Мониторы — путь от трубки до пластины

Александр Прохоров

Мониторы: день вчерашний

Мониторы: день сегодняшний

    CRT(ЭЛТ)-мониторы

    Некоторые параметры, определяющие качество CRT-монитора

    LCD-мониторы

    Основные параметры, определяющие качество LCD-мониторов

CRT или LCD

    Чем LCD-мониторы превосходят CRT

    Чем LCD-мониторы уступают CRT

Мониторы: день завтрашний

    Плазменные панели PDP

    FED (Field Emission Display)

    Технологии LEP (Light Emitting Polymer), OLED (Organic Light Emitting Diode Displays) от компании CDT

 

    Стереодисплей от российских разработчиков

 

Если говорить об изменениях мониторов в чисто геометрическом плане, то действительно можно сказать, что они эволюционируют от трубки к пластине. Традиционные электронно-лучевые трубки становятся все шире и короче, появляются также новые технологии мониторов, позволяющие создавать панели, которые в буквальном смысле можно вешать на стену. Впрочем, геометрический подход не подразумевает под собой ничего, кроме формы; ученые активно работают и над традиционными технологиями, постоянно совершенствуя их качество, и одновременно создают принципиально новые. Некоторые из этих технологий уже доведены до уровня промышленных изделий, другие еще только проходят лабораторные испытания, однако уже сегодня обещают перегнать в характеристиках своих нынешних собратьев. Об истории эволюции мониторов, о технологиях сегодняшнего дня и о некоторых перспективах развития мониторов пойдет речь в этой статье.

Мониторы: день вчерашний

До пятидесятых годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. Интересно отметить, что достаточно часто компьютеры тех лет оснащались осциллографами, которые, однако, использовались не для вывода информации, а всего лишь для проверки электронных цепей вычислительной машины. Впервые в 1950 году в Кембриджском университете (Англия) электронно-лучевая трубка осциллографа была использована для вывода графической информации на компьютере EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer).

Примерно полтора года спустя английский ученый Кристофер Стретчи написал для компьютера «Марк 1» программу, игравшую в шашки и выводившую информацию на экран. Однако это были лишь отдельные примеры, не носившие серьезного системного характера.

Реальный прорыв в представлении графической информации на экране дисплея произошел в Америке в рамках военного проекта на базе компьютера «Вихрь». Данный компьютер использовался для фиксации информации о вторжении самолетов в воздушное пространство США.

Первая демонстрация «Вихря» состоялась 20 апреля 1951 года — радиолокатор посылал информацию о положении самолета компьютеру, и тот передавал на экран положение самолета-цели, которая отображалась в виде движущейся точки и буквы T (Target). Это был первый крупный проект, в котором электронно-лучевая трубка использовалась для отображения графической информации.

Первые мониторы были векторными  — в мониторах этого типа электронный пучок создает линии на экране, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому. Соответственно нет необходимости разбивать в подобных мониторах экран на пикселы. Позднее появились мониторы с растровым сканированием. В мониторах подобного типа электронный пучок сканирует экран слева направо и сверху вниз, пробегая каждый раз всю поверхность экрана.

Следующей ступенькой развития мониторов явилось цветное изображение, для получения которого требуется уже не один, а три пучка, каждый из которых высвечивает определенные точки на поверхности дисплея. Подробнее об этом типе мониторов мы поговорим при рассмотрении принципа работы современных цветных CRT-мониторов. Со временем помимо CRT-мониторов появились и другие технологии, которые позволили создавать более компактные и легкие экранные панели; о них мы также расскажем в данной статье.

В начало

В начало

Мониторы: день сегодняшний

Сегодня, несмотря на обилие новых технологий, CRT-мониторы все еще остаются самыми распространенными и вовсе не торопятся уходить с рынка, напротив — они по-прежнему являются наиболее доступными по цене, размер их экранов постоянно растет, неуклонно совершенствуется качество изображения — при уменьшении габаритов и веса. Поэтому обзор мониторов следует начать именно с CRT-дисплеев. Реальную конкуренцию мониторам на базе электронно-лучевых трубок пока могут составить только LCD-дисплеи, которые мы также включили в подробное рассмотрение как пример технологии сегодняшнего дня.

