Технологии электронных дисплеев

Сергей Асмаков

Мода на 3D проходит

Следующая остановка — Ultra HD

Cверхширокий формат: быть или не быть?

Phablet: Full HD на пяти дюймах

Электрофоретические дисплеи

Туманное будущее Mirasol

Технология PerfectLight

Liquavista: ожидание затягивается

 

В данной публикации мы подведем итоги минувшего года, а также попытаемся заглянуть в ближайшее будущее электронных дисплейных панелей, которые являются важными компонентами компьютеров и многих мобильных устройств.

Мода на 3D проходит

Одна из тенденций минувшего года, о которой не любят говорить производители, — заметный спад интереса покупателей к оборудованию с функцией воспроизведения стереоскопического видео (так называемого 3D-видео). Впрочем, здесь уместно задать каверзный вопрос: а на что они, собственно, рассчитывали? Ведь выброс подобных устройств на массовый рынок был вызван отнюдь не объективными факторами (накоплением «критической массы» стереоскопического медиаконтента или созданием принципиально новой технологии его визуализации), а сиюминутным стремлением производителей оживить продажи дорогих моделей после сокрушительного удара, который нанес индустрии экономический кризис 2008-2009 годов. Как известно, мыльные пузыри недолговечны — тем более когда не хватает времени даже на то, чтобы разработать новую технологию. Ограничившись косметической подгонкой давно изобретенных решений (многие из которых уже были изрядно подзабыты в силу почтенного возраста) к реалиям цифровой эпохи, производители запустили масштабную рекламную кампанию по продвижению «революционных новинок».

 

Мода на телевизоры с поддержкой
так называемого 3D-видео проходит

Но чудес не бывает. Сейчас многие из купивших дорогостоящие телевизоры с поддержкой «3D-видео» под влиянием моды и всеобщего ажиотажа начали понимать, что их ловко обвели вокруг пальца. Приходит понимание того, что вместо настоящего 3D-видео (а в изначальном смысле этот термин подразумевает визуализацию трехмерных объектов в трехмерном пространстве) им подсунули стереоскопический суррогат, к тому же состряпанный на базе технологий полувековой давности. Как и тогда, увидеть стереоскопическую картинку можно, только надев специальные очки — что, мягко говоря, не добавляет комфорта при продолжительном просмотре. Выявились и более серьезные проблемы: например, в силу физиологических особенностей у значительной части зрителей (по разным данным, от 20 до 30%) просмотр стереоскопического видео, воспроизводимого современными 3D-телевизорами и проекторами, провоцирует различные недомогания (головокружение, тошноту, головную боль и т.п.).

По­прежнему остро стоит проблема недостатка высококачественного стереоскопического видеоконтента, и объективных предпосылок к изменению ситуации пока не видно. Количество спутниковых телеканалов, транслирующих стереоскопическую картинку, можно пересчитать по пальцам одной руки (про эфирные и говорить нечего), а их репертуар ограничен главным образом научно-популярными программами и трансляцией спортивных состязаний.

Конечно, нельзя не упомянуть о том, что некоторые производители предпринимают робкие попытки внедрить в выпускаемых устройствах автостереоскопические экраны, которые позволяют видеть стереокартинку без очков и иных вспомогательных приспособлений. Однако практическая реализация подобных решений на современном этапе сопряжена с определенными трудностями, да и стоимость таких устройств пока никак нельзя назвать конкурентоспособной. Например, в начале минувшего года компания Toshiba продемонстрировала готовый к серийному выпуску ЖК-телевизор с 55-дюймовым автостереоскопическим экраном, ориентировочная розничная цена которого составила порядка 10 тыс. долл.

Чтобы вновь вызвать интерес у разочарованных пользователей к так называемому 3D-видео, необходимо решить две глобальные проблемы: во-первых, наладить массовый выпуск доступных по цене устройств с автостереоскопическими экранами, а во-вторых, насытить рынок медиаконтента качественными стереоскопическими фильмами и телепрограммами.

