Перспективные технологии электронных дисплеев

Сергей Асмаков

Развитие ЖК-дисплеев

   Альтернативы лампам

   ЖК-дисплеи без светофильтров

   Дисплеи с обратной тактильной связью

OLED и LEP

FED, SED и NED

Электронные чернила

ChLCD, BCLCD и PABN LCD

Гибкие дисплеи

 

Проекторы на светодиодах

Сенсация года — гелиодисплей

 

За прошедший год появилось много интересных новинок в области как уже широко используемых, так и только готовящихся к коммерческому внедрению технологий отображения информации. В этом обзоре мы рассмотрим ряд перспективных направлений развития электронных дисплеев, которые уже в ближайшем будущем смогут оказать заметное влияние на функциональность портативных цифровых устройств, компьютеров и бытовой техники.

Развитие ЖК-дисплеев

Ведущие производители ЖК-дисплеев продолжают работать над совершенствованием этой широко используемой в современных ПК и электронных устройствах технологии. Развитие технологий ЖК-дисплеев идет сразу по нескольким направлениям: здесь и увеличение максимального размера дисплейных панелей, и расширение цветового охвата, и уменьшение инерционности, и применение источников света новых типов и т.д. В данном разделе мы рассмотрим наиболее интересные новинки, представленные разработчиками ЖК-дисплеев в минувшем году.

Альтернативы лампам

В последнее время разработчики ЖК-дисплеев активно занимаются поиском новых типов источников света — в первую очередь с целью повышения эффективности модулей подсветки. На данный момент наиболее перспективным вариантом представляется применение массива светодиодов или углеродных нанотрубок (carbon nanotube, CNT). По сравнению с люминесцентными лампами с холодным катодом, используемыми в настоящее время в модулях подсветки большинства ЖК-дисплеев, светодиодные и CNT-источники обладают большей световой эффективностью (то есть имеют более низкий уровень энергопотребления при той же яркости), лучшими спектральными характеристиками, а также позволяют более равномерно распределять световой поток (что особенно критично для дисплеев с большим размером экрана) и точно управлять цветовой температурой. Как показывают расчеты, при больших объемах производства модули подсветки на базе светодиодов и нанотрубок будут обходиться дешевле люминесцентных ламп. Кроме того, отказ от использования люминесцентных ламп позволит исключить применение в ЖК-мониторах, ноутбуках и других устройствах потенциально опасных веществ — в частности ртути и соединений на ее основе.

На прошедшей в конце мая конференции SID 2005 компания Samsung продемонстрировала новый ультратонкий модуль светодиодной подсветки (Back Light Unit, BLU), предназначенный для использования в ЖК-панелях с размером экрана 46 дюймов по диагонали. Модуль создан на основе оригинальной оптической технологии Xmitter, которая позволила более чем на 40% увеличить эффективность использования светового потока (по сравнению с боковыми лампами подсветки, применяемыми в настоящее время). Дополнительными преимуществами Xmitter является улучшение цветопередачи и повышение яркости.

Американская компания Applied Nanotech ведет работы по созданию модулей подсветки на нанотрубках. По словам руководителя Applied Nanotech, серийный выпуск ЖК-телевизоров, оснащенных модулями подсветки на базе CNT, может начаться уже в 2007 году.

Во второй половине 2005 года компания NEC представила 21-дюймовый ЖК-монитор SpеctraView 2180 WideGamut, оснащенный модулем подсветки на светодиодах. В конструкции используется массив светодиодов трех цветов: красного, зеленого и синего. По утверждению разработчиков, такое решение позволило обеспечить цветовой охват, полностью перекрывающий цветовое пространство Adobe RGB.

ЖК-дисплеи без светофильтров

Логичным развитием идеи использования светодиодов в модулях подсветки ЖК-дисплеев стало создание конструкции, лишенной светофильтров. В настоящее время наиболее распространенной является конструкция цветных ЖК-дисплеев с люминесцентной лампой подсветки (излучающей свет белого цвета) и пикселами, состоящими из трех субпикселов (ячеек). Перед каждым из субпикселов расположен светофильтр, пропускающий свет одного из первичных цветов аддитивной модели RGB (красного, зеленого и голубого).

