Алан К. Браун CTS, DSCE, ISF-C, DSDE, DSNE, DCME 
Алан Браун, директор
Браун Консалтинг
В мире технологий дисплеев нет ничего более обсуждаемого, чем плоские ЖК-дисплеи, в сравнении с такими шумихами, как органические светодиоды или OLED-дисплеи. Правда в OLED заключается в том, что с ней придется считаться силой, но не в ближайшей перспективе, по крайней мере, со стороны коммерческих дисплеев и при больших размерах плоских панелей. Несмотря на то, что существует множество причин, как технических, так и экономических, для OLED, отстающих от ожидаемых и рекламируемых многими, уровней разработки и принятия продукции, на самом деле это старый добрый плоский ЖК-дисплей и несколько промежуточных и эволюционных разработок, которые мешают OLED в этом момент времени, и это скорее экономический набор причин, чем связанные с технологическими возможностями или необходимостью. Следите за экономическими объяснениями, но мы начнем наше небольшое путешествие в области плоских разрешений экрана.
Большинство из нас, кто некоторое время назад хорошо помнил ранние плоские панели с разрешением 852 x 480 или даже меньше для нас, старых моделей, и мы также вспомним улучшение качества изображения, поскольку мы были представлены новым и революционным в то время, 1920 х 1080 изображений. Сопоставление отличного контента с повышенной плотностью пикселей было и остается удовольствием созерцать и наслаждаться. Следуя идее «чем больше, тем лучше», следующая отличная вещь, и в 2013 и 2014 годах InfoComm был в восторге от 4K. В конечном итоге все сводится к плотности пикселей, поэтому давайте немного разберемся с концепцией для фанатов экрана.
Пиксели на дюйм (PPI) или плотность пикселей - это измерение разрешения дисплеев. PPI дисплея связан с размером дисплея в дюймах и общим количеством пикселей в горизонтальном и вертикальном направлениях. Например, 15-дюймовый дисплей, размеры которого достигают 12 дюймов в ширину и 9 дюймов в высоту, с максимальным разрешением в 1024 × 768 (или XGA) пикселей, может отображать около 85 PPI как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Эта цифра определяется путем деления ширины (или высоты) области отображения в пикселях на ширину (или высоту) области отображения в дюймах.
Производители дисплеев увеличивают разрешение экрана, такое как UHD 4K и дисплеи Retina, чтобы создать более высокую плотность пикселей, чем типичное устройство. Это обеспечивает «более плавное» и более «реалистичное» изображение, благодаря уменьшению размера пикселей, так что зритель с нормальной остротой зрения на среднем расстоянии просмотра не может видеть пиксель. Разрешение 4K UHD в плоских панелях составляет 3840 пикселей × 2160 пикселей по сравнению с 1920 x 1080 для большинства широкоформатных плоских панелей, представленных сегодня на рынке. Оставляя в стороне обещание улучшенного качества просмотра, проблема с 4K, кроме более высокой цены за квадратный дюйм, заключается в том, что ее трудно оправдать с точки зрения приложения. Конечно, есть приложения, которым требуется чрезвычайно высокая плотность пикселей - например, визуализация и симуляция, но в 95% всех других приложений разрешения 1080p, WUXGA и WQXGA фактически обеспечивают изображения, которые превышают остроту зрения на соответствующих расстояниях просмотра. Ключевыми словами здесь являются соответствующие расстояния просмотра. Если вы сидите очень близко к большому экрану, нет никаких аргументов в пользу того, что чем выше разрешение, тем лучше. Имея все это в виду, вопрос сводится к тому, насколько улучшается качество просмотра, и в типичных приложениях для просмотра мы можем даже увидеть его.
Другим компонентом проблемы отображения является отличный контент, без которого сокращаются лучшие технологии отображения, если не полностью игнорируются с точки зрения качества и эффективности. С точки зрения контента, 4K создает проблемы. За исключением кинематографа, визуализации, моделирования и других специализированных (читай, дорогостоящих) приложений, пройдет много лет, прежде чем основной контент будет представлен и эффективно доставлен в полном расцвете 4K. Как и во многих других вещах, с которыми мы сталкиваемся в нашем относительно новом цифровом мире, речь идет о пропускной способности в системе, и, как мы все знаем, это сложно и дорого.
С риском технологического отклонения все это просто академическое в очень реальном смысле. Независимо от препятствий, связанных с созданием контента и распределением сигналов в системе, 4K не только приходит, но и находится здесь. Это началось на потребительском рынке и быстро переходит на коммерческую сторону. Мы не можем остановить эволюцию с технологической и экономической точек зрения, и это следующий шаг для производителей дисплеев, чтобы продолжать расширять свой бизнес и продолжать развиваться, но это еще не все о 4K.