Следующая остановка — Ultra HD

Очередным этапом в развитии телевизоров, проекторов и бытовой воспроизводящей аппаратуры в ближайшие годы станет переход к разрешению ультравысокой четкости. 18 октября минувшего года члены организации Consumer Electronics Association (CEA) тайным голосованием утвердили официальное название нового стандарта — Ultra High-Definition, или, в более кратком варианте, Ultra HD. Такую маркировку будут носить устройства, обеспечивающие возможность воспроизведения изображения размером не менее 3840×2160 пикселов и оборудованные хотя бы одним входом для трансляции видеосигнала с разрешением не менее 2160 линий. Нетрудно подсчитать, что количество пикселов в картинке разрешения Ultra HD вчетверо больше по сравнению с ныне распространенным стандартом Full HD.

Во второй половине минувшего года были анонсированы первые телевизоры с разрешением Ultra Definition — в частности LG 84LM9600 и Sony Bravia XBR-84X900, созданные на базе 84-дюймовых ЖК-панелей. Правда, представители обеих компаний отметили, что не рассчитывают на массовые продажи этих моделей в ближайшие месяцы. Что, в общем­то, неудивительно, учитывая отсутствие соответствующего медиаконтента.

 

Телевизор Sony Bravia XBR-84X900 обеспечивает воспроизведение видео
с разрешением Ultra HD

Сколько времени понадобится киноиндустрии, телевизионным компаниям и другим поставщикам медиаконтента для потребительского рынка, чтобы перейти на производство продукции в разрешении Ultra HD, пока сложно сказать. Можно лишь вспомнить, сколь сложным и мучительным был переход на формат Full HD в первой половине минувшего десятилетия. Потребовалось не только заменить дорогостоящее съемочное и монтажное оборудование, но и внести существенные коррективы в производственный процесс — в частности изготавливать более детальные декорации, гораздо тщательнее работать с гримом и т.д. Можно также вспомнить открытое письмо группы известных голливудских актеров, в котором они высказали серьезные опасения относительно того, что при съемке крупных планов на изображении высокой четкости будут хорошо заметны даже малейшие дефекты кожи.

Пока нет недорогого и массового физического носителя, емкость которого позволила бы уместить полнометражный фильм в разрешении Ultra HD. С одной стороны, очевидно, что с каждым годом роль оптических дисков и других носителей в распространении коммерческого медиаконтента становится всё менее значимой. Но, с другой стороны, поставщики кино- и видеопродукции пока не готовы полностью перейти к онлайновым продажам. В общем, проблем предстоит решить еще предостаточно, и для этого понадобится немало времени. Так что техника стандарта Full HD не утратит своей актуальности еще как минимум пару лет.

Cверхширокий формат: быть или не быть?

Если переход к разрешению Ultra HD — вопрос уже решенный, то будущее потребительских устройств со сверхширокоформатными экранами пока туманно. Попытки продвинуть на потребительском рынке аппаратуру с экранами сверхширокого формата предпринимала компания Philips, выпустившая в 2009 году первый телевизор линейки Cinema 21:9. Как нетрудно понять из его названия, соотношение сторон экрана у этой модели составляет 21:9, что соответствует пропорциям картинки, которую зрители видят в кинотеатре.

В течение трех лет было выпущено четыре модели этой серии: по одной с 50- и 56-дюймовым экраном и две с 58-дюймовым (одна из них позволяла воспроизводить стереоскопические изображения и видео). Однако в августе минувшего года руководство Philips приняло решение о прекращении производства телевизоров Cinema 21:9 из-за крайне низкого спроса на подобные модели. И это понятно: ведь при просмотре обычных широкоэкранных записей (16:9) или стандартного ТВ-изображения (4:3) значительная часть площади сверхширокоформатного экрана не используется.