Если же вместо люминесцентной лампы использовать светодиодный модуль подсветки, который с высокой частотой последовательно меняет цвет излучаемого света (красный — зеленый — голубой — красный и т.д.), то можно отказаться от использования светофильтров. В этом случае каждый пиксел ЖК-панели состоит не из трех, а из одной-единственной ячейки. Синхронно с переключением цвета подсветки изменяется и прозрачность ячейки — в зависимости от уровня соответствующей составляющей воспроизводимого пикселом оттенка. Иными словами, формирование оттенков происходит последовательно (как в одноматричных DLP-проекторах), путем быстрого чередования кратковременно излучаемых, дозируемых «порций» каждого из первичных цветов RGB. Одним из очевидных преимуществ подобного подхода является значительное увеличение апертуры пикселов, что позволяет повысить яркость изображения и насыщенность цветов. Кроме того, благодаря упрощению конструкции (за счет значительного уменьшения количества управляющих элементов матрицы) можно заметно снизить производственные затраты, а также сократить сроки изготовления дисплейных панелей.

На прошедшей в конце октября выставке FPD International 2005 компания Samsung Electronics продемонстрировала прототип ЖК-панели с 32-дюймовым экраном, созданной без использования светофильтров и оснащенной светодиодным модулем подсветки. Разрешение этого дисплея составляет 1366x769 пикселов, контраст — 1000:1, время отклика пикселов — 5 мс. Начало серийного производства 32-дюймовых ЖК-панелей такой конструкции корейский электронный гигант планирует наладить уже во второй половине 2006 года.

Дисплеи с обратной тактильной связью

Во многих портативных устройствах дисплеи используются не только для отображения, но и для ввода информации. В настоящее время сенсорные дисплеи применяются во многих моделях карманных и планшетных ПК, а также смартфонов и коммуникаторов. В 2005 году появилась и первая серийно выпускаемая модель цифрового фотоаппарата, оснащенная 3-дюймовым сенсорным ЖК-дисплеем, — Sony Cyber-shot DSC-N1. С учетом тенденции к дальнейшей миниатюризации портативной электроники становится вполне очевидно, что сфера применения сенсорных дисплеев год от года будет расширяться. Впрочем, вполне возможно, что уже в ближайшем будущем в устройствах с сенсорными экранами будут реализованы новые функциональные возможности.

     

Проекторы на светодиодах

Заменить лампы светодиодами мечтают не только создатели ЖК-дисплеев, но и разработчики мультимедиапроекторов. Подобное решение позволит не только сделать проекторы значительно более компактными, но и получить ряд важных эксплуатационных преимуществ по сравнению с теми устройствами, в которых в качестве источника света используются лампы. Светодиодный источник света не требует прогрева — таким образом, проектор будет готов к работе сразу же после включения питания. Кроме того, по сравнению с применяемыми в настоящее время в проекторах лампами светодиодный источник света является более долговечным.

На проходившей в начале сентября выставке IFA 2005 компания EPSON продемонстрировала работающий прототип сверхминиатюрного мультимедиапроектора, который легко умещается на ладони. Площадь, занимаемая этим устройством, составляет всего 13,8x10,3 см, а его вес — 500 г. Достичь столь впечатляющих результатов удалось благодаря использованию светодиодного источника света вместо традиционно применяемых в подобных устройствах специальных ламп. Данный прототип представляет собой первый в мире проектор, созданный по технологии трех ЖК-панелей (3LCD), в котором применен светодиодный источник света.

Как заявили представители EPSON, компания пока не планирует запускать проекторы со светодиодным источником света в серийное производство. Одной из основных целей создания представленного на IFA 2005 прототипа была наглядная демонстрация возможностей по миниатюризации проекционных устройств, созданных на базе технологии 3LCD.

 

В том же месяце Toshiba продемонстрировала проектор со светодиодным источником света, основанный на технологии DLP. Устройство создано на базе одной микрозеркальной матрицы формфактора 0,55 дюйма, но без применения вращающегося светофильтра: чередование цветов достигается за счет переключения режима работы массива светодиодов. Благодаря использованию светодиодов удалось отказаться от установки вентилятора, а также значительно снизить уровень энергопотребления, что позволяет задействовать в качестве источника питания не только стационарную электросеть, но и аккумулятор. Разрешение получаемого проецируемого изображения составляет 800x600 пикселов, контрастность — 1500:1. Вес проектора (без аккумулятора) — 565 г.