В начало

В начало

CRT(ЭЛТ)-мониторы

Напомним основные принципы реализации цветного монитора на базе CRT-технологии. Монитор получает сигнал от компьютера и передает его на электронно-лучевую пушку, которая формирует луч, передающий совокупность сигналов: красный, зеленый, синий (RGB) на переднюю панель трубки.

Луч направляется отклоняющей системой, проходит через отверстия в теневой маске, теневая маска направляет луч на флуоресцирующий материал (рис. 5); соударение луча с фосфоресцирующим экраном и вызывает свечение, видимое глазу.

На рисунке  показана точечная теневая маска, которая используется в большинстве мониторов. Кроме точечной маски, применяются также полосовые маски  и апертурные решетки.

Апертурная решетка обеспечивает повышенную четкость изображения благодаря технологии, в соответствии с которой (для горизонтальной изоляции пикселов) используются тонкие вертикальные проволочки. В частности, апертурная решетка используется в мониторах Sony Trinitron.

Наиболее существенное различие между теневой маской и апертурной решеткой состоит в заметном увеличении яркости при использовании последней. Это происходит потому, что на красный, зеленый или голубой люминофор через вертикальные полосы апертурной решетки попадает луч большей интенсивности, так как решетка ограничивает лучи только по горизонтали. При этом нельзя однозначно утверждать, что технология, использующая апертурную решетку, лучше — поскольку ответ на этот вопрос зависит от того, требуют ли приложения, с которыми вы работаете, более четкой картинки или более насыщенных цветов. Дело в том, что использование апертурной решетки позволяет получить пикселы большего размера и меньшее общее разрешение, но яркость в целом увеличивается, а при использовании решетки с теневой маской пикселы получаются меньшего размера, разрешение больше, но при этом снижается яркость. В любом случае качество маски определяется тем, насколько тесно на ней расположены отверстия или щели, и измеряется так называемым шагом (dot pitch) теневой маски и шагом апертурной решетки.

Расстояние между соседними отверстиями теневой маски влияет на величину зерна изображения. Увеличение шага приводит к ухудшению фокусировки.

Обычно у мониторов  хорошего качества шаг не превышает 0,28 мм в моделях с теневой маской и 0,3 мм — в мониторах   с апертурной решеткой. Наименьшие значения шага — 0,25 мм — использует компания Sony (в частности, в модели Multiscan 20seII).

По прогнозам экспертов, примерно в 2002 году ожидается появление CRT с шагом точек менее 0,15 мм.

В начало

В начало

Некоторые параметры, определяющие качество CRT-монитора

Именно от монитора зависит здоровье ваших глаз при работе за компьютером, поэтому для грамотного выбора современного CRT-монитора пользователи должны иметь представление об основных его параметрах, определяющих качество и потребительские свойства.

Диагональ трубки и видимая диагональ

Одним из основных параметров CRT-монитора является размер диагонали трубки. Различают непосредственно размер диагонали трубки и видимый размер, который обычно примерно на 1 дюйм меньше, чем диагональ трубки, частично закрывающаяся корпусом монитора.

Коэффициент светопередачи

Коэффициент светопередачи определяется как отношение полезной световой энергии, излучаемой вовне, к энергии, излучаемой внутренним фосфоресцирующим слоем. Обычно этот коэффициент лежит в пределах 50-60%. Чем выше коэффициент светопередачи, тем меньший требуется уровень видеосигнала для обеспечения необходимой яркости. Однако при этом снижается контрастность изображения в силу снижения перепада между излучающими и неизлучающими участками поверхности экрана. При низком коэффициенте светопередачи улучшаются фокусировка изображения, однако требуется более мощный видеосигнал и соответственно усложняется схема монитора. Конкретное значение коэффициента светопередачи можно найти в документации производителя. Обычно 15-дюймовые мониторы имеют коэффициент светопередачи в пределах 56-58%, а 17-дюймовые — 52-53%.