 

ЖК-монитор Philips 298X4QJAB со сверхширокоформатным экраном

Казалось бы, в истории устройств со сверхширокоформатными экранами для потребительского сегмента поставлена жирная точка. Однако уже в начале сентября на IFA 2012 компания Philips представила компьютерные мониторы 298P4QJEB и 298X4QJAB, оборудованные экранами с соотношением сторон 21:9. Оба созданы на базе 29-дюймовых ЖК-панелей типа AH-IPS, имеющих разрешение 2560×1080 пикселов.

Интересной особенностью этих мониторов является функция Multiview, обеспечивающая возможность подключения двух компьютеров к одному монитору. При этом экран делится на две равные части, предоставляя каждому ПК область с разрешением 1280×1080.

Что удивительно, Philips была не единственным производителем, представившим на IFA 2012 подобные устройства. Компания LG показала компьютерный монитор EA93, созданный на базе 29-дюймовой ЖК-панели типа IPS с разрешением 2560×1080 пикселов. А Toshiba продемонстрировала публике ультрабук Satellite U840W с 14,4-дюймовым ЖК-дисплеем, имеющим разрешение 1792×768 пикселов.

 

ЖК-монитор LG EA93 со сверхширокоформатным экраном

Ультрабук Toshiba Satellite U840W оснащен ЖК-дисплеем
с 14,4-дюймовым сверхширокоформатным экраном

Сложно сказать, что побудило упомянутых производителей пойти на столь рискованный шаг. Ведь вероятность того, что сверхширокоформатные мониторы сумеют закрепиться на массовом рынке, пока ничтожно мала. Конечно, существует ниша, где подобные модели востребованы, — например рабочие станции для нелинейного видеомонтажа и многодорожечной звукозаписи. Компьютеры, используемые для выполнения подобных задач, нередко оснащаются двумя или даже тремя мониторами, задействованными в режиме расширенного рабочего стола. Естественно, возможность заменить два стоящих рядом монитора на один со сверхширокоформатным экраном весьма привлекательна. Однако объемы поставок подобного оборудования невелики, и всерьез рассчитывать на эту нишу вряд ли имеет смысл.

Phablet: Full HD на пяти дюймах

В наступившем году ожидается появление мобильных устройств, которые будут оснащены экраном размером порядка 5 дюймов по диагонали, имеющим разрешение Full HD. По мнению экспертов тайваньского ресурса DigiTimes, уже в первой половине 2013-го такие модели пополнят линейки Samsung, Sony, LG, Huawei, ZTE, HTC и Sharp.

Таким образом, налицо возникновение нового подкласса мобильных устройств, которые займут нишу между смартфонами и планшетами. Пионером в ее освоении стала компания Samsung, выпустившая гибрид под названием Galaxy Note. В англоязычных онлайновых СМИ для обозначения подобных устройств уже начали использовать новый термин phablet, образованный сложением слов phone (телефон) и tablet (планшет). И это вполне логично, поскольку относить монстров с 5-дюймовыми экранами к категории смартфонов вряд ли корректно, в то время как до полноценных планшетов они еще не дотягивают. В русском языке эквивалента слову phablet пока нет, но можно не сомневаться, что в наступившем году он обязательно появится.

Проблем с поставками 5-дюймовых дисплейных панелей разрешения Full HD возникнуть не должно. Два южнокорейских гиганта (Samsung и LG) располагают собственными производственными мощностями по выпуску этих комплектующих. Подразделению мобильных устройств Sony такие дисплеи будет поставлять компания Japan Display (JDI). В октябре минувшего года на этом предприятии, основанном тремя японскими компаниями (Sony, Toshiba и Hitachi), был начат серийный выпуск 5-дюймовых ЖК-панелей, имеющих разрешение Full HD.