Уже в процессе работы над текстом статьи стало известно, что компания Samsung планирует в самом начале 2006 года выпустить компактный проектор SP-P300MK Pocket Imager. Разрешение проецируемого изображения — 800x600 пикселов, максимальный световой поток — 23 ANSI-люмен, контрастность — 1000:1. Проектор оснащен светодиодным источником света, срок эксплуатации которого составляет 10 тыс. ч. Два встроенных литий-ионных аккумулятора обеспечивают до 2,5 часов автономной работы устройства.

Габариты SP-P300MK Pocket Imager — 127x94,5x50,8 мм, вес — 680 г. Правда, цена на это устройство объявлена на уровне «больших» моделей — почти 900 долл.

 

На конференции SID 2005 компания Immersion (Компания Immersion — разработчик технологии TouchSense, которая используется в подавляющем большинстве современных игровых манипуляторов с системой обратной тактильной связи ) представила свою новую разработку — технологию обратной тактильной связи для сенсорных дисплеев. Для реализации данного решения сенсорная панель дисплея оснащается несколькими исполнительными механизмами, позволяющими имитировать тактильные воздействия. Работой исполнительных механизмов управляет специальный контроллер, в памяти которого хранится набор различных видов тактильных воздействий.

 

Новая разработка Immersion — сенсорный дисплей с обратной тактильной связью

Новая разработка Immersion — сенсорный дисплей с обратной тактильной связью

По утверждению разработчиков, система позволяет создать у пользователя ощущения, схожие с возникающими при нажатии на настоящие кнопки и переключатели. Предлагаемая схема взаимодействия контроллера и программных приложений позволяет синхронизировать тактильные воздействия со звуковыми сигналами и соответствующими изменениями вида элементов управления графического интерфейса.

В середине 2005 года Immersion уже начала поставки демонстрационных образцов сенсорных дисплейных панелей, оснащенных механизмом обратной тактильной связи.

В начало В начало

OLED и LEP

Многим сторонним наблюдателям может показаться, что в последнее время темпы развития дисплеев на базе органических светоизлучающих материалов несколько замедлились, однако на самом деле это не так. По данным агентства DisplaySearch, объем коммерческих поставок OLED-дисплеев в количественном измерении по итогам 2004 года вырос на 98% по сравнению с показателями 2003 года и достиг 31,2 млн. штук. Крупнейшими производителями OLED-дисплеев на данный момент являются Samsung SDI, RiTdisplay, Pioneer, LG Electronics и Philips. Конечно, в серийно выпускаемых изделиях пока используются лишь малогабаритные OLED- и LEP-дисплеи, способные воспроизводить ограниченное количество оттенков. Если же оценивать прогресс в области перспективных разработок, то стоит отметить ряд значительных достижений в области усовершенствования свойств органических светоизлучающих материалов.

 

Промышленная установка для нанесения компонентов OLED-дисплеев методом струйной печати,

Промышленная установка для нанесения компонентов OLED-дисплеев методом струйной печати,
созданная в исследовательском центре Philips
(фото Philips)

Например, в мае 2005 года разработчики Cambridge Display Technology (CDT) сообщили, что им удалось добиться значительного увеличения срока работы светоизлучающих материалов: если в 2004 году срок работы источников красного света при яркости 100 кд/м2 составлял 15 тыс. часов, то в мае 2005-го он вырос до 150 тыс. часов (то есть уже на порядок), а к концу года было достигнуто значение в 250 тыс. часов. Срок жизни данного материала при эксплуатации с яркостью 400, 800 и 1000 кд/м2 составил соответственно 15,6; 3,9 и 2,5 тыс. часов.

 

Прототип 14-дюймового активноматричного OLED-дисплея, созданный  разработчиками компании CDT

Прототип 14-дюймового активноматричного OLED-дисплея, созданный разработчиками компании CDT

Существенный прогресс наблюдается и в области наиболее проблемных материалов, используемых для создания источников излучения синего цвета. В настоящее время уже достигнут уровень 100 тыс. часов при яркости 100 кд/м2. При работе с яркостью 200, 300 и 400 кд/м2 срок жизни материала составляет соответственно 25, 10 и 6 тыс. часов.

