В отличие от компьютеров и прочей стационарной электроники переносные гаджеты в первую очередь нуждаются в качественном дисплее. Мы расскажем о дисплеях, применяющихся в мобильных устройствах. 

Планшеты, смартфоны, пле­еры и прочие устройства немыслимы без яркого цветного сенсорного экрана, который позволяет управлять ими с помощью касаний. Современные дис­плеи не только удобны, но и практичны: благодаря высокопрочному стеклу они надежно защищены от ударов и не боятся царапин. Как устроены тачскрины? Какие технологии применяются при их изготовлении? И каковы их достоинства и недостатки? 

На какой бы технологии ни был основан тачскрин, в нем обязательно имеются два элемента. 
Чувствительная к прикосновениям поверхность. Она расположена непосредственно под защитным стеклом и состоит из нескольких токопроводящих слоев. 

Дисплей. Он представляет собой совокупность пикселов, ко­торые, в свою очередь, состоят (в  зависимости от технологии) из двух или трех субпикселов основных цветов – красного, синего и зеленого. 


Какие существуют технологии изготовления дисплеев? 

ЖК и AMOLED. ЖК-дисплеи – это традиционные плоские дисплеи (на тонкопленочных транзисторах, TFT), использующиеся в компьютерных мониторах, ноутбуках или телевизорах. Все планшеты и многие смартфоны оборудованы именно ими. Технология AMOLED используется для изготовления дисплеев небольших размеров, например для смартфонов и мобильных аудио- или видеоплееров. Однако в этом году ситуация, похоже, изменится: LG и Samsung намерены выпустить 55-дюймовые телевизоры. И, по-видимому, нам не придется долго ждать первых планшетов и ноутбуков с AMOLED-дисплеем. 


Как это работает? 
ЖК. Каждый пиксел ЖК-дис­плея состоит из жидких кристаллов, которые, однако, сами не светятся, а потому нуждаются в фоновой подсветке. Последняя представляет собой источник белого света, который, попадая на сетку разноцветных светофильтров субпикселов, окрашивается в красный, зеленый и синий цвет. С помощью субпикселов ­различной окраски формируется цвет каждого пиксела матрицы (см. рис. вверху справа). TFT (Thin Film Transistor, тонкопленочный транзистор) регулирует яркость пикселов. Для этого крохотные тонкопленочные транзисторы подают на отдельные кристаллы напряжение, от величины которого зависит, сколько света пропускают кристаллы, и пропускают ли вообще. Например, если через красный и зеленый субпиксел при неактивном синем проходит одинаково большое количе­ство света, то в результате смешивания цветов получается яркий желтый цвет. 
AMOLED. Эта сравнительно новая технология основана на органических светодиодах (Organic Light Emitting Diode, OLED), которые не нуждаются ни в фоновой подсветке, ни в светофильтрах. Субпикселы самостоятельно светятся красным, зеленым или синим цветом (см. рис. вверху слева). Как и в ЖК-дисплеях, диодами управляет транзисторная матрица, потому они и получили название AMOLED (активная матрица на органических светодиодах). Транзисторы же определяют величину тока, который должен протекать через каждый диод, а значит – яркость и цвет пиксела. 

Какая технология лучше? 
Все зависит от того, какая разновидность технологии используется в дисплее. Но в среднем устройства с ЖК-дисплеем демон­стрируют более четкое изобра­жение, а модели с AMOLED-дисплеем – большую контрастность и цветовую насыщенность. 
В недорогих устройствах с ЖК-дисплеем, как правило, используется матрица TN. 

Недостаток: если держать устройство под углом, например в процессе игры, то картинка сильно затемняется. Больший угол обзора имеют дисплеи на основе IPS-матрицы, они используются, например, в iPad, iPhone 4/4S, Samsung Galaxy Tab 10.1N и HTC 7 Mozart. 
Многие недорогие смартфоны оснащены AMOLED-дисплеями, изготовленными по технологии PenTile. В ней пиксел состоит всего лишь из двух субпикселов, при этом основной субпиксел, например зеленый (небольшого размера), чередуется с красным или синим субпикселом стандартных размеров. В результате четкость изображения ниже, текст менее разборчив, а края контуров выглядят недостаточно чисто. 

В AMOLED-дисплеях на основе технологии Real Stripe, напротив, используются, как и в ЖК-дис­плеях, три субпиксела. Это обеспечивает более четкий шрифт и безупречное отображение контуров. Но по четкости они все же уступают ЖК-дисплеям на основе матрицы IPS.

Какую роль играет разрешение?