 

В октябре компания Japan Display
приступила к выпуску 5-дюймовых ЖК-панелей,
имеющих разрешение Full HD

Тем временем прогноз DigiTimes уже начал сбываться. В декабре минувшего года были анонсированы модели Sharp Aquos SH930W и HTC J Butterfly (последняя — только для японского рынка). Обе оснащены 5-дюймовыми ЖК-дисплеями, имеющими разрешение Full HD. Уже в ходе подготовки этой статьи появилась информация о грядущих анонсах, которые должны состояться на форуме CES 2013. С большой долей вероятности там будут представлены устройства HTC M7, ZTE Grand S и Sony C660X (Yuga).

Больше всего слухов и домыслов витает вокруг грядущего анонса Samsung Galaxy S4, дата которого еще не объявлена. В одних источниках сообщается, что данная модель получит принципиально новый AMOLED-дисплей на пластиковой подложке, которому будут не страшны падения и удары в область экрана. Другие же опровергают эту информацию, высказывая предположения о том, что экран будет традиционной конструкции на стеклянной подложке. Но все сходятся в том, что дисплей Galaxy S4 будет иметь разрешение Full HD и размер около 5 дюймов по диагонали.

 

Смартфон Sharp Aquos SH930W

И наконец, в мае ожидается выход модели LG Optimus G2. По неофициальной информации, это устройство будет оборудовано 5,5-дюймовым ЖК-дисплеем, имеющим разрешение Full HD.

Электрофоретические дисплеи

В сегменте электрофоретических дисплеев продолжается отсев неконкурентоспособных и слабых игроков. В середине мая минувшего года компания Bridgestone распространила официальное сообщение о намерении полностью прекратить разработку и выпуск электрофоретических отражающих дисплейных панелей. Одним из важнейших факторов, повлиявших на принятие этого решения, стало стремительное снижение цен на ЖК-дисплеи.

В конце лета компания E Ink Holdings достигла договоренности о покупке примерно 83% акций SiPix Technology, которая на тот момент находилась в собственности тайваньской AU Optronics. Поскольку E Ink Holdings по факту является практически монопольным производителем электрофоретических отражающих дисплеев для электронных ридеров (по оценкам аналитиков, ей принадлежит порядка 90% мирового рынка этих комплектующих), приобретение SiPix Technology вряд ли можно объяснить стремлением устранить потенциального конкурента. Скорее всего, руководителей E Ink Holdings привлекает возможность легальным путем добраться до технологий SiPix, которые можно будет использовать для улучшения характеристик и снижения себестоимости дисплеев e-ink.

 

Пластиковая карточка со встроенным дисплеем e-ink

Согласно неофициальной информации, в наступившем году компания E Ink Holdings планирует начать выпуск монохромных электрофоретических дисплейных панелей нового поколения, которые пока фигурируют под рабочим названием «серия 320». Основные улучшения ожидаются в области оптических характеристик — в частности будет увеличен коэффициент отражения и повышена контрастность изображения.

Предвидя неизбежное сокращение спроса на электронные ридеры, что обусловлено возрастающим давлением со стороны стремительно набирающих популярность планшетов и смартфонов, руководство E Ink Holdings активно ищет новые сферы применения электрофоретических дисплеев.

На форуме SID 2012 компания представила несколько интересных разработок, в том числе монохромный электрофоретический дисплей, предназначенный для оснащения смарткарт. На его экран можно выводить личные данные владельца и прочую информацию. Питание дисплей получает от встроенного в смарткарту миниатюрного аккумулятора, обеспечивающего автономную работу электронных компонентов в течение примерно трех лет.

 

На задней панели смартфона YotaPhone
установлен дополнительный дисплей

Перспективным направлением может стать выпуск электрофоретических дисплеев, выполняющих функцию дополнительного экрана в смартфонах. На нем будет отображаться текущее время, уровень заряда аккумулятора батареи, информация о полученных сообщениях и пропущенных вызовах и т.д. Причем все эти данные будут доступны владельцу даже в том случае, если основной экран смартфона выключен. Кроме того, благодаря свойствам дисплея e-ink, выведенная на нем информация сохранится даже при выключении питания смартфона.