Технологический институт штата Джорджия (США) и компания Albemarle ведут совместные исследования в области поиска новых материалов для производства OLED-дисплеев. Ученые из Albemarle предлагают использовать соединения на основе алюминия, которые отличаются не только высокой стабильностью характеристик, но и технологичностью в массовом производстве. В ходе проведенных исследований была доказана возможность нанесения подобных материалов на подложку методом промышленной струйной печати (ранее для этого приходилось использовать технику вакуумного напыления, требующую применения дорогостоящего оборудования).

 

Прототип  цветного 13-дюймового

Прототип цветного 13-дюймового OLED-дисплея, изготовленного
в исследовательском центре Philips методом струйной печати (фото Philips)

Стоит отметить, что перспективу применения для производства дисплеев промышленных струйных принтеров вместо значительно более дорогого литографического процесса уже оценили многие разработчики. Например, в прошедшем году ученые из научно-исследовательского подразделения компании Philips сконструировали новый высокоточный струйный принтер, пригодный для промышленного производства OLED-дисплеев. Разумеется, все подробности данного проекта пока не раскрываются, но известно, что для нанесения слоев светоизлучающего материала используется пьезоэлектрическая технология. Принтер оснащен четырьмя печатающими головками (по 256 сопел в каждой) и позволяет работать с подложками шириной до 24 дюймов (примерно 61 см). Точность нанесения материалов на подложку составляет ±1 мкм. Впрочем, создатели утверждают, что технических препятствий для дальнейшего увлечения ширины нет. При помощи данной установки был изготовлен прототип цветной активноматричной дисплейной панели с размером экрана 13 дюймов и разрешением 576x324 пикселов.

В ноябре 2005 года в центре развития технологий CDT было изготовлено несколько прототипов цветных 14-дюймовых активноматричных дисплейных панелей, имеющих разрешение 1280x768 пикселов. Для производства этих образцов также была использована технология промышленной струйной печати.

 

Прототип 40-дюймового активноматричного OLED-дисплея Samsung, изготовленный

Прототип 40-дюймового активноматричного OLED-дисплея Samsung, изготовленный
на единой стеклянной подложке

Говоря о наиболее интересных прототипах, продемонстрированных на выставках 2005 года, стоит упомянуть о 40-дюймовом активноматричном OLED-дисплее, созданном разработчиками Samsung Electronics. В отличие от представленного в 2004 году 40-дюймового прототипа EPSON2 , который был создан на базе четырех 20-дюймовых дисплейных панелей, изделие Samsung Electronics выполнено на единой стеклянной подложке. Разрешение этого дисплея — 1280x800 пикселов, максимальная яркость — 600 кд/м2, контрастность — 5000:1. По словам разработчиков, на базе этой панели можно создать телевизор толщиной всего 3 см.

Нельзя не отметить и развитие прозрачных OLED-дисплеев (Transparent OLED, TOLED). На SID 2005 компания Universal Display Corporation (UDC) представила прототип монохромного активноматричного OLED-дисплея высокого разрешения, изготовленного на прозрачной подложке. Разрешающая способность данного прототипа составляет 200 ppi, размер экрана — 120x160 пикселов.

В начало В начало

FED, SED и NED

Похоже, что уже едва не списанную аналитиками со счетов технологию дисплеев на базе ЭЛТ в ближайшее время ожидает второе рождение в качественно новом воплощении. Причем речь идет о целой группе родственных технологий: FED (Field Emission Display), SED (Surface-conduction Electron-emitter Display) и NED (Nanotube Emissive Display). Изображение в устройствах перечисленных типов создается за счет свечения люминофора, возбуждаемого потоком электронов. Правда, есть здесь и принципиальное отличие. Если в случае ЭЛТ используются три электронные пушки, лучи каждой из которых при помощи отклоняющей системы последовательно «пробегают» по строкам экрана, то в SED-дисплеях применяются малогабаритные источники электронов (молибденовые конусы диаметром всего около 200 нм), массивы которых расположены в каждой из ячеек экрана, а в NED-устройствах источниками электронов являются углеродные нанотрубки.

 

Cхема устройства ячеек FED-дисплея

Cхема устройства ячеек FED-дисплея

Использование большого количества миниатюрных источников электронов позволяет сделать дисплеи значительно более тонкими, легкими и экономичными по сравнению с устройствами на базе ЭЛТ. При этом SED-, FED- и NED-дисплеи унаследовали все принципиальные достоинства своего «прародителя»: высокие показатели яркости и контраста изображения, большой угол обзора, широкий цветовой охват и высокую точность цветопередачи, а также малую инерционность изображения. Кроме того, применение большого количества источников электронов (до нескольких тысяч на каждый пиксел) позволяет обеспечить высокую надежность дисплейных панелей. В отличие от ЖК-мониторов, где выход из строя транзистора, управляющего субпикселом, автоматически означает появление «мертвого» (или залипшего) пиксела на экране, конструкция FED-дисплея позволяет сохранить работоспособность пиксела и его яркость даже при выходе из строя до 20% используемых источников электронов.