Чем выше разрешение, тем более детализированным является изо­бражение при одинаковом размере экрана. Так, iPhone 4 отображает текст и фотографии намного четче, чем iPhone 3: оба оснащены 3,5-дюймовыми дисплеями, но разрешение iPhone 3 состав­ляет всего 153 600 пикселов (320х480), а iPhone 4 – 614 400 пикселов (640х960), что в четыре раза больше. Ввиду того, что пикселы дисплея на основе технологии PenTile имеют всего лишь два субпиксела, четкость изображения при одинаковом разрешении здесь ниже, чем у моделей с тремя субпикселами. 

Каков стандартный размер дисплеев? 
Дисплеи смартфонов, как правило, не превышают размеров банковской карты: iPhone с его 3,5-дюймовым дисплеем (8,9 см) имеет сравнительно небольшие размеры, модели с 4,3-дюймовым дисплеем (10,9 см), например Samsung Galaxy S2 i9100, немного больше. Огромные смартфоны, такие как N7000 Galaxy Note от Samsung с 5,3-дюймовым экраном (13,5 см), практически непригодны для использования в качестве мобильных телефонов. Легкие и компактные модели планшетов обладают 7- и 10-дюймовыми дисплеями: к числу последних относится, в частности, iPad (9,7") или Acer Iconia Tab A500 (10,1"). 

Так устроен тачскрин 
Большинство современных смарт­фонов и планшетов оснащено емкостными тачскринами. Управляется устройство с помощью легких прикосновений, сенсорные экраны распознают также жесты («рисунки» пальцем). Многие гаджеты имеют дисплеи, поддерживающие технологию Multitouch, которая способна обрабатывать несколько касаний одновременно. Так, увеличить масштаб веб-сайта или фотографий можно, разведя два пальца в стороны. 

Как это работает 
Два токопроводящих слоя, представляющих собой, как правило, мелкоячеистую сетку, отделены друг от друга изоляционным слоем. Напряжение между ними приводит к возникновению электрического поля. Благодаря тому что кожа человека проводит ток, касания это поле изменяют. Контроллер тачскрина распознает, где и сколько было прико­с­новений, и передает эти данные процессору. Процессор интерпретирует их в соответствии с заложен­ными алгоритмами и преобразует в команды – например, «увеличить размер картинки», «перейти к воспроизведению следующего трека» или «запустить это приложение». 
Резистивные тачскрины встречаются в смартфонах и планшетах редко: здесь требуется нажатие пальцем, в результате чего сжимаются два ­токопроводящих слоя и изменяется сопротивление. Как следствие, чув­ствительность такого управления оставляет желать лучшего. 

Структура 
Сенсорная поверхность смартфона или планшета располагается не в самом дисплее, а непосредственно под защитным стеклом, как, например, в iPad от Apple. На нижней и верхней стороне изолирующего слоя находятся тонкие токопроводящие дорожки. Если смартфон или планшет включен, здесь возникает электрическое поле, которое изменяется, если прикоснуться к дисплею. 

Электронные ридеры 
Электронные ридеры, например Amazon Kindle, оснащены монохромными дисплеями на основе технологии электронных чернил (E-Ink). Вследствие того что шрифт отображается очень четко и с высокой контрастностью, как на настоящей бумаге, эту технологию называют также «электронной бумагой». В солнечную погоду текст отображается отчетливо, но для чтения в темноте понадобится лампа, так как, в отличие от ЖК- или OLED-дисплеев, E-Ink-ридеры не имеют подсветки. Электронные читалки потребляют незначительное количество энергии, на одном заряде аккумулятора можно прочитать тысячи страниц. Скоро появятся и устрой­ства с цветным дисплеем: например, букридер Kyobo (справа) с дисплеем на основе технологии Mirasol от Qualcomm уже по­ступил в продажу в Корее. 

Принцип действия 
Дисплей на основе электронных чернил состоит из микрокапсул, в которых «плавают» электрически заряженные белые и черные частицы. В зависимости от полярности подаваемого на мгновение напряжения пиксел принимает белый (невидимый) или черный цвет. После прекращения подачи тока микрокапсулы сохраняют свое состояние. Таким образом, дис­плей потребляет энергию лишь в том случае, когда пользователь перелистывает страницу или открывает книгу. 

 

напечатано по материалам журнала 

1 Applies to shipping within Russia. Information about shipping policies for other countries can be found here: Payment and Delivery Information
2 In accordance with Kleinunternehmerstatus exception of §19 of the German Value Added Tax Law, we do not collect or display VAT.