Не исключено, что первые серийные модели смартфонов с дополнительным электрофоретическим экраном появятся уже в этом году. В октябре компания Onyx International представила публике прототип смартфона, оснащенного 4,3-дюймовым отражающим электрофоретическим дисплеем на базе технологии e-ink. Устройство построено на базе ARM-процессора и функционирует под управлением ОС Android.

 

Прототип ридера PocketBook,
оснащенного 8-дюймовым цветным дисплеем e-ink Triton

Как отмечают разработчики, применение экрана данного типа обеспечивает значительное увеличение времени автономной работы, большие углы обзора и хорошую читаемость изображения даже при ярком освещении. Для комфортного использования в темноте предусмотрен встроенный модуль подсветки. Прототип весит всего 70 г и способен проработать без подзарядки неделю.

В декабре появилась информация о планах по запуску в серийное производство смартфона YotaPhone, который будет оборудован двумя экранами. На лицевой панели установлен цветной ЖК-дисплей с 4,3-дюймовым сенсорным экраном, имеющим разрешение 1280×720 пикселов. В заднюю панель аппарата встроен дополнительный монохромный экран аналогичного размера на базе электронных чернил, который предлагается использовать для отображения уведомлений из социальных сетей, просмотра новостей, размещения фотографий и т.п. Оба дисплея защищены от механических повреждений прочным стеклом Сorning Gorilla Glass. Смартфон YotaPhone будет функционировать под управлением мобильной ОС Android 4.2 (Jelly Bean), а начало розничных продаж ожидается во второй половине этого года.

 

Схема устройства
цветного электрофоретического дисплея Fuji Xerox

Еще одна тема, которая привлекает внимание на протяжении уже нескольких лет, — создание электронных ридеров с цветными электрофоретическими дисплеями. В середине ноября компания PocketBook официально подтвердила факт разработки модели, оснащенной цветным 8-дюймовым дисплеем e-ink Triton второго поколения и модулем подсветки. Прототип этого устройства был представлен на выставке IFA 2012. Если не возникнет непредвиденных затруднений, серийный выпуск этого ридера начнется в середине текущего года.

В будущем конкуренцию e-ink в сегменте цветных электрофоретических дисплеев может составить компания Fuji Xerox. В ходе форума SID 2012 на ее стенде был показан прототип цветного отражающего электрофоретического дисплея собственной конструкции. Принципиальным отличием от панелей e-ink Triton является отсутствие светофильтров. В микрокапсулах дисплейной панели Fuji Xerox находятся заряженные пигментные частицы основных цветов, а также нейтральные частицы белого цвета. В исходном состоянии цветные частицы группируются в нижней части микрокапсулы, а белые равномерно распределены по ее внутреннему объему. Таким образом, соответствующий участок экрана окрашен в белый цвет. Если же создать в ячейке электрическое поле, подав напряжение на пару расположенных снаружи электродов, то заряженные частицы сгруппируются в верхней части микрокапсулы, окрашивая участок экрана в соответствующий цвет. При этом величина заряда частиц каждого из используемых цветов различается, что позволяет группировать в верхней части микрокапсулы частицы того или иного цвета, варьируя подаваемое на электроды напряжение. Таким образом меняется цвет ячейки.

 

Прототип двухцветного электрофоретического дисплея Fuji Xerox

В представленном на SID 2012 прототипе были использованы микрокапсулы с пигментными частицами двух цветов (красного и синего). Размер экрана составил 5 дюймов по диагонали, разрешение — 800×600 пикселов. По данным разработчиков, созданный ими прототип имеет коэффициент отражения 30% и обеспечивает уровень контрастности 10:1. Подачей напряжения на электроды управляют тонкопленочные транзисторы, изготовленные по технологии аморфного кремния.

