Применение систем отображения информации на базе мониторов и телевизионных панелей

Как видно из рисунка, от TN-матриц IPS отличается не только структурой кристаллов, но и расположением электродов - оба электрода находятся на одной пластине, а потому занимают большую площадь, нежели электроды в TN-матрицах, что снижает контрастность и яркость матрицы.
Впоследствии на базе IPS было разработано несколько технологий с улучшенными характеристиками - Super-IPS (S-IPS), Dual Domain IPS (DD-IPS) и Advanced Coplanar Electrode (ACE). Последние две технологии принадлежат IBM (DD-IPS) и Samsung (ACE) и фактически не встречаются в продаже - выпуск ACE-панелей вообще прекращен, а панели по технологии DD-IPS выпускает совместное предприятие IBM и Chi Mei Optoelectronics, компания IDTech; как правило, это весьма недешевые модели с высокими разрешениями, а потому на рынке они занимают особую нишу, мало пересекающуюся с обычным потребительским рынком. Также компания NEC выпускает IPS-панели под названиями A-SFT, A-AFT, SA-SFT и SA-AFT, но это в общем и целом не более чем вариации и дальнейшее развитие технологии S-IPS.

Панели же, выполненные по технологии S-IPS, получили большое распространение, в первую очередь стараниями еще одного совместного предприятия - LG.Philips LCD, наладившего выпуск сравнительно недорогих и весьма качественных 19- и 20-дюймовых матриц. Причем цена - а 19-дюймовый монитор LG L1910S на S-IPS панели последнего поколения можно купить менее чем за 600 долларов - является весьма немаловажным достижением, ибо очень долгое время IPS-матрицы являлись наиболее дорогими, что сильно сдерживало их распространение.

Помимо дороговизны, серьезным недостатком IPS-панелей являлось время отклика - для первых панелей оно составляло до 60 мс (и это на "официальных" переходах с черного на белый и обратно, на переходах же между оттенками серого - и того больше), постепенно опустившись до 35 мс - но даже такое улучшение все еще не позволяло использовать IPS-матрицы для игровых мониторов. К счастью, в последнее время инженерам удалось добиться снижения полного времени отклика до 25 мс, причем эта цифра практически поровну делится между временами зажигания и гашения пиксела. К тому же на переходах с черного на серый цвет время отклика по сравнению с паспортным растет не сильно, что позволяет современным S-IPS матрицам практически на равных конкурировать с TN-матрицами по этому параметру. Ниже на графике приведено сравнение времени зажигания пиксела для 16 мс TN+Film матрицы монитора NEC LCD1760NX и 25 мс S-IPS матрицы монитора LG Flatron L1910S - как видите, графики весьма близки:

А вот в чем IPS-матрицы всегда превосходили TN+Film, так это в цветопередаче и углах обзора. По качеству цветопередачи S-IPS матрицы фактически не оставляют шансов другим жидкокристаллическим технологиям - только они демонстрируют настолько приятные и мягкие цвета, очень естественные и близкие к качественным ЭЛТ-мониторам. Благодаря этому все без исключения ЖК-мониторы для профессиональной работы с цветом базируются именно на S-IPS матрицах - от сравнительно недорогих моделей до hi-end мониторов серий Eizo ColorEdge со встроенными средствами пользовательской аппаратной калибровки.

Углы обзора после TN-матриц также не могут не радовать - сидя перед монитором, невозможно заметить ни малейших искажений картинки, как это бывает у мониторов на базе TN+Film. С этой точки зрения есть только один специфичный для технологии IPS недостаток - при отклонении вбок черный цвет приобретает характерный фиолетовый оттенок (по которому, к слову, можно легко отличить IPS-матрицу от любой другой технологии). Впрочем, с этим недостатком идет достаточно успешная борьба разработчиков матриц, и, хотя до полной победы еще далеко, фиолетовую засветку можно спокойно отнести к несущественным - в большинстве случаев - недостаткам.

Единственной действительно хорошо заметной проблемой S-IPS матриц на данный момент является невысокая контрастность - как правило, она составляет всего лишь около 200:1, то есть находится на уровне TN-матрицы среднего класса. На практике, как я уже говорил, это приводит к тому, что вместо черного цвета на мониторе будет наблюдаться темно-серый - и если при работе при дневном освещении это практически не заметно, то при использовании монитора дома вечером, при неярком освещении постоянная подсветка черного фона (а уж тем более в сочетании с характерным фиолетовым оттенком при взгляде чуть сбоку) может несколько разочаровать.

