили внимание на внешний вид устройства, его производительность и интерфейс.
P.P. S. Другие обзоры читалок ONYX BOOX:
