Конструкция экранов
Знания о конструкциях экранов необходимы, чтобы понимать их базовые свойства. Каждый потребитель считывает список технических характеристик, но далеко не все их понимают, ограничиваясь логическим смыслом «лучше или хуже», что в какой-то степени тоже важно и нужно.
Скажем, если электроприбор можно подключить в электрическую сеть с напряжением 220 вольт, то меньше всего надо знать, что это «единица измерения электрического потенциала», как разница «электрического напряжения и электродвижущей силы». Предполагать подобное можно, но важнее знать, что электрические розетки в помещении используют именно это напряжение. Именно на него рассчитан электроприбор.
Также и в конструкциях экранов. Можно и нужно предполагать, например, что такое угол обзора. Почему в одном случае он больше, в другом меньше. Почему «угол обзора» в бумагоподобных экранах не так важен, как у ЖК дисплеев. То есть надо понимать конструкцию экрана, чтобы судить о качестве изображения и условий эксплуатации.
Например, угол обзора в бумагоподобных экранах всегда 180°, то есть, изображение видно с любой точки обзора под очень широким углом. Изменить эту характеристику могут слои над экраном, их толщина и свойства. То есть, пока человек видит только экран, его угол обзора 180°. Как только сверху появляется стекло, свойства изменяются. Если это стекло имеет еще и насечки, то контраст изображения меняется, а, следовательно, и угол обзора сокращается.
Здесь есть подвох, потому что угол обзора в бумагоподобном экране можно не рассматривать вовсе, так как изменение качества изображения минимально, в отличие от ЖК экранов, где изображение меняет свои свойства в явном виде и это заметно даже неподготовленному человеку. Появляется чувство дискомфорта при небольших углах.
Знать основы конструкции важно еще по другой причине, чтобы не путать качество экрана с его свойствами для предполагаемых задач.
Конструкторы не просто так разработали и совершенствуют бумагоподобные экраны. Основная задача в том, чтобы приблизиться к свойствам обычной бумаги. Но зачем? Ответ прост — не потому, что эта технология лучше, а потому что читать с такого экрана для глаз более естественное занятие. Это ни в коем случае не должно вводить в заблуждение, что это абсолютно безопасно для зрения. Нет.
Можно представить, что бумагоподобный экран рано или поздно получит свойства глянцевого журнала. Изображение станет в полной мере цветным, ярким как глянец! Но будут ли создавать телевизоры с такими экранами?
Любое изображение зависит от освещенности объектов. Достаточно отключить подсветку у ЖК экранов и говорить о яркости и сочности цветов не получится.
Именно поэтому основной смысл между разными экранами заключается в их предназначении.
Бумагоподобные экраны создаются для чтения и просмотра статических изображений. Конструкции ЖК экранов больше подходят для стационарных и мобильных мониторов, для динамичных развлечений. Все это верно хотя бы потому, что уже реализовано, а будущее покажет, что наши представления о назначении могут меняться, все зависит от развитости технологий.
Например, через 10 лет уже будет понятно, что бумагоподобные экраны могут показывать динамически меняющееся изображение без «дрожания», к чему сейчас технология подходит все ближе. Например, ведутся разработки бумагоподобных экранов без «моргания», а это еще один шаг к полноценному комфорту при чтении на этих экранах.
ЖК экраны уже сейчас имеют порой очень сложные структуры, помимо их основной конструкции. Разработчики придумывают, как уменьшить влияние бокового света от внешнего источника на стеклянной поверхности. Задумываются о том, как уменьшить количество пыли на мониторе. Увеличивают разрешение. Расширяют не только количество кадров в секунду, но и частоту обновления каждого кадра. Придумывают, как затемнить или увеличить подсветку каждого пикселя. Увеличивают составляющие качества изображения за счет движения, контраста, цвета и четкости. И наконец, экспериментируют с трехмерным изображением, чтобы увеличить реальность эффекта присутствия. И так далее.
Люди часто путают между собой, что такое TFT и LCD матрица. Что из них является экраном? Как устроена подсветка? И прочее. Это заметно по тому, какие вопросы задаются в магазине и как на них отвечает продавец. А запомнить достаточно просто: слои конструкции — управляющие изображением и формирующие это изображение. TFT подает сигнал, LCD формирует картинку.
В бумагоподобном экране сейчас также используется TFT матрица. Для чего? Ответить опять же просто — для формирования изображения внутри рабочего слоя, который как раз и отличается принципиально от других конструкций экранов.
Чтобы было несложно разобраться между технологиями и их понимать, рассмотрим в следующих разделах всего две типичные современные конструкции. Поверх них существует конкурентное разнообразие, которое влияет на качество изображения и многообразие.
Бумагоподобный экран Современный «бумагоподобный экран» — это сложная конструкция и она может отличаться в зависимости от производителя. Для рассмотрения основ и в качестве примера, используется конструкция экранов компании E-Ink Corporation.