© 2015 Sharp Electronics Веб-изображения
Хотя мы все еще находимся на этой теме, ребята из Sharp разработали промежуточный подход (прочитайте эту блестящую разработку), который использует панель с разрешением 1080 и делает ее почти такой же хорошей, как полноценная панель 4K, но без затрат на производство и цену для конечного пользователя. дельта. Названная технология Q +, она до сих пор была интегрирована лишь в несколько своих телевизионных моделей 2014 года, поэтому пока рано говорить о том, станет ли она распространенной, но мы можем надеяться. Основой этой технологии является «улучшенная» ЖК-панель Full HD, которая обеспечивает на десять миллионов пикселей больше, чем большинство других моделей ЖК-дисплеев Full HD, доступных сегодня. «Улучшенная» панель создается путем разделения каждого из миллионов подпикселей дисплея на два, то есть каждый пиксель имеет 8 подпикселей вместо 3 или 4 (в стандартных панелях Sharp). Результатом является ЖК-панель Full HD с шестнадцатью миллионами субпикселей. Проще говоря, чем больше подпикселей у вашей панели дисплея, тем больше деталей вы увидите, поскольку мы можем использовать интерполированный рендеринг для «точного» приблизительного разрешения 4K. Панели также имеют независимые подпиксельные области и масштаб для поддержки отдельных значений цвета для каждой области и типа содержимого. Конечным результатом является появление более высокого разрешения, чем у многих других сопоставимых ЖК-панелей Full HD, и бок о бок с полноценной 4K-панелью, которую они держат самостоятельно, с меньшими затратами.
Настало время покопаться в слоях ЖК-панелей и взглянуть на пару очень интересных разработок, которые являются частью продления срока службы современных ЖК-дисплеев и помогают предотвратить натиск OLED. Мы начнем с введения в IGZO, и это не имя вашего любимого мультяшного персонажа, но, как вы увидите, концепция довольно «чуткая / вызывающая / всезнайка».
Индий-галлий-цинковый оксид IGZO представляет собой полупроводниковый материал, разработанный совместно Sharp Corporation и Semiconductor Energy Laboratories, который можно использовать в качестве канала для прозрачного тонкопленочного транзистора. Преимущество IGZO состоит в том, что он фактически заменяет аморфный кремний для активного слоя экрана ЖКД, и, с подвижностью электронов в сорок раз выше, чем аморфный кремний, он позволяет использовать либо меньшие пиксели (для разрешений экрана выше, чем HDTV), либо намного более высокую реакцию скорость для экрана. Кроме того, по сравнению с обычными дисплеями (TFT-LCD) дисплеи IGZO обеспечивают повышенную светопропускание, благодаря чему для задней подсветки требуется меньше или меньше светодиодов. Это означает, что новые дисплеи IGZO не только меньше по размеру, но и требуют меньше энергии. Вот где экономика вступает в игру. Дисплеи IGZO могут быть изготовлены с использованием существующих производственных линий ЖК-дисплеев, поэтому нет необходимости строить дорогостоящие фабрики стоимостью свыше 400 миллионов долларов за штуку!
© 2015 Samsung Electronics Веб-изображения
Оставаясь внутри слоев плоской ЖК-панели, мы просто должны изучить экзотическую технологию звучания, известную как «Квантовые точки». Квантовые точки могут быть встроены в «краевой светильник» для использования в качестве подсветки или пленок для адаптации существующих конструкций светодиодной подсветки, таких как Nanosys QDEF ™. Эта технология обеспечивает глубокие цвета и высокую эффективность, обеспечивая дисплеи идеальным источником света. Каждый лист или слой QDEF содержит триллионы крошечных (немного больше, чем молекула воды, но меньше размера вируса) нанокристаллических люминофоров, по отдельности называемых «квантовыми точками». Эти «точки» можно настроить, изменив их размер на излучать свет на определенных длинах волн для наших дисплеев и делать это очень эффективно. В отличие от традиционных люминофорных технологий, которые излучают с фиксированным спектром, квантовые точки могут фактически преобразовывать свет практически в любой цвет в видимом спектре. Квантовые точки могут настраивать цветовой выход точек, тщательно контролируя размер кристаллов по мере их синтеза, так что их спектральный пиковый выход можно контролировать в пределах от 2 нанометров до практически любой видимой длины волны. Накачанные синим источником, таким как GaN-светодиод, они могут излучать на любой длине волны, кроме длины волны источника накачки, с очень высокой эффективностью и с очень узким спектральным распределением.