Определенным недостатком дисплеев рассматриваемых типов является сложность их производства, и по этой причине выпуск таких устройств будет рентабельным лишь при изготовлении панелей с относительно большим размером экрана. Как бы то ни было, некоторые производители намерены уже в ближайшее время начать выпуск пробных партий уст-

ройств, оснащенных SED- и NED-дисплеями.

Судя по всему, одними из первых осваивать новую нишу дисплейных устройств начнут компании Canon и Toshiba. В августе 2005 года Canon завершила работы по созданию нового исследовательского центра, который будет специализироваться на разработке SED-дисплеев. В ближайших планах Canon — запуск в середине 2006 года завода по производству SED-дисплеев, основной продукцией которого станут дисплейные панели большого размера (с диагональю 50 дюймов и более).

 

Тестовый образец дисплея CNT FED, созданного специалистами Applied Nanotech

Тестовый образец дисплея CNT FED, созданного специалистами Applied Nanotech

Компания Toshiba заявила о своем намерении полностью свернуть в ближайшее время производство плазменных панелей и переключиться на освоение альтернативных направлений: SED (в сотрудничестве с Canon), а также ЖК-телевизоров (с Hitachi и Matsushita Electric). В сентябре 2005 года Toshiba представила прототип SED-телевизора с поддержкой формата HDTV. В ходе проведенных испытаний было установлено, что уровень энергопотребления данного устройства вдвое меньше по сравнению с плазменной панелью и на 30% ниже, чем у ЖК-дисплея с аналогичными размерами экрана. Коммерческую модель SED-телевизора с 50-дюймовым экраном Toshiba планирует выпустить в марте 2006 года.

В 2005 году компания Motorola продемонстрировала работающий прототип фрагмента цветной дисплейной панели, созданной на базе углеродных нанотрубок. Показанный образец представляет собой 5-дюймовый кусочек 42-дюймового NED-дисплея, имеющего разрешение 1280x720 пикселов. Толщина этой дисплейной панели составляет всего 3 мм. Кроме того, у предлагаемой разработчиками Motorola конструкции имеется крайне важное преимущество — очень низкая стоимость производства. Один из ведущих аналитиков агентства DisplaySearch на основе проведенных исследований пришел к заключению, что при больших объемах производства себестоимость 40-дюймового NED-дисплея подобной конструкции не превысит 400 долл.

Активные исследовательские работы по применению нанотехнологий в устройствах отображения информации ведет американская компания Applied Nanotech. Разработанная специалистами Applied Nanotech технология CNT FED позволит значительно снизить затраты на производство дисплейных панелей с большим размером экрана за счет применения струйной печати вместо литографии. Применение нанотрубок дает возможность достичь чрезвычайно высокой эффективности — согласно предварительным расчетам, порядка 15 люмен на 1 Вт потребляемой мощности. Дополнительным преимуществом CNT FED является возможность использования низкого напряжения для питания модуля подсветки: у действующего прототипа эта величина составляет 50 В, а в ближайшем будущем ее можно будет снизить до уровня 30 В. И что также немаловажно, по качеству изображения FED-дисплеи не уступают современным плазменным панелям.

В сентябре 2005 года Applied Nanotech продемонстрировала созданный в сотрудничестве с шестью японскими компаниями рабочий прототип цветного дисплея, построенного по технологии CNT FED. Размер видимой области экрана этого прототипа составил 22 дюйма, а разрешающая способность — 280x200 пикселов. Поскольку данную технологию планируется использовать в дисплеях с диагональю экрана до 80 дюймов, то даже с применением существующих технологических решений вполне реально создать дисплейные панели соответствующего размера с разрешением, достаточным для воспроизведения сигнала HDTV (1280x720 пикселов).