Бумагоподобный экран можно представить как слоеную конструкцию из нескольких основных элементов: от «основы» до «покровного слоя», который является лицевой частью экрана, хотя в этом качестве могут выступать различные поверхностные материалы:
Основа — независимо от того, что экраны E-Ink изначально являются пластиковыми, в качестве основы долгое время использовалось стекло. Оно жесткое, твердое и на ней склеивалась и держалась вся конструкция, хотя само стекло все-таки хрупкий материал. Если экран разбивается или продавливается, то страдает, прежде всего, стеклянная основа, которая скрыта от глаз пользователя внутри готового устройства. Для обнаружения дефекта необходимо вскрытие устройства. Управляющая матрица — создана на основе тонкопленочных транзисторов, и именно она задает разрешающую способность экрана, так как следующий рабочий слой — это набор пигментных частиц внутри жидкости без жесткой структуры. TFT выглядит как плотная матрица, как набор электрических элементов, на которые подается импульс. Каждая точка матрицы формирует конкретный будущий пиксел на экране, как по местоположению, так и по размеру. Управляющая матрица подключена к материнской плате с помощью бокового шлейфа. Рабочий слой — создан на пластиковой основе, внутри которой находится жидкость и определенное количество мелкодисперсных окрашенных частиц. Импульс матрицы TFT под этим слоем меняет их полярность, и черные пигменты всплывают на поверхность. Ламинат — условное название, потому что это верхний слой экрана, который может сам по себе состоять из слоев — цветовых фильтров, защитных и противобликовых пленок. На протяжении всей истории развития экранов ламинат менялся, адаптируя не только внешние качества экрана и тактильные ощущения, но и цветовые фильтры таким образом, чтобы человеческий глаз воспринимал изображение с определённым цветовым оттенком при дневном освещении. Экран — слоеный элемент конструкции, который физически воспринимается потребителем как отдельный продукт. И это верно, так как слои входящие в конструкцию экрана склеены между собой единым блоком. Подсветка — отдельный элемент, который по мере развития идеи в течение нескольких лет имел различную конструкцию. Например, в модели Sony PRS-700 применялись просто светодиоды, которые должны были «подсветить» своей небольшой мощностью какую-то площадь экрана и говорить о равномерности подсветки было еще нельзя. Весной 2012 года компания Barnes & Noble выпустила первую модель Nook with GlowLight с принципиально другой подсветкой, более интересной по своей конструкции. Это не было чем-то конструктивно новым, так как подобная подсветка использовалась ранее в виде отдельного продукта на батарейках и выпускалась, например, компанией Philips. Характерное отличие в том, что это пластиковое «стекло» с угловыми насечками на разном расстоянии от светодиодов, которые светили в торец «стекла», в то время как все остальные три торца закрашены светоотражающей краской. Чем дальше от источника света, тем реже насечки. Проходящий внутри свет преломляется от засечек и отражается на поверхности экрана, а не светит непосредственно в глаза пользователя. Подсветка существует с разным количеством источников света. Практически все современные подсветки выпускаются компанией E-Ink под именем FronLight, но некоторые производители устройств хотят акцентировать внимание на том, что они сами создали нечто подобное, а на самом деле и в большинстве случаев попросту изменили название продукта на что-то своё. Экраны E-Ink сейчас доступны в сборе с подсветкой и без неё. Сенсорный слой — для бумагоподобных экранов сенсорное управление оказалось отдельным элементом, который не входит в основной состав экрана. Существует как дополнительный элемент, который далеко не всегда физически приклеен к поверхности экрана. Любой слой над поверхностью основного набора экрана ухудшает качество изображения. Разница заключена в толщине и прозрачности поверхностных слоев. Чем они тоньше и прозрачнее, тем меньше оказывают влияние на оригинальный экран.
Существуют сенсорные технологии, которые не являются физической пленкой или конструкцией поверх экрана. У них есть свои плюсы и минусы, поэтому их использование не имеет массового применения.
Инфракрасный сенсорный слой находится в том же положении над всей конструкцией, но выглядит иначе. Вместо пленки используются датчики по углам, которые определяют положение пальца на поверхности без ухудшения качества изображения. Минусом такой конструкции является инертность реакции и влияние на результат яркого внешнего света, что дезориентирует точность определения координат. Для домашнего использования инфракрасный сенсор вполне приемлемое решение для своего времени развития. Вероятно, через какое то время сама идея будет по-прежнему актуальна, но могут измениться сами принципы определения координат, например, по звуку, по радиочастоте и так далее. Конструктивное решение зависит от энергопотребления.
ЖК дисплей Привычный ЖК дисплей может показаться сложной конструкцией, хотя бы потому, что в его слоях больше элементов, и он работает с потрясающим по качеству цветом.
ЖК дисплей можно также представить в виде слоев. Конструкции могут меняться, но смысл примерно тот же — основа жесткости, подсветка, управляющая матрица, рабочий и покровный слой. Основная разница только в расположении всех элементов.
Например, слой жидких кристаллов прозрачен, подсветку можно расположить под основой, а не над ней. Если рассматривать AMOLED экраны, то там не лампа освещает, а пикселы светятся, причем каждый отдельно и изолировано друг от друга, за счет этого, черный цвет отдельно не подсвечивается. И так далее.