В перспективе инженеры Fuji Xerox намерены создать дисплейную панель с микрокапсулами, содержащими пигментные частицы трех базовых цветов субтрактивной модели (голубого, пурпурного и желтого) — это позволит воспроизводить полноцветные изображения. Согласно предварительным расчетам, цветовой охват такого дисплея превзойдет аналогичный показатель цветных отпечатков, сделанных типографским способом на газетной бумаге.

Туманное будущее Mirasol

Одним из разочарований минувшего года стала технология Mirasol. В недалеком прошлом аналитики называли ее в числе наиболее перспективных альтернатив небольшим ЖК- и OLED-дисплеям для сегмента мобильных устройств.

Первые публикации, посвященные этой технологии, начали появляться в 2006 году — тогда она еще фигурировала под названием IMOD (от Interference Modulator). Принцип работы IMOD-дисплеев описан во врезке «Дисплеи Mirasol: эффект бабочки».

Высоко оценив перспективы этой разработки, ее развитием и продвижением занялась компания Qualcomm. В 2008 году технология получила коммерческое название Mirasol; тогда же публике были представлены первые прототипы цветных IMOD-дисплеев небольшого размера. Работы по доводке технологии Mirasol шли полным ходом, и в феврале 2010 года посетители форума Mobile World Congress могли собственными глазами увидеть работающий прототип устройства для чтения электронных книг, оснащенный цветным отражающим IMOD-дисплеем с 5,7-дюймовым экраном. Летом того же года руководство компании Qualcomm заявило о намерении инвестировать порядка 2 млрд долл. в проект, предусматривающий строительство предприятия по производству цветных отражающих дисплеев на базе технологии Mirasol.

 

Прототип электронного ридера,
оснащенного цветным 5,7-дюймовым дисплеем Mirasol

Предварительный план предусматривал начало серийного производства дисплейных панелей Mirasol в 2011 году. Компании удалось достичь договоренности с известной в России компанией PocketBook о запуске в производство ридера с цветным экраном данного типа. В мае 2011 года на форуме SID 2011 компания Qualcomm представила прототип смартфона на базе ОС Google Android, который был оборудован цветным 4,1-дюймовым дисплеем Mirasol, имеющим разрешение 800×480 пикселов.

Казалось бы, до появления серийных продуктов остались считанные месяцы. Однако уже в августе ситуация изменилась. Глава корпорации Qualcomm Пол Джейкобс (Paul Jacobs) заявил, что выпуск электронных ридеров, оснащенных отражающими дисплеями Mirasol, отложен на неопределенный срок. По официальной версии, причиной задержки стали неудовлетворительные характеристики устройств из пилотной партии. В результате было принято решение о необходимости существенной доработки данной технологии.

В середине лета минувшего года руководство компании Qualcomm окончательно поставило крест на планах по выпуску дисплейных панелей Mirasol на собственных производственных мощностях. По неподтвержденной официально информации, одной из причин, вынудивших боссов Qualcomm пойти на столь радикальный шаг, стали безрезультатные попытки уменьшить процент выхода бракованной продукции, который достигал 50%. Чтобы вернуть хотя бы часть средств, инвестированных в научно-исследовательские работы, Qualcomm готова предоставить заинтересованным производителям лицензии на право выпуска дисплейных панелей на базе технологии Mirasol. Кто знает: может быть, желающие найдутся?

Как это работает: дисплеи Mirasol

В дисплеях Mirasol для получения изображения используется эффект интерференции световых волн в миниатюрных резонансных камерах — интерференционных модуляторах (Interference Modulator, IMOD). Разработчики позаимствовали это решение у природы: аналогичным образом солнечный свет расцветает причудливыми узорами, попадая в микроскопические полости на крыльях бабочек. Так что стилизованный силуэт бабочки присутствует в логотипе Mirasol неслучайно.

Основным структурным элементом дисплея Mirasol является интерференционный модулятор. Он представляет собой миниатюрную электромеханическую систему (MEMS) с резонансной камерой. Конструкция модулятора включает неподвижную прозрачную подложку, снабженную полупрозрачной тонкопленочной «подкладкой» с внутренней стороны, и гибкую отражающую мембрану, которая может находиться в одном из двух устойчивых состояний. В открытом положении между подложкой и мембраной имеется небольшой воздушный зазор (порядка нескольких сотен нанометров). Свет, попадающий в ячейку извне, отражается от подложки. В результате интерференции прямого и отраженного света ячейка окрашивается в определенный цвет (какой именно — зависит от толщины зазора). В закрытой ячейке мембрана вплотную прижимается к внутренней поверхности подложки; падающий извне свет поглощается, и ячейка выглядит черной. Переключение состояния ячейки производится путем подачи управляющего напряжения.

 

Устройство ячейки с интерференционным модулятором (слева)
и структура пиксела дисплея Mirasol

Ячейки такого дисплея являются бистабильными структурами, то есть могут длительное время находиться в одном из двух устойчивых положений (открытом либо закрытом) даже при отсутствии напряжения на управляющих электродах. Таким образом, подача питания требуется лишь для того, чтобы обновить изображение на экране. Благодаря этому обеспечивается низкий уровень энергопотребления. Но, в отличие от дисплеев на базе электронных чернил, переключение ячеек происходит достаточно быстро для того, чтобы без проблем воспроизводить анимацию и видео.

Поскольку ячейка IMOD-дисплея может быть либо полностью открытой, либо полностью закрытой, для формирования полутонов в каждом из субпикселов дисплея объединено несколько одинаковых ячеек.

Одним из важных достоинств дисплеев Mirasol является высокая яркость изображения. По этому параметру они значительно превосходят трансфлективные ЖК-дисплеи и экраны на базе электронных чернил. Кроме того, благодаря простой конструкции дисплейные панели Mirasol имеют небольшую толщину и малый вес.

Технология PerfectLight

В ближайшие годы в коммерческих продуктах может получить распространение еще одна перспективная разработка — дисплеи PerfectLight на базе микроэлектромеханических систем (micro electro-mechanical system, MEMS). Каждый из субпикселов такой дисплейной панели представляет собой миниатюрный механический затвор (digital micro shutter, DMS), приводимый в действие электроприводом. В зависимости от состояния, затвор может либо пропускать, либо блокировать свет, излучаемый модулем подсветки. Полутона формируются путем модуляции, которая достигается за счет изменения состояния затвора с высокой частотой. Источником света в MEMS-дисплее служит массив светодиодов трех базовых цветов аддитивной модели — красного, зеленого и синего.

Одно из важных преимуществ MEMS-дисплеев по сравнению с ЖК-панелями — более простая структура (в частности, нет необходимости в установке светофильтров и поляризаторов). Кроме того, конструкция MEMS-дисплеев позволяет гораздо эффективнее использовать световой поток (этот показатель достигает 60%), что, в свою очередь, обеспечивает снижение энергопотребления.

 

Прототип MEMS-дисплея PerfectLight

Изначально развитием данной технологии занималась небольшая компания Pixtronix, основанная в 2005 году. Первая публичная демонстрация прототипов MEMS-дисплеев, созданных специалистами Pixtronix, состоялась осенью 2008 года в ходе выставки FPD International. Фирменный вариант реализации технологии MEMS получил название PerfectLight.

В конце 2010 года Pixtronix продемонстрировала прототип 5-дюймового цветного дисплея PerfectLight, созданный совместно с Chimei Innolux (CMI). Это устройство обеспечивало воспроизведение полноценного цветного изображения с широкими углами обзора (170° по обеим осям). Наиболее примечательные достоинства этого прототипа — широкий цветовой охват (более 135% пространства NTSC), малое время отклика пикселов (не более 100 мкс, что на порядок превосходит показатели лучших образцов современных ЖК-дисплеев), а также низкое энергопотребление (в 4 раза меньше по сравнению с аналогичной по размеру и характеристикам ЖК-панелью).