В начало В начало

Электронные чернила

Несмотря на то что коммерциализация технологии электронных чернил (Подробнее о данной технологии см. в публикации «Чернила цифровой эпохи» в № 8’2003) была намечена еще на 2004 год, количество серийно выпускаемых устройств с экранами подобного типа пока можно пересчитать по пальцам одной руки. Тем не менее компания E Ink продолжает развивать данную технологию и активно занимается поиском партнеров, готовых взяться за ее внедрение. Пока же нам с вами остается лишь с надеждой смотреть на новые прототипы.

На прошедшей в Японии в первой половине 2005 года выставке EXPO 2005 компания Toppan Printing продемонстрировала работающий прототип настенной электронной газеты Yomiuri Global Newspaper, информация в которой обновлялась дважды в день (утренний и вечерний выпуски). Для создания настенного экрана размером 220x260 см было использовано 272 панели, каждая из которых являлась самостоятельным дисплеем на базе электронных чернил E Ink. Для того чтобы иметь возможность отобразить цветные иллюстрации, в составе комбинированного панно было задействовано несколько ЖК-дисплеев.

 

Наручные часы Seiko EPSON, оснащенные дисплеем на базе электронных чернил

Наручные часы Seiko EPSON, оснащенные дисплеем на базе электронных чернил

В марте 2005 года компания Seiko EPSON представила наручные электронные часы, оснащенные дисплеем на базе электронных чернил. Как отметили создатели этой модели, благодаря применению таких чернил была достигнута высокая контрастность изображения независимо от условий освещенности, а также малая толщина дисплейной панели и возможность ее изгиба. Кроме того, за счет отсутствия необходимости в постоянной подаче питания для поддержания изображения на экране значительно увеличен срок работы часов на одной батарейке.

Весной 2006 года Seiko EPSON планирует начать массовое производство данной модели для продажи в Японии.

Компания Citizen Watch представила новую модель настенных часов, оснащенную дисплеем на базе электронных чернил. Ширина дисплея составляет около 1 м. По замыслу создателей такие часы предназначены для установки в многолюдных местах: магазинах, железнодорожных станциях и т.п. Как утверждают разработчики, часы с дисплеем на базе электронных чернил потребляют почти в 100 раз меньше электроэнергии по сравнению с ныне используемыми конструкциями.

Стоит также отметить, что на выставках 2005 года было представлено несколько прототипов устройств с гибкими дисплеями, созданными по технологии электронных чернил (см. раздел «Гибкие дисплеи»).

В начало В начало

ChLCD, BCLCD и PABN LCD

Весьма интересным и перспективным направлением развития устройств отображения информации является технология дисплеев на базе бистабильных ЖК-структур. Впрочем, не будем забегать вперед, а начнем с описания принципа работы данных устройств.

В ходе изучения свойств жидких кристаллов ученым удалось создать микроструктуру, которая может в течение длительного времени находиться в одном из двух устойчивых состояний даже при отсутствии внешнего электрического поля (отсюда и название «бистабильные»). Размер такой ячейки составляет примерно 1 мкм. В одном из этих состояний ячейка на основе жидкого кристалла пропускает свет, а в другом — нет. Для переключения ячейки из одного состояния в другое используется внешнее электрическое поле, возникающее при подаче напряжения на пару управляющих электродов. Объединив множество бистабильных ячеек в двумерный массив, можно создать дисплей с очень высокой разрешающей способностью.

 

Монохромные дисплейные панели ChLCD, выпускаемые компанией Kent Displays

Монохромные дисплейные панели ChLCD, выпускаемые компанией Kent Displays

Монохромные дисплейные панели ChLCD, выпускаемые компанией Kent Displays

По своим свойствам подобные дисплеи во многом схожи с устройствами на базе электронных чернил. В частности, построенные на базе бистабильных структур дисплеи обладают очень низким уровнем энергопотребления и способны сохранять изображение на экране при отключении питания. Как и в случае дисплеев на базе электронных чернил, существенным недостатком является большое время переключения состояния пикселов, что делает невозможным работу с видео.

Впрочем, если проводить более детальное сравнение двух технологий, то можно выделить и ряд принципиальных преимуществ дисплеев на базе бистабильных структур. Во-первых, эту технологию можно одинаково успешно использовать для создания как монохромных, так и цветных дисплейных панелей. А во-вторых, на основе бистабильных структур можно изготавливать как отражающие, так и оснащенные подсветкой дисплеи.