Точки должны быть легко интегрированы в текущие производственные операции с минимальным влиянием на дизайн системы отображения, если они будут широко распространены. Чтобы сделать это, Nanosys потратила много времени на работу с крупными производителями дисплеев, чтобы это был простой, выпадающий продукт, который не требовал переоснащения линий или изменений процесса. Разработанный в качестве замены существующей пленки с подсветкой ЖК-дисплея, называемой рассеивателем, QDEF объединяет красные и зеленые излучающие квантовые точки в тонкий оптически чистый лист, который излучает белый свет при стимуляции синим (некоторым из этого синего цвета разрешено пропускать чтобы сделать B в RGB). Еще раз экономика вступает в игру. Производители, которые инвестировали в оборудование для производства ЖК-дисплеев, могут просто вставить этот лист в свой процесс, заменить свои «белые» светодиоды на синие (те же светодиоды, но без люминофора) и начать производство ЖК-панелей с цветами и эффективностью лучших ОСИД. , на долю стоимости и текущего промышленного масштаба.
Прежде чем перейти к нашей последней теме: плоские ЖК-панели с высокой яркостью, я хочу кратко рассказать о прозрачных ЖК-дисплеях. Несколько производителей представили линейки прозрачных ЖК-продуктов. Эти плоские ЖК-дисплеи удаляют слои подсветки и рассеивания света из-за ЖК-дисплея и перемещают электронику из-за дисплея, делая его почти оптически прозрачным при отображении «белого» или выключенного питания. Он имеет различные применения, но на ум приходит использование прозрачной панели в передней части холодильника для розничной торговли, в которой выдаются напитки или любой другой упакованный продукт. Вы можете видеть ЖК-дисплей и его изменяющиеся изображения, но можете видеть, что находится внутри корпуса.
Настало время пролить свет на тему плоских ЖК-панелей или подумать, может быть, нет. Как все мы знаем, окружающий свет является врагом дисплеев и во всех случаях, если его не контролировать, может ухудшить качество изображения и, следовательно, общее впечатление от просмотра. Ответ - управление внешним освещением, и если этого нет в картах, то нам нужен ЖК-дисплей с гораздо более высокой яркостью. Основная проблема этих плоских ЖК-панелей заключается в яркости; большинство стандартных жидкокристаллических дисплеев, которые мы видим в общественных местах, просто недостаточно яркие для приложения. Теперь, когда они, наконец, выходят на рынок, ЖК-дисплеи с высокой яркостью обеспечивают существенное преимущество по сравнению с традиционными плоскими панелями и проекционными системами.
В типичном конференц-зале, где у вас есть 30-футовые свечи окружающего света, ЖК-дисплей 350–400 нит вполне подойдет, но за пределами такого контролируемого окружения вы можете иметь много раз такое количество окружающего света, падающего на дисплей, что требует ЖК-дисплей высокой яркости. Окружающий свет или свет, присутствующий в окружающей среде от всех источников света, является основной причиной ухудшения характеристик дисплея в системе. Окружающий свет влияет на контраст изображения, уменьшая расстояние между темной и светлой частями изображения. Окружающий свет также уменьшает появление насыщенности цвета и снижает точность цветопередачи.
Согласно SMPTE (Обществу инженеров кино и телевидения), соотношение яркости дисплея и света от внешних источников должно составлять не менее 5: 1. Это необходимо для восприятия глазом
настоящее впечатление от яркости и контраста. Этот уровень свечения получен из того факта, что SMPTE исторически указывал целевой уровень 50 FL для телевизора, рассматриваемого при «нормальном» окружающем освещении, приблизительно в 10 футовых свечах, и, хотя дисплеи явно развивались, правило большого пальца остается в силе.
Хорошей новостью является то, что многие производители плоских ЖК-дисплеев, в том числе некоторые крупные компании, выпускают модели с высокой яркостью от 1000 до более 2000 нит, и в качестве примера лидера в этой нише Dynascan предлагает модели с высокой яркостью от 1500 нит все. путь до 5000 нит. В качестве ориентира, на верхнем торце это сравнивается по яркости с прямым отображением светодиодных дисплеев! Хорошо, я думаю, что теперь мы можем включить свет.
Так что у вас есть это. Как мы всегда проповедуем, единственная константа - это изменения, и если вы потратите время на изучение некоторых из этих событий, вы увидите, куда мы движемся. Ни у кого нет 100% прозрачного хрустального шара, но наша текущая перспектива и степень ясности в течение следующих нескольких лет заключается в том, что ЖК-дисплей в развитой форме будет продолжаться, и тенденция к более высокому разрешению и развитию специализированных дисплеев, будь то четкие, изогнутые, маленькие, большие или высокая яркость будет держать нас в восторге в обозримом будущем.