В начале 2012 года компанию Pixtronix поглотила Qualcomm. Теперь будущее технологии PerfectLight находится в руках одного из ведущих мировых производителей и остается лишь надеяться на то, что этот проект станет успешным.

Liquavista: ожидание затягивается

Принцип работы дисплеев на базе технологии электросмачивания (electro-wetting display, EWD) известен уже довольно давно, однако инженерам долго не удавалось довести их конструкцию до уровня, пригодного для использования в коммерческих продуктах. Наконец в середине 2010 года базирующаяся в Нидерландах компания Liquavista заявила о готовности выйти на массовый рынок с дисплеями на базе технологии электросмачивания, которая получила весьма амбициозное название — LCD 2.0. Были разработаны три разновидности дисплейных панелей небольшого размера (от 1,8 до 8,5 дюймов по диагонали): LiquavistaBright (монохромные активноматричные отражающие дисплеи), LiquavistaColor (цветные отражающие дисплеи с большими углами обзора) и LiquavistaVivid — трансфлективные дисплеи, способные функционировать либо в монохромном (без использования подсветки), либо в цветном режиме (с включенной подсветкой).

 

Прототип электронного ридера,
оборудованного цветным EWD-дисплеем

Согласно данным разработчиков, дисплеи Liquavista характеризуются малым временем отклика (что позволяет без проблем воспроизводить не только статичные изображения, но также анимацию и видео), а кроме того, гораздо более низким уровнем энергопотребления по сравнению с аналогичными по размеру и разрешению ЖК-панелями.

Работающие прототипы дисплейных панелей на базе технологии Liquavista LCD 2.0 были продемонстрированы в ходе ряда крупнейших мировых форумов, прошедших во второй половине 2010 года. Активность Liquavista не осталась незамеченной, и на перспективную разработку обратили внимание боссы Samsung. В конце 2010 года южнокорейский электронный гигант поглотил компанию Liquavista, а уже в феврале следующего года из ее сотрудников был сформирован исследовательский центр Samsung LCD Netherlands R&D Center (SNRC). На проходившем в мае позапрошлого года форуме SID 2011 на стенде Samsung было представлено несколько прототипов цветных и монохромных EWD-дисплеев.

Изначально выпуск первых серийных устройств Samsung с экранами на базе технологии электросмачивания был запланирован на 2012 год, однако в силу ряда причин намеченные сроки пришлось скорректировать. Согласно последним данным, серийное производство ридеров и планшетов, оснащенных EWD-дисплеями, начнется в 2013 году.

Как это работает: технология электросмачивания

Ячейка монохромного дисплея на базе технологии электросмачивания представляет собой замкнутое пространство, внутри которого заключены две несмешивающиеся жидкости, имеющие различную плотность (вода и окрашенное масло), а также гидрофобный диэлектрик. Снизу находится прозрачный электрод; роль верхнего электрода выполняет вода. При отсутствии напряжения масло в виде тонкой пленки равномерно распределяется между поверхностями слоя воды и диэлектрика, окрашивая ячейку в соответствующий цвет. При подаче напряжения между управляющим электродом и водяным слоем возникает разность потенциалов, вследствие чего изменяется межфазное натяжение на границе слоя воды и масляной пленки.

 

Схематическое устройство и принцип работы ячейки дисплея
на базе технологии электросмачивания

Увеличенное изображение ячейки
в выключенном состоянии (слева)
и при подаче напряжения на управляющие электроды

В результате многослойная структура утрачивает свою стабильность — вода оттесняет масло в сторону. При этом ячейка частично открывается и через слой прозрачной воды становится видна белая подложка. Изменяя величину подаваемого на электроды напряжения, можно управлять степенью прозрачности ячейки.

В начало В начало

КомпьютерПресс 01'2013