В перспективе дисплеи на базе бистабильных структур могут стать основной для создания совершенно новых типов устройств — например электронной рамки для фотографии с возможностью обновления изображения или даже дисплей-картины, позволяющей загружать различные репродукции.

 

Монохромные дисплейные панели ChLCD, выпускаемые компанией LC-TEC Displays

Монохромные дисплейные панели ChLCD, выпускаемые компанией LC-TEC Displays

Монохромные дисплейные панели ChLCD, выпускаемые компанией LC-TEC Displays

Начиная с 1993 года работы в области создания дисплеев на базе холестерических жидких кристаллов (Cholesteric Liquid Crystal Display, ChLCD) ведет компания Kent Displays. Технология ChLCD позволяет создавать как монохромные, так и цветные дисплеи различных размеров. Разработкой и производством монохромных дисплейных панелей на базе бистабильных ЖК-структур занимается также шведская компания LC-TEC Displays.

Основной сферой применения монохромных дисплеев с использованием бистабильных ЖК-структур являются портативные электронные устройства, а также информационные табло, вывески и т.д.

 

Прототип портативного устройства для чтения электронных книг, оснащенный монохромным дисплеем ChLCD

Прототип портативного устройства для чтения электронных книг, оснащенный монохромным дисплеем ChLCD

В настоящее время монохромные дисплеи на базе бистабильных ЖК-структур уже применяются в ряде серийно выпускаемых изделий. Например, во второй половине 2005 года компания A-Data выпустила портативные флэш-накопители, оснащенные небольшими монохромными BCLCD-дисплеями. На дисплее отображается задаваемое пользователем имя диска, а также количество свободного места, оставшееся на накопителе. Благодаря свойствам дисплея информация на экране сохраняется независимо от того, подключен накопитель в данный момент к порту USB или нет.

Развитием одной из разновидностей данной технологии, позволяющей создавать цветные дисплеи с высокой разрешающей способностью, занимается группа ученых расположенной в Бристоле (Великобритания) лаборатории НР. Данная технология, получившая название PABN LCD (post-aligned bistable nematic LCD), уже на нынешнем уровне развития позволяет создавать цветные дисплеи с разрешающей способностью порядка 200-400 ppi (что вполне сопоставимо с детальностью отпечатков цветных лазерных принтеров начального уровня).

 

Действующий прототип малогабаритного цветного дисплея PABN LCD, созданный разработчиками бристольской лаборатории НР

Действующий прототип малогабаритного цветного дисплея PABN LCD, созданный разработчиками бристольской лаборатории НР

В рамках данного проекта сотрудники лаборатории также занимаются поиском альтернативных технологий для массового производства подобных дисплеев, применение которых позволило бы отказаться от дорогостоящего литографического процесса. В качестве вариантов рассматриваются возможности изготовления дисплейных панелей на пластиковых подложках с нанесением компонентов методом тиснения, напыления, припрессовки и промышленной струйной печати. Переход к новым технологическим процессам позволит не только существенно снизить себестоимость дисплеев (согласно предварительным расчетам — примерно в 5 раз по сравнению с ЖК-панелями традиционной конструкции), но и наладить выпуск качественно новых продуктов, таких как гибкие дисплейные панели.

Одним из основных недостатков технологии PABN LCD является очень большое время, необходимое для обновления изображения на экране (у существующих прототипов этот показатель составляет порядка секунды). По этой причине подобные дисплеи пригодны только для вывода статичных изображений.

     

Сенсация года — гелиодисплей

Одной из самых громких сенсаций 2005 года стало необычное проекционное устройство, созданное инженерами компании IO2 Technology и получившее название «гелиодисплей» (Heliodisplay). Этому необычному проектору не нужен экран: при помощи лазерных лучей прибор формирует цветное изображение непосредственно в атмосферном воздухе. По

утверждению разработчиков, в гелиодисплее используется совершенно новый принцип формирования изображения, основанный на ряде как уже запатентованных, так и только ожидающих патентов технических решений. Хотя детали проекта по вполне понятным причинам не разглашаются, известно, что для формирования изображения гелиодисплей использует только окружающий воздух (без добавления каких-либо газов, жидкостей и прочих субстанций), а получаемое изображение не является голографическим.