Основные матрицы ЖК дисплея сейчас можно разделить на TN-Film и IPS. Конструкции отличаются за счет широкого угла обзора в IPS матрицах, хотя инертность матриц можно считать приблизительно равными.
Яркость экрана формируется источником света и прозрачностью всех слоев, через которые проходит свет.
Поляризующие слои установлены друг к другу под углом 90°. Обычный свет лежит в широком диапазоне волн, поляризация преобразует свет в одной плоскости, в одном направлении. Два поляризатора не пропустят свет, они его перекрывают, поэтому между ними слой жидких кристаллов, который поворачивает свет под нужным углом, за счет этого можно контролировать яркость свечения в каждом пикселе. Когда свет проходит — это белый пиксел, иначе черный, потому что второй поляризатор на пути света препятствует прохождению не преломленного света. Легко догадаться, что оттенки между белым и черным цветом получаются за счет неполного прохождения света, жидкие кристаллы дозируют поток, вставая к нему под необходимым углом.
Матрица IPS имеет не скрученные в спираль кристаллы, как в TN-Film, а параллельные. Оба электрода находятся на нижней стеклянной подложке. При отсутствии напряжения на электродах свет не пропускается через второй поляризационный фильтр, плоскость поляризации которого расположена под углом 90° к первому. Черный цвет остается чёрным, а не тёмно-серым и расширяются углы обзора по вертикали и горизонтали.
Угол обзора можно понимать достаточно просто — глаз, который находится под определенным углом к экрану, видит прямой свет или частично перекрываемый кристаллами. Достаточно посмотреть на улицу через окно, на котором установлены жалюзи для понимания этого процесса. Изменение угла наклона лопастей изменяет количество видимого света. Даже если их зафиксировать в определенном положении под 90°, что позволит видеть под этим углом все происходящее на улице, то при изменении положения глаз к поверхности лопастей происходит затемнение изображения.
Недостатки технологий обусловлены их достоинствами.
Реакция экрана зависит от скорости разворачивания кристаллов. Расположение электродов на одной подложке требует большего напряжения, следовательно, потребляется больше электроэнергии. Более мощные лампы подсветки приводят к увеличению яркости экрана. Дороговизна экрана приводит к тому, что экраны устанавливаются в дорогие устройства, а дешевые в дешевые. И так далее.
Общее в конструкциях экранов При том, что конструктивно экраны все-таки разные, у них есть схожие свойства: основа жесткости, рабочий слой, подсветка, управляющий слой и так далее. Потребителям, скорее всего неважно, как это работает. Они оценивают свойства по внешнему результату. Например, разрешение экрана.
Но тут есть подвох, так как далеко не все понимают, что разрешение нужно оценивать по размеру экрана (линиатура), а конструкции создают различные ощущения для человеческого глаза при эксплуатации. Кто-то лучше видит мелкий текст, кто-то крупный, кто-то его различает лучше на ЖК экранах, а кто-то видит лучше на бумагоподобных. Кому-то нужна подсветка, а кто-то круглогодично живет на солнечном пляже… Бывает и такое!
Чтобы разобраться в конструкциях и их особенностях при восприятии текста, корректная формулировка должна соответствовать равным характеристикам.
Почему экран крепкий, подсветка неравномерна, не яркая, или почему экран быстро или медленно реагирует, почему один сенсорный слой безразличен к мокрым пальцам, а другой нет — все это надо понимать одним ответом на вопрос «почему»? Конечно, за счет конструкции!
Но самое главное, важно прочувствовать значение того, что массовые технологии проверяются годами, большим количеством потребителей и за счет этого улучшаются их качества. Каждая конструкция хороша для определенных условий эксплуатации и единственное правило качества, которое можно применить ко всему, даже малоизвестному — потребительская аккуратность. Каким бы крепким ни был экран — всегда есть способ привести его в неработоспособное состояние. Крепкий корпус готового устройства оберегает всю конструкцию, в том числе экран, но это не говорит о том, что сам по себе экран может быть противоударным.
Аннотация Информация об экранах разбита на несколько глав в книге. Важные из них «конструкция» и «типы». В текущей главе, конструкция экранов подается в простой форме «слоенного представления», где важнее не то, «как это работает», сколько делается акцент на информации «почему это так работает».
Послесловие Первые тридцать лет Иисус занимался обыденными делами каждый день — просыпался, умывался, ел, работал, общался с людьми. Последние три года он распространял свой духовный опыт. Обычная жизнь, очень похожая на нашу. Опыт позволил расширить учение на весь мир, не замыкаясь на религии изначально.
Что мы делали тридцать лет назад? Жили. Любили. Не забывали умываться. Сейчас мы вырастили новое поколение, которые вместо важных и простых дел, включают компьютер.
Научите их умываться! Говорить о «простом» своими словами. Остальное придет со временем. Нельзя жить без основ. От них зависят последующие годы.
Читайте! Живите вопросами. Ответы появятся позже.
Похожие публикации: ГибридыНовый […] годКоролева ширпотребаПрограммы для чтения книгВыбор редактора
© ebook