Горизонтальная развертка

Периодом горизонтальной развертки называют время, за которое луч проходит расстояние от левого до правого края экрана. Соответственно величина, обратная данной, называется частотой горизонтальной развертки и измеряется в килогерцах. При увеличении частоты кадров частота горизонтальной развертки должна быть также увеличена.

Вертикальная развертка

Вертикальной разверткой называется количество обновлений изображения на экране в секунду, этот параметр также называют частотой кадров. Горизонтальная и вертикальная развертка связаны между собой соотношением:

гориз. разв. = (число строк) x (верт. разв.) x 1,05

Чем выше величина вертикальной развертки, тем меньше соответственно заметен для глаза эффект смены кадра, который проявляется в мерцании экрана. Считается, что при частоте 75 Гц мерцание практически незаметно для глаза, однако стандарт VESA рекомендует работу на частоте 85 Гц.

Разрешающая способность

Разрешающая способность характеризуется числом пикселов и числом строк. Например, разрешение монитора 1024 x 768 указывает на количество точек в строке — 1024 и на количество строк — 768.

Равномерность

Равномерность определяется постоянством яркости по всей поверхности экрана монитора. Различают «равномерность яркости» и «равномерность белого». Обычно мониторы имеют различную яркость в разных участках экрана. Отношения яркости в областях с максимальным и минимальным значением яркости называют равномерностью распределения яркости. Равномерность белого определяется как различие яркости белого цвета (при выводе изображения белого цвета).

Несведение лучей

Термин «несведение лучей» означает отклонение красного и синего от центрирующего зеленого. Подобное отклонение препятствует получению чистых цветов и четкого изображения. Различают статическое и динамическое несведение. Под первым понимается несведение трех цветов по всей поверхности экрана, которое обычно связано с погрешностями при сборке электронно-лучевой трубки. Динамическое несведение характеризуется погрешностями на краях при четком изображении в центре.

Чистота и четкость изображения

Оптимальной чистоты и четкости изображения можно добиться, когда каждый из RGB-лучей достигает поверхности в точно установленной точке, что обеспечивается при строгой взаимосвязи между электронной пушкой, отверстиями теневой маски и точками люминофора. Смещение луча, смещение центра пушки вперед или назад, а также отклонение луча, вызванное влиянием внешних магнитных полей, — все это может влиять на ухудшение чистоты и четкости изображения.

Муар

Муар — это вид дефекта, который воспринимается глазом как волнообразные разводы изображения, связанные с неправильным взаимодействием теневой маски и сканирующего луча. Фокус и муар являются связанными параметрами для CRT-мониторов, поэтому небольшой муар допускается при хорошем фокусе.

Дрожание

Под дрожанием обычно понимают колебательные изменения изображения с частотой выше 30 Гц. Они могут быть вызваны вибрацией отверстий маски монитора, что, в частности, может быть обусловлено неправильной организацией заземления. При частотах менее 30 Гц употребляется термин «плавание», а ниже 1 Гц — «дрейф». Незначительное дрожание присуще всем мониторам. В соответствии со стандартом ISO допускается диагональное отклонение точки не более чем на 0,1 мм.

Деформация маски

Все мониторы с теневой маской в той или иной степени подвержены искажениям, связанным с термической деформацией маски. Термическое расширение материала, из которого выполнена маска, приводит к ее деформации и соответственно к смещению отверстий маски.

Предпочтительным материалом для маски является инвар — сплав, имеющий малый коэффициент линейного расширения.

Экранное покрытие

Экраны CRT-монитора могут иметь различные покрытия, улучшающие качество изображения и потребительские свойства монитора.

  • Антистатическое покрытие представляет собой тонкий слой специального химического состава, который предотвращает накопление электростатического заряда.
  • Полированная панель имеет максимальную яркость и минимальные антибликовые свойства.
  • Кварцевое покрытие — недорогое покрытие, которое уменьшает блики на экране, но ограничивает резкость изображения.
  • Многослойное антибликовое покрытие обеспечивает высокую резкость при отсутствии бликов, но имеет высокую цену. Помимо антибликового покрытия используют также антибликовые панели, которые минимизируют отражающие свойства экрана и уменьшают электромагнитное излучение экрана, не ухудшая качества изображения. В силу своей высокой стоимости антибликовые панели используются только в дорогостоящих мониторах, в частности в 21-дюймовых мониторах с большим разрешением.

Во всем мире сохраняется тенденция к росту экранов CRT-мониторов. Так, в странах с развитым компьютерным рынком лидером продаж в последнее время стал монитор с 17-дюймовой диагональю. В России рынок 17-дюймовых мониторов только начинает формироваться. По-прежнему наибольшее число продаж приходится на 14- и 15-дюймовые модели.

В начало

В начало

LCD-мониторы

Первые жидкокристаллические материалы были открыты более 100 лет назад австрийским ученым Ф. Ренитцером. Со временем было обнаружено большое число материалов, которые можно использовать в качестве жидкокристаллических модуляторов, однако практическое использование технологии началось сравнительно недавно.

Технология LCD-дисплеев основана на уникальных свойствах жидких кристаллов, которые одновременно обладают определенными свойствами как жидкости (например, текучестью), так и твердых кристаллов (в частности, анизотропией). В LCD-панелях используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму продолговатых пластин, объединенных в скрученные спирали. LCD-элемент, помимо кристаллов, включает в себя прозрачные электроды и поляризаторы. При приложении напряжения к электродам спирали распрямляются. Используя на входе и выходе поляризаторы, можно использовать такой эффект раскручивания спирали, как электрически управляемый вентиль, который то пропускает, то не пропускает свет.

Экран LCD-дисплея состоит из матрицы LCD-элементов. Для того чтобы получить изображение, нужно адресовать отдельные LCD-элементы. Различают два основных метода адресации и соответственно два вида матриц: пассивную и активную. В пассивной матрице точка изображения активируется подачей напряжения на проводники-электроды строки и столбца. При этом электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока, что препятствует достижению высокого контраста. В активной матрице каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель, что обеспечивает высокий уровень контрастности. Обычно активные матрицы реализованы на основе тонкопленочных полевых транзисторов (Thin Film Transistor, TFT). TFT-экраны, иначе называемые экранами с активной матрицей, обладают самым высоким среди плоскопанельных устройств разрешением, широко используются в ноутбуках, автомобильных навигационных устройствах и разнообразных цифровых приставках. Структура монитора TFT LCD показана на рисунке.

LCD-дисплей не излучает, а работает как оптический затвор. Поэтому для воспроизведения изображения ему требуется источник света, который располагается позади LCD-панели. Время жизни внутреннего источника света TFT LCD-монитора зависит от его типа. Как правило, источники света для 15-дюймовых мониторов теряют около 50% первоначальной яркости за 20 000 часов.

В начале своего развития LCD-мониторы стоили примерно в 10 раз дороже, чем CRT-дисплеи и были недоступны для широкого потребления. Однако постепенно их цена падала, и вскоре появилась ниша для более широкого внедрения LCD-мониторов. Первыми закупать LCD-дисплеи стали военные, финансовые и правительственные структуры, то есть те организации, где задачи экономии рабочего пространства стояли наиболее остро, а финансовые средства позволяли внедрить более дорогую технологию. Со временем LCD-дисплеи заняли существенную долю рынка, потеснив CRT-мониторы.

Эксперты компьютерного рынка ожидают заметного увеличения спроса на плоские TFT-экраны, которые постепенно начинают вытеснять традиционные мониторы с электронно-лучевыми трубками.

Общая тенденция снижения цен на TFT-экраны имеет колебательный характер, поскольку цены существенным образом определяются дефицитом этого товара на рынке. Так, в 1998 году излишки TFT-экранов заставили производителей снижать цены, которые в результате упали до рекордно низкой отметки, что сделало этот бизнес малорентабельным. Цена на 12-дюймовую жидкокристаллическую TFT-панель упала ниже 250 долл. В конце 1999 года вновь наметился дефицит TFT-панелей, и цены вновь поползли вверх. Несмотря на рост цен примерно на 30% и увеличение объемов производства, в конце 1999 года сохранялся дефицит TFT-панелей, который, по оценкам специалистов, продержится как минимум до конца 2000 года. Представители ряда крупных производящих компаний объявили о дополнительных инвестициях в производство TFT-панелей, что, вероятно, позволит в ближайшее время сгладить дисбаланс между спросом и предложением TFT-экранов, традиционно применяемых в ноутбуках и все шире используемых в мониторах для настольных компьютеров.

В конце 1999 года объем выпуска TFT-экранов достиг порядка 36 млн. единиц, в то время как в 1998 году их было изготовлено немногим более 20 млн.

Многие производители продолжают инвестировать в создание новых мощностей по производству TFT-панелей. В частности, сравнительно недавно компания Sharp сообщила о своих планах по налаживанию выпуска TFT-панелей совместно с тайваньским производителем ноутбуков Quanta Computer. С этой целью в Тайване начато строительство завода по производству  LCD-мониторов, который планирует выпуск продукции в первом квартале 2001 года. Сегодня существуют аналоговые и цифровые LCD-дисплеи; при этом оба типа устройств имеют как достоинства, так и недостатки.

В принципе, цифровые устройства дешевле аналоговых, так как они не используют преобразователь сигнала. Однако, для того чтобы подключить цифровые дисплеи, требуется установить специальную видеоплату и драйверы. Аналоговые LCD-дисплеи подключаются к VGA-порту компьютера с помощью обычного кабеля. Но вследствие наличия в LCD-мониторе АЦП, который оцифровывает аналоговый сигнал, на изображении может появиться дрожание картинки или легкие тени.

В общем случае наличие встроенного преобразователя увеличивает стоимость монитора и снижает качество изображения. Вполне вероятно, что в ближайшем будущем удастся решить эту проблему и снизить стоимость LCD-мониторов как минимум на 150 долл. за счет использования двух новых спецификаций, Plug-and-Display (P&D) организации VESA и DFP компании Digital Flat Panel Group.

Несмотря на то что в последнее время появилось много новых технологий, которые якобы скоро заменят LCD-мониторы, LCD-технология тоже не стоит на месте, и при этом она не только масштабируется и совершенствуется в качественном отношении, но и переходит на принципиально новые материалы. В частности, новой перспективной разновидностью LCD-экранов являются мониторы на основе так называемых ферроэлектрических жидких кристаллов (Ferroelectric Liquid Cristal, FLC); каждый пиксел такого дисплея способен «вырастать» до нескольких квадратных сантиметров, благодаря чему можно создавать панели больших размеров.

В начало

В начало

Основные параметры, определяющие качество LCD-мониторов

Относительное отверстие

Относительное отверстие — отношение площади изображения к общей площади матрицы LCD-дисплея. Чем это отношение больше, тем большая площадь занята цветовыми элементами и соответственно тем ярче дисплей.

Угол обзора

Пропускная способность жидкого кристалла зависит от угла наклона падающего света. Поэтому если смотреть на LCD-дисплей  не строго перпендикулярно, а сбоку, то происходит затемнение изображения или искажение цвета. Некоторые фирмы предлагают различные технологии для устранения этого эффекта. В Apple Studio Display, например, используют особое пленочное покрытие, которое увеличивает качество изображения при «боковом» чтении. Существуют и другие технологии, однако в целом ряде случаев приемы, увеличивающие угол обзора, снижают динамические параметры отображения информации. Небольшой угол обзора — это серьезная проблема, и стоит она тем острее, чем больше размер экрана. По свидетельству основных производителей, сегодняшняя технология позволяет увеличить этот угол до 120-130 градусов в горизонтальной и 80° — в вертикальной плоскости.

Степень интерференции

Интерференция проявляется за счет влияния активизированных пикселов на соседние пассивные. Это явление в меньшей степени проявляется в мониторах с активной матрицей и в большей — в мониторах с пассивной матрицей.

Яркость

Яркость дисплея определяется яркостью заднего освещения и пропускной способностью панели. Пропускная способность жидкого кристалла мала, поэтому для увеличения яркости изображения применяют апертурную решетку с большим относительным отверстием и цветовые фильтры с высокой пропускной способностью.

CRT или LCD

На сегодняшний день нельзя с уверенностью сказать, какой тип мониторов лучше.

Каждый обладает своими достоинствами и недостатками, которые мы перечислим ниже. При сравнении CRT- и LCD-мониторов следует также иметь в виду, что потребность в LCD-мониторах сегодня существенно превосходит имеющиеся в мире производственные мощности, которые соответственно не могут удовлетворить этот спрос. Это является одной из дополнительных причин того, что цена на LCD-модели остается высокой — по сравнению с ценами на CRT-мониторы.

В начало

В начало

Чем LCD-мониторы превосходят CRT

  • LCD-дисплеи занимают на столе примерно в 3 раза меньше места и весят на 3/4 меньше, чем CRT-модели. Экономия веса и пространства критична для целого ряда приложений.
  • В отличие от CRT-мониторов LCD-дисплеи абсолютно не генерируют магнитные поля.
  • LCD -дисплеи  не подвержены влиянию магнитных полей и, следовательно, могут использоваться на объектах, где такие поля генерируются. Это делает их использование предпочтительным на ряде объектов (например, на подводных лодках).
  • LCD-мониторы обладают меньшей хрупкостью и соответственно лучше подходят для работы в полевых условиях.
  • LCD-мониторы потребляют примерно на 60% меньше электроэнергии по сравнению с CRT-мониторами и выделяют соответственно меньше теплоты.
  • Высокая четкость изображения позволяет работать с более высоким разрешением, чем при использовании сравнимых по диагонали CRT-моделей.
  • LCD-дисплеи имеют меньшую склонность к такому дефекту изображения, как появление муара.
В начало

В начало

Чем LCD-мониторы уступают CRT

  • LCD-дисплеи  оптимизированы для работы только с одним разрешением. Например, для 15-дюймового монитора оптимальное разрешение — 1024 x 768 точек. Если в вашей работе требуется перенастройка монитора на различные разрешения, что актуально в CAD-приложениях, то такой дисплей не может считаться оптимальным решением.
  • LCD-дисплеи  плохо переносят экстремальные температуры. При температуре ниже –32° они кристаллизуются и разрушаются, а при высоких температурах изображение  расплывается.
  • LCD-панели имеют ограниченный угол обзора.
  • LCD-мониторы менее пригодны для передачи непрерывного видеоизображения.
  • LCD-мониторы пока имеют более высокие цены. Для примера — сегодня средняя розничная цена 15-дюймового LCD-монитора составляет порядка 1100 долл., в то время как 17-дюймовый CRT-монитор (диагональ видимой части которого примерно такая же, как у 15-дюймового LCD-монитора) стоит примерно вдвое дешевле. Это существенный момент, особенно для российских покупателей. 
  • LCD-мониторы имеют большую склонность к дрожанию, чем CRT-дисплеи.
  • Изготовление LCD-мониторов с диагональю более 21 дюйма экономически невыгодно; их будут производить по другим технологиям.

Хотя CRT-мониторы не могут конкурировать по размерам с LCD-мониторами, они не собираются уходить со сцены. В перспективе они будут занимать все меньше места на рабочем месте за счет укорачивания электронных пушек и увеличения угла отклонения лучей.

В начало

В начало

Мониторы: день завтрашний

По прогнозам экспертов, в будущем будет происходить постепенное слияние мониторов и телевизоров, поэтому привычные экраны мониторов с соотношением величин сторон экрана 4:3, вероятно, будут приведены к стандарту телевидения высокой четкости (ТВЧ, с разрешением 1920 x 1080) и DVD, с соотношением длин сторон изображения 16:9.