 

Так выглядит изображение, проецируемое гелиодисплеем

Так выглядит изображение, проецируемое гелиодисплеем

В отличие от множества компаний, долгое время демонстрирующих лишь выставочные прототипы устройств, в которых применяются новые технологические решения, IO2 Technology представила три модели готовых к серийному производству изделий: М1, М1а и Мх. Максимальный размер проецируемого изображения составляет 22 дюйма для моделей М1 и М1а и 42 дюйма — для модели Мх. Изображение формируется в вертикальной плоскости, а эффективная область виртуального экрана располагается на высоте от 15 до 61 см от корпуса устройства. В качестве источника видеосигнала можно использовать бытовое видеооборудование, игровые приставки и ПК.

Стоит также отметить, что представленные модели гелиодисплеев являются интерактивными. При работе с ПК «прикосновения» к проецируемому изображению можно использовать для управления элементами пользовательского интерфейса (управляющие команды, эмулирующие работу манипулятора, передаются в ПК по интерфейсу USB).

Габариты моделей М1 и М1а составляет 57x37x31 см, Мх — 96x37x31 см. Устройства отличаются солидным весом (20,4 кг для М1 и М1а, 36,6 кг для Мх) и довольно высоким уровнем энергопотребления (соответственно 400 и 950 Вт).

 
В начало В начало

Гибкие дисплеи

В заключение обзора мы коснемся такой темы, как гибкие дисплеи. В последнее время производители довольно часто упоминают о возможности внедрения подобных устройств в массовые продукты уже в самом ближайшем будущем.

В начале прошедшего года компания Samsung Electronics объявила о создании прототипа цветного ЖК-дисплея, изготовленного на пластиковой подложке. Размер экрана этого дисплея — 5 дюймов (127 мм) по диагонали, а разрешение — 400x300 пикселов. Данный прототип был создан в сотрудничестве с компанией SoftPixel, занимающейся производством ЖК-дисплеев на пластиковой подложке. Нанесение тонкопленочных транзисторов, светофильтров и жидких кристаллов на гибкую пластиковую подложку стало возможным благодаря использованию новой технологии, которая позволила снизить рабочую температуру производственного процесса до уровня, безопасного для материала подложки (порядка 130 °С).

 

Прототип цветного ЖК-дисплея Samsung, изготовленный на гибкой пластиковой подложке

Прототип цветного ЖК-дисплея Samsung, изготовленный на гибкой пластиковой подложке

В конце ноября Samsung представила еще один прототип цветного гибкого ЖК-дисплея — на этот раз уже с 7-дюймовым экраном и разрешением 640x480 пикселов. Дисплей предназначен для использования в смартфонах, КПК и ноутбуках.

Внимание многих посетителей выставки IFA 2005 привлек прототип мобильного устройства Readius, выставленный на стенде Polymer Vision (дочерней компании Philips). Это компактное (размеры в сложенном состоянии — 100x60x20 мм) устройство оснащено разворачивающимся монохромным дисплеем и предназначено для чтения электронных документов (в частности, книг). Гибкий дисплей с размером экрана 5 дюймов по диагонали создан по технологии электронных чернил компании E Ink и позволяет отображать четыре оттенка серого; его разрешение составляет 320x240 пикселов, контрастность — 10:1, а время переключения пикселов — от 0,5 до 1 с. Эластичность дисплея дает возможность свернуть его в рулон диаметром 7,5 мм.

 

Readius — работающий прототип мобильного устройства, оснащенного разворачивающимся дисплеем (фото Polymer Vision)

Readius — работающий прототип мобильного устройства, оснащенного разворачивающимся дисплеем (фото Polymer Vision)

Согласно утверждению представителей Polymer Vision, Readius стал первым в мире работающим прототипом устройства, размеры экрана которого (в развернутом виде) превышают габариты самого прибора. К сожалению, Polymer Vision не планирует заниматься серийным выпуском подобных устройств, надеясь привлечь к новинке внимание заинтересованных производителей портативной электроники.

В октябре E Ink и LG.Philips продемонстрировали прототип гибкого дисплея с размером экрана 10,1 дюймов. Разрешение этого модуля — 800x600 пикселов, а толщина всего 300 мкм.

Что ж, количество демонстрируемых прототипов гибких дисплеев год от года увеличивается, и вполне возможно, что их дебют в серийных устройствах действительно уже не за горами.

 

На нашем CD-ROM вы сможете найти видеоиллюстрации к данной статье.

КомпьютерПресс 1'2006

Наш канал на Youtube

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует