Появление ЭЛТ решило важнейшую задачу передачи визуальной информации в реальном масштабе времени, однако их главным недостатком были большие габариты и вес, резко возрастающие с увеличением диагонали экрана. Монитор занимал не менее стола, не могло быть и речи о мобильных вариантах.
Жидкокристаллические дисплеи (LCD), окончательно вытеснившие с рынка электронно-лучевые трубки лет 10 назад, позволили увеличивать размеры экрана без изменения его толщины. Многократное уменьшение толщины, веса и энергопотребления дисплеев при использовании ЖК-панелей привело к появлению мобильных устройств (сотовых телефонов, ноутбуков, iPad, DVD-плейеров и т. д.), позволило вешать телевизоры на стены и ставить на один стол хоть 5 мониторов. Кроме того, у ЖК-дисплеев оказалось еще несколько преимуществ, важных для потребителя: отсутствие высоких напряжений; независимость контраста от перемешивания световых потоков светлых и темных участков в толстом вакуумном стекле (контраст ЭЛТ падает с 5 000:1, при переключении от полностью светлого экрана к полностью темному, до 125:1 при шахматном поле 4х4); идеальная четкость изображения, определяемая площадью сегмента вместо конструктивно заложенной в ЭЛТ дефокусировки электронного луча; возможность работы при яркой засветке за счет модуляции отраженного светового потока. Ни одна другая дисплейная технология не дает принципиально новых по сравнению с этим набором качеств и уступает по развитости, а значит — по надежности и цене.
Рынок нуждается в гибких дисплеях и дисплеях, обеспечивающих объемное (3D-) изображение. Первые позволят совместить все растущую мобильность и миниатюризацию дисплейных устройств с привычкой видеть информацию на максимально большой диагонали экрана, а вторые — максимально реализовать бинокулярные возможности зрения. По этим причинам в более отдаленном будущем будут доминировать только те технологии, которые в полной мере обеспечат именно эти качества. А какую долю этих сегментов рынка сохранят ЖК-дисплеи, покажет время. Сейчас они доминируют и в этих областях.
OLED или ЖК-дисплеи: какой дисплей лучше?
OLEDы, в которых свет излучает тонкий слой органического люминофора (есть материалы синего, зеленого, красного, белого и др. цветов свечения), формально выигрывают у ЖК-дисплеев, в которых задняя подсветка (LED или CCFL) является отдельным элементом конструкции, а цвет формируется системой микросветофильтров и к тому же поглощается поляризаторами.
На самом деле реальной конкуренции между ними еще долго (если не всегда) не будет: у OLED не решена проблема долговечности (хуже на порядок), цветовая гамма не только уже, но и непрерывно изменяется со временем (скорость спада яркости синего люминофора раз в 5 выше, чем для красного, и это обусловлено физическими законами), повышена чувствительность к УФ и влаге, в 7 раз ниже средняя яркость, при этом цена на порядок больше. . . По контрасту и быстродействию OLED близки к лучшим ЖК, а выигрыш в энергопотреблении потребителю не важен (и не всегда он есть: при отображении документов Word, например, OLED расходует энергии в 3 раза больше, чем ЖК). Не случайно фирма Sony, несколько лет назад выпустившая первый серийный OLED-телевизор, вскоре объявила об отказе от продолжения работ в этой области. Итог: применяются сейчас OLED, в основном, в смартфонах Hi-End класса или там, где не требуется полноцветность (например, как индикатор заряда аккумулятора).
Почему будущее за 3D-дисплеями?
Бинокулярное зрение человека обеспечивает ему объемной представление окружающего мира. Однако на рынке безоговорочно доминируют дисплеи с плоским экраном. Реализация стереоскопических возможностей зрения — такой же естественный этап развития дисплейных технологий, каким в свое время был переход от черно-белых экранов к цветным.
Для реализации этого требуется разделить световые потоки от плоского экрана на два независимых — для левого и правого глаз пользователя (а желательно, нескольких пользователей).
Идеальной конструкцией 3D-дисплея, был бы, конечно, безочковый вариант. Сейчас такие дисплеи есть. 3D в них реализуется путем формирования на поверхности экрана микропризм или микролинз, которые разделяют изображение на потоки для левого и правого глаза. Очевидно, что такая конструкция дорога (от 10 000 долларов), имеет ограничения по углу обзора, размеру экрана и уменьшает разрешение экрана вдвое.
Фантастичны пока и голографические полноцветные движущиеся фигуры даже небольшого размера (не говоря уже о полномасштабных проекциях людей) — для этого нет ни технических, ни программных ресурсов.
Более доступны т. н. видеошлемы, в которых изображение формируется парой микродисплеев и раздельно проецируется на сетчатку каждого глаза. Единственная проблема здесь — цена такого устройства, которая составляет сейчас 4. . . 30 тыс. долларов.
Поэтому в ближайшие десятилетия основным способом реализации 3D-изображения на плоском экране будут технологии, использующие специальные очки. Цена такого решения составит от 20 руб. до 10 тыс. руб.
Какой вариант 3D-очков выбрать?
Существует 3 способа разделения изображения плоского экрана по каналам правого и левого глаз, использующих специальные очки. Для всех очковых вариантов 3D количество пользователей не лимитировано.
