Косит мобильник глазом

Технологии дисплеев мобильных устройств

23.05.2008
17:10
Александр Вирц

 

Информировать о своем состоянии электронную технику научили уже давно. Поначалу устройства «перемигивались» разноцветными лампочками и светодиодами, а позже обзавелись и более информативными средствами отображения – дисплеями. После этого технику с переменным успехом учили говорить и слушать, распознавать и читать рукописный ввод, но на сегодняшний день именно дисплей стал составной и неотъемлемой частью практически любого цифрового устройства.

 

С развитием сенсорных технологий дисплеи стали вытеснять другие устройства ввода: клавиатуры, всевозможные манипуляторы и дигитайзеры. А если учесть современную тенденцию к облегчению веса и уменьшению размера цифровой техники без потери качества, то в будущем, вероятно, появятся устройства, представляющие собой единый плоский дисплей, позволяющий при помощи сенсорных технологий управлять всеми функциями и осуществлять ввод информации.

 

Косит еловым глазом…

 

Первые дисплеи мобильных устройств представляли собой панель светодиодов и могли отображать всего несколько строк. Помимо малой информативности, подобные «экранчики» были монохромными и не баловали цветовой гаммой. Производителям электроники, по сути, приходилось выбирать между двумя цветами – янтарно-оранжевым и елово-зеленым. Подобные светодиодные панели отличались большим энергопотреблением и внушительными размерами.

 

Цвет в конце тоннеля…

 

Естественно, прогресс не стоит на месте, и на смену светодиодным индикаторам пришли жидкие кристаллы (ЖК). Жидкие кристаллы, будучи сами по себе прозрачными, обладают способностью при внешнем воздействии менять свою структуру – закручиваться и становиться непрозрачными. Если разместить за слоем жидких кристаллов источник света, при закручивании кристаллов происходит поляризация, то есть разложение белого света на составляющие его цвета спектра. Управляемый процесс поляризации позволяет получить в каждой точке экрана требуемый цвет, что делает возможным формирование цветного изображения. В ЖК-дисплеях управление кристаллами осуществляется за счет воздействия на них электрическим током.

 

Технология LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллический дисплей) позволила, во-первых, сделать устройства гораздо более компактными, а во-вторых, увеличить размер дисплеев. Более того, появилась возможность сделать экран мобильного устройства многоцветным.

 

Активный, как матрица…

 

Характеристики LCD-дисплеев зависят от типа используемой матрицы. Переход КПК и сотовых телефонов от монохромных к цветным дисплеям не только предоставил массу возможностей производителям, но и вызвал жесткую конкуренцию технологий, используемых при производстве матриц экранов для портативных устройств. Сейчас в дисплеях используются два типа матриц – активные и пассивные. Пассивная матрица состоит из слоев вертикальных и горизонтальных полос, связанных между собой и образующих сетку. При подаче тока по этим полосам в точке их пересечения, заданной координатами, жидкие кристаллы, закручиваясь, становятся непрозрачными (в монохромных дисплеях) или поляризуют свет (в цветных), за счет чего создается видимое изображение.

 

В активных матрицах каждая точка экрана управляется отдельными транзисторами, количество которых в одном дисплее может превышать несколько десятков тысяч. Непосредственное управление каждой точкой экрана сокращает время отклика и позволяет повысить четкость изображения, однако выход из строя микротранзисторов приводит к появлению так называемых «битых пикселей».

 

LCD-дисплеи с пассивной матрицей делятся на следующие типы:

STN (Super Twisted Nematic)

Монохромные STN-дисплеи были основным решением, используемым в мобильных телефонах и КПК. Технология STN позволила увеличивать угол кручения кристаллов внутри LCD-дисплея с 90 до 270 градусов, что обеспечило лучшую контрастность изображения.

 

Однако у STN-матриц есть и существенные недостатки. Во-первых, не самое чистое и яркое изображение и небольшой угол обзора. При прямом солнечном освещении информация на таком дисплее зачастую не читается. Во-вторых, относительно небольшая скорость затухания отдельно взятой точки. Как следствие, на STN-экранах невозможна быстрая смена изображения.

 

CSTN (Color STN)

Цветная модификация технологии STN, разработанная Sharp Electronics Corporation.

 

Первые CSTN-дисплеи имели большое время отклика и страдали от наводок. Время отклика современных CSTN-дисплеев сократилось до 100 мс, угол видимости увеличился до 140 градусов, а качество передачи цвета не уступает параметрам активно-матричных TFT-экранов при сравнительно более низком энергопотреблении и стоимости. Поэтому на рынке цветных дисплеев для мобильных телефонов с разрешением 65 тыс. пикселей и размером экрана менее двух дюймов CSTN–экраны занимают лидирующую позицию. Однако для телефонов с мультимедийными возможностями и полноцветными экранами размером более двух дюймов оптимальным решением все же являются TFT-панели с активной матрицей.

 

UFB (Ultra Fine and Bright)

За этой аббревиатурой скрывается дисплей, обладающий повышенной яркостью и контрастностью. Это сильно улучшенная пассивная панель, приближающаяся по качеству к TFT, а по энергопотреблению и стоимости — к STN. Технология UBF представляет собой переходный вариант между двумя этими технологиями и является самой продвинутой модификацией STN.

 

В более поздних вариантах UBF-дисплеев разработчикам удалось преодолеть барьер в 65 тысяч цветов. Начиная с 2003 года серийно выпускаются экраны, поддерживающие 260 тысяч цветов.

LCD-дисплеи с активной матрицей обладают более чётким, чистым и ярким изображением и большим углом обзора, чем пассивные. Качество изображения активных дисплеев не зависит от угла зрения и при любом положении наблюдателя остается четким. Однако по сравнению с пассивными дисплеями недостатком активных панелей является высокая цена и большое энергопотребление. Самым распространенным и, пожалуй, единственным в настоящее время широко используемым типом активно-матричных дисплеев являются экраны TFT.

 

TFT (Thin Film Transistor)

По сравнению с STN экран TFT более контрастен, имеет более насыщенный цвет и меньшее время отклика (движущееся изображение не имеет послесвечения). Изображение видно под большим углом. Технология TFT, как правило, используется в активно-матричных дисплеях для высококачественного воспроизведения цветных изображений. На каждый элемент изображения (пиксел) приходится три транзистора, каждый из которых соответствует одному из трех основных цветов - красному, зеленому или синему, и конденсатор, поддерживающий необходимое напряжение.

Сияющая органика

 

Существует еще один тип дисплеев, технологически радикально отличающийся от вышеперечисленных. Это

 

OLED - (Organic Light Emitting Diodes), электролюминесцентные дисплеи на органических светоизлучающих полупроводниках. Основу таких дисплеев составляют не жидкие кристаллы, а несколько слоев тончайших органических пленок, способных под воздействием небольшого напряжения (2-8 вольт) излучать свет. Эта технология позволяет полностью отказаться от энергоемкой встроенной подсветки, необходимой в TFT-дисплеях. Более того, яркостью свечения OLED-дисплеи превосходят жидкокристаллические, ничуть не уступают им в контрастности и качестве цветопередачи, к тому же обеспечивают угол обзора до 180 градусов. Кроме того, эти дисплеи очень компактны (с учетом защитного стекла их толщина составляет около 2 мм), отличаются механической прочностью и даже гибкостью, поскольку состоят из полимерных материалов.

 

Модели OLED-дисплеев различаются по типу используемой матрицы – как и в ЖК-дисплеях, она может быть активной и пассивной. Различие состоит только в том, что вместо слоя жидких кристаллов используется слой светоизлучающих полупроводников. OLED-дисплеи с активной матрицей обеспечивают великолепное качество изображения.

 

Недостатком OLED-дисплеев является их высокая стоимость, именно поэтому они чаще всего используются только в качестве внешних или вспомогательных дисплеев. К недостаткам таких дисплеев можно также отнести и сравнительно низкий «срок жизни» (около 5-8 тыс. часов), однако для телефона, также имеющего ограниченный срок службы, этого более чем достаточно.