Если сегодня конкуренцию CRT-дисплеям в основном составляют LCD-дисплеи, то на подходе целый ряд технологий, которые обещают потеснить электронно-лучевые трубки. В таблице показано несколько технологий, на основе которых уже сегодня производят плоские дисплеи.

По принципу действия их можно классифицировать следующим образом: плазменные PDP (Plasms Display Panel), электролюминесцентные ELD (Electro Luminiscent Display), FED (Field Emission Display), VFD (Vacuum Fluorescent Display), LED (LightEmitting Diode). Параметры данных технологий представлены в таблице в сравнении с технологиями CRT и LCD.

Отдельно следует отметить последние разработки компании CDT в области новых технологий LEP (Light Emitting Polymer) и OLED (Organic Light Emitting Diode Displays).

Всю массу технологий можно разделить на два класса: светопропускающие и излучающие.

В рамках данной статьи невозможно рассмотреть все существующие технологии, поэтому коснемся лишь тех, которые, на наш взгляд, представляют наибольший интерес.

В начало

В начало

Плазменные панели PDP

Разработка плазменных панелей активно ведется примерно с конца семидесятых. Массовый выпуск цветных плазменных дисплеев был начат в конце восьмидесятых, в конце девяностых появились плазменные панели с диагональю 42 дюйма. Принцип работы PDP состоит в том, что электрический ток передается через газовую прослойку, которую с двух сторон ограничивают стеклянные панели.

Ток протекает между электродами, нанесенными на две стеклянные пластины. Экран делится на пикселы двумя пересекающимися под прямым углом гребенками электродов. В то время как ток посылается через горизонтальный электрод, одновременно короткие импульсы пропускаются в те вертикальные электроды, которые необходимо включить в данной строке в данный момент. Повторение этой процедуры приводит к сканированию экрана, формируя пикселы, из которых строится изображение. В цветных панелях используется свечение окрашенного фосфора. Когда электрический ток проходит через один из пикселов, находящийся там газ превращается в плазму, которая вызывает свечение фосфора. Фосфор светится голубым, зеленым или красным цветом, формируя пикселы соответствующего цвета.

Дисплей   с такой панелью не только тоньше CRT-мониторов, но и поддерживает большую яркость, а изображение на нем хорошо различимо даже в освещенной комнате. К сожалению, стоимость PDP-панелей пока еще очень велика — около 250 долл. за квадратный дюйм. То есть цена панели с диагональю 42 дюйма составляет около 13 тыс. долл. При этом необходимо отметить, что PDP-мониторы имеют весьма ограниченный срок службы в силу того, что со временем снижается способность слоя люминофора излучать свет, и соответственно яркость экрана падает. Время работы современных плазменных экранов оценивается примерно в 10 тыс. часов. Учитывая стоимость панелей, получаем крайне высокую удельную стоимость данной технологии.

Сейчас подобные экраны используются главным образом как информационные табло в больших, хорошо освещенных помещениях, например в аэропортах, на вокзалах или на фондовой бирже. Технология станет перспективной для массового использования, когда цены упадут до 100 долл. в расчете на дюйм; по оценкам экспертов, такой уровень цен удастся достичь в 2002-2003 году.

Достоинством PDP-панелей является то, что на нее можно глядеть практически под любым углом. Современные PDP-панели позволяют достигать яркости более 400 канделл на квадратный метр, что позволяет использовать панели в хорошо освещенных помещениях.

В начало

В начало

FED (Field Emission Display)

FED — пример еще одной технологии, которая обещала заменить LCD-дисплеи, однако пока ограничилась монохромными экранами с разрешением до 640 x 480 точек. Получили известность изделия фирм PixTech (www. pixtech.com) и Futaba (www.futaba-na.com).

В начало

В начало

Технологии LEP (Light Emitting Polymer), OLED (Organic Light Emitting Diode Displays) от компании CDT

LEP-технология была разработана восемь лет назад сотрудниками Лаборатории Кавендиша при Кембриджском университете. Впоследствии (в 1992 году) была основана компания CDT (Cambridge Display Technology Ltd), которая стала разрабатывать технологию плоскопанельных дисплеев на светоизлучающих полимерах  LEP.

Одно из основных преимуществ LEP  перед жидкокристаллическими экранами — возможность создания дисплея на цельном куске пластика, который можно будет изгибать.

CDT продала лицензию на свою технологию крупнейшему производителю электроники — компании Philips Electronics и крупнейшей в Европе химической компании Hoechst AG. У компании CDT солидные инвесторы. Сравнительно недавно их ряды пополнила корпорация Intel. Руководство CDT надеется, что в будущем экраны на основе LEP   заменят катодные трубки в телевизорах и компьютерных мониторах.

CDT ведет совместные исследовательские программы с такими компаниями, как Du Pont, Philips, Seiko, Epson и Hoechst в области OLED. Научно-прикладные исследования в этой области ведутся уже более шести лет, однако бурный интерес к технологии со стороны коммерческих структур наметился значительно позднее. Практически все крупные химические компании в мире проявили тот или иной интерес к технологии OLED. Сравнительно недавно, в феврале 1999 года, было объявлено о заключении крупного альянса между компаниями Eastman Kodak и Sanyo, направленного на коммерциализацию технологии OLED. Pioneer впервые начала продажу изделий с OLED-дисплеями и планирует развернуть бизнес по поставке компонентов дисплеев другим компаниям.

Вопрос о том, как скоро OLED сможет заменить CRT- и LCD-технологии, остается открытым. Разработчики дисплеев уже давно обращали внимание на перспективность использования свойства материалов испускать фотоны под действием электрического тока, так как последние давали в перспективе возможность заменить технологию CRT на плоскопанельные дисплеи. Однако в данном направлении LCD-дисплеи получили более широкое распространение по целому ряду факторов:

  • низкое энергопотребление
  • высокая контрастность
  • удовлетворительная скорость
  • высокая технологичность

Несмотря на то что LCD-устройства весьма сложны и требуют массу химических и электрических компонентов, на сегодняшний день это — ведущая технология для производства плоскопанельных дисплеев, и, по оценкам специалистов, она будет лидировать еще несколько лет, однако затем, вероятно, начнет вытесняться OLED-технологией как более эффективной и технологичной.

Один из существенных недостатков технологии OLED заключается в том, что при увеличении площади экрана дисплея значительно возрастает необходимая сила тока. В настоящее время технологически решена задача создания дисплея с 64 строками пикселов. По прогнозам, уже в ближайшее время технология выйдет на размеры малых и средних дисплеев. По оценкам Stanford Resourses, в 2002 году рынок OLED-дисплеев составит 200 млн. долл. и примерно 350 млн. долл. — в 2004. Прогнозы основаны на данных анализа огромной базы данных по перспективам потребления плоскопанельных дисплеев в разных отраслях по различным странам и регионам во всем мире. Помимо этого очевидны также следующие тенденции:

  • научно-технические исследования и разработки в данном направлении будут продолжаться;
  • уровень осведомленности коммерческих фирм в новой технологии будет расти;
  • OLED-дисплеи будут иметь более низкую цену по сравнению с конкурентами;
  • при оценке перспектив распространения OLED-дисплеев учитывалась конкуренция со стороны LED, VFD (Vacuum Fluorescent Display) и LCD-дисплеев.

По всей видимости, OLED в меньшей степени будет конкурировать с LED (низкие цены), гораздо больше перспектив у OLED потеснить рынок VFD-дисплеев.

VFD — это малоэнергоемкие, эмиссионные устройства, используемые в 180 миллионах продуктов каждый год; это панели различного рода устройств включая панели видеомагнитофонов, электропечей и т.д.

Следующий рынок, на который могут претендовать OLED-дисплеи, — рынок LCD-дисплеев. Это наиболее богатый рынок, и от него к OLED, вероятно, перейдет наибольшее количество потребителей. Однако заметное вытеснение LCD-дисплеев применительно к рынку десктоп-мониторов и ноутбуков произойдет не ранее, чем через пять лет.

Автор выражает благодарность компании Samsung Electronics за предоставленные материалы.

 КомпьютерПресс 4'2000