Самым простым является спектроделительный: известный всем с 50-х годов анаглиф (очки с зеленым стеклом в одном глазу и пурпурным — в другом) и более сложные интерференционные очки Dolby 3D (в которых разделение по спектру производится более тонко — в каждый глаз попадает и часть зеленого, и часть красного, и часть синего цвета). Главное достоинство — дешевые и легкие очки, а главный недостаток — идеальное объемное изображение формируется только для черно-белого изображения — чем насыщеннее цвет, тем больше вероятность увидеть его только одним глазом. Хотя Dolby 3D требует сложной механики (вращающегося цветоделительного фильтра перед проектором), 22% 3D-кинотеатров в мире используют эту технологию. В компьютерах она практически не используется (хотя техническая возможность есть).
Другим способом формирования объемного изображения является поляризационный: человек, использующий поляризационные очки, видит каждым глазом свет только определенной поляризации. Так работают кинотеатры, оборудованные системами Imax и некоторые телевизоры LG, оборудованные фильтром Pattern Retarder (линейная поляризация), кинотеатры с Read 3D (круговая поляризация) и их модификации. 54% 3D-кинотеатров и 10.
. . 15% 3D-телевизоров используют этот принцип. Основное достоинство — легкие и дешевые очки, а главные недостатки в кинотеатрах — необходимость дорогого, специально структурированного «серебряного» экрана, а также потеря разделения световых потоков даже при небольшом повороте головы (для Imax) или мерцание и сложная механика (для Real 3D). При использовании технологии Pattern Retarder экран построчно меняет состояние поляризации на противоположное, что приводит к падению разрешения в 2 раза и отчетливо видимой на расстояниях до 3. . . 5 м полосчатой структуре изображения с зубчатым искажением прямых линий. И здесь даже при небольшом повороте головы происходит потеря 3D-эффекта.
Наиболее массово в домашнем пользовании и в 24% 3D-кинотеатров распространены технологии nVidia и XpanD. Главная особенность данной системы – применение специальных очков с жидкокристаллическими затворами, или активных LCD-очков. Изображение для каждого глаза формируется последовательно, попеременным чередованием кадров. По завершении формирования кадра, трансмиттер посылает управляющий сигнал.
Активные очки, получая данный сигнал, открывают один ЖК-затвор и закрывают другой. Соответственно, изображение для другого глаза будет сформировано в следующем кадре. Недостатки технологии активных очков: необходимость перезаряда очков, несколько увеличенный вес очков, цена очков в 1. 5. . . 3 раза выше, чем для других технологий. Однако эти проблемы незначительны ввиду очевидных преимуществ: самое высокое качество 3D изображения, недорогое оборудование, возможность применения стандартного экранного полотна в кинотеатрах, возможность мгновенного переключения между 2D и 3D контентами.
Какие преимущества затворов НПП «Дисплей» для активных 3D-очков перед конкурентами?
Затворы производства НПП «Дисплей» отличаются увеличенным контрастом (2. . . 3-кратный запас по сравнению с основными конкурентами) и улучшенными временами отклика (на 10. . . 100% лучше, чем у основных конкурентов). Запатентованные конструктивные решения позволяют применить энергоэкономичные режимы управления, в результате чего время работы активных 3D-очков до перезаряда по сравнению с аналогами увеличивается в 2, 5. . . 10 раз.
Зачем нужны микродисплеи?
Современные дисплейные технологии развиваются в двух направлениях:
– рост рабочей диагонали экрана;
– увеличение мобильности дисплейных устройств, что подразумевает как миниатюризацию, так и расширение функциональных возможностей (видеосъемка, доступ к интернет-ресурсам, мобильное телевидение и т. д.).
С 2010г. начал серийное производство первый завод Sharp 10 поколения, на мощностях которого можно производить дисплеи диагональю до 4 м, проектируются заводы 12 поколения, на которых можно будет делать дисплеи диагональю до 5 м. Однако дальнейший рост габаритов станет экономически невыгодным не только из-за проблем изготовления стекла и поляроидов таких размеров, но и невозможностью использовать для них современный транспорт. К тому же гигантские материальные и энергетические затраты не позволят сделать такой дисплей доступным каждому.
С другой стороны, расширение функциональных возможностей мобильных устройств приводит к необходимости увеличения размеров экрана. А это вступает в противоречие с требованием миниатюризации.
Решение для габаритных проблем обоих тенденций развития дисплейных технологий — микродисплеи.
Обычный экран представляет собой гигантскую микросхему с очень низкой плотностью транзисторных элементов (их площадь составляет порядка 5% от площади каждого отдельного элемента экрана). Микродисплей на базе ЖК-отражающего типа (LCOS) использует в качестве одной из пластин не очень сложную микросхему, в которой размер управляющих элементов может быть даже равен площади управляемого пикселя. По этой причине экран размером 0. 7. . . 1. 0 дюйма с HD-разрешением, изготовленный по технологии БИС и имеющий межпиксельные промежутки в 10. . . 100 раз меньше, чем у обычных экранов, спроецированный оптической системой на сетчатку глаза пользователя, может сформировать виртуальный экран, заполняющий все поле зрения. Микропроектор, строенный в мобильное устройство или присоединяемый к нему, проецирует достаточно большое изображение, например, 20″ по диагонали, на любую подходящую для этого поверхность (спинку впередистоящего кресла, стенку купе и т. д.). Очевидно, что материало- и энергозатраты на изготовление микродисплея многократно ниже, чем для реального дисплея той же диагонали.
По этой причине потребность в микродисплеях в ближайшие годы будет только возрастать.