Увы, но по указанным ранее причинам к настоящему моменту IPS-матрицы полностью вытеснены с рынка 17-дюймовых мониторов (за исключением модели Iiyama H430S, по своим характеристикам подходящей только для работы со статичными изображениями - большое время отклика делает ее малопригодной для динамичных игр или работы с видеороликами), так что покупателям, которых не устраивает невысокое качество изображения TN+Film матриц, но все же требуется низкое время отклика, волей-неволей приходится обращать внимание на 19-дюймовые модели. К счастью, среди них S-IPS матрицы достаточно распространены, чтобы не стеснять покупателя в выборе - так, на них базируются весьма распространенные модели LG Flatron L1910S и L1910B, NEC MultiSync LCD1960NXi (не путайте с моделью LCD1960NX, в ней используется другой тип матрицы), Philips Brilliance 190B5 и многие другие.

С точки же зрения целей и задач мониторы на базе S-IPS матриц - единственный разумный выбор для любой сколь-нибудь серьезной работы с цветом. Кроме того, эти матрицы являются наиболее разумным компромиссом между различными требованиями - они обеспечивают отличные углы обзора и достаточно малое время отклика, а потому отлично подойдут людям, выбирающим себе домашний монитор для игр, фильмов и интернета. TN+Film же матрицы, проникшие в последнее время на рынок 19-дюймовых мониторов, несмотря на лучшее время отклика, имеют весьма и весьма скромные углы обзора (всего лишь 140 градусов), а потому для мониторов с большой диагональю их довольно трудно назвать хорошим выбором.

MVA-матрицы

Технология MVA (Multidomain Vertical Alignment) была разработана компанией Fujitsu в 1998 году как компромисс между TN+Film и IPS-матрицами - с одной стороны, эта технология позволила обеспечить полное время отклика 25 мс (что на тот момент было совершенно недостижимо для IPS и труднодостижимо для TN), с другой стороны, MVA-матрицы имеют углы обзора 160...170 градусов, что позволяет им легко превосходить по этому параметру TN и напрямую конкурировать с IPS. Кроме того, технология MVA позволяет получить значительно более высокую контрастность, нежели TN или IPS.

Предшественницей технологии MVA была однодоменная технология VA, также разработанная в Fujitsu двумя годами ранее. Основным ее недостатком являлся маленький угол обзора. Посмотрите на приведенную ниже схему - на ней справа специально изображен не полностью открытый пиксел. Если смотреть на него сверху - все будет как и положено, кристаллы будут расположены относительно глаза под углом 45 градусов, а потому пиксел будет иметь серый цвет; однако, если посмотреть справа, Вы увидите те же самые кристаллы под прямым углом, что соответствует белому цвету, а если посмотреть слева - Вы будете смотреть вдоль кристаллов, что соответствует цвету уже черному.. Таким образом, VA-матрицы имели не просто маленькие углы обзора - конкретные эффекты от увеличения угла обзора еще зависили и от того, в какую сторону пользователь отклоняется от центра экрана.



Решение этой проблемы было найдено в разбиении каждого пиксела на домены, срабатывающие синхронно. Кристаллы в доменах ориентированы по-разному, а потому, с какой бы стороны пользователь ни посмотрел на экран, если кристаллы одного домена будут развернуты так, что будут пропускать свет, то кристаллы соседнего домена окажутся под углом к ним и свет задержат (разумеется, кроме того случая, когда надо отобразить белый цвет - тогда все кристаллы располагаются почти параллельно плоскости матрицы). Как и у IPS-матриц, в выключенном состоянии пиксел не пропускает свет, а потому битые пикселы на MVA-матрицах выглядят черными точками.

В течение нескольких лет аналитики прочили MVA-матрицам светлое будущее и большую часть рынка - TN-матрицы по прогнозам должны были быть вытеснены в нижний сегмент рынка (они изначально были дешевле MVA), дорогие S-IPS матрицы - напротив, в верхний, а на основной части рынка должна была восторжествовать MVA. Этим прогнозам не суждено было сбыться - виной тому, помимо описанного выше эффекта от появления дешевых 16 мс TN-матриц, стала все же сравнительно высокая цена MVA в сочетании с очень маленькой скоростью этих матриц. Нет, я не ошибся - несмотря на многочисленные заявления о великолепном (на тот момент) времени отклика 25 мс, MVA матрицы оказались одними из самых медленных. Хитрость здесь, как и почти во всех случаях с временем отклика, оказалась в методике измерения. Впрочем, смотрите на график:

Столь грустная ситуация наблюдается абсолютно для всех MVA-матриц - с уменьшением разницы между начальным и конечным состояниями пиксела время отклика растет просто катастрофически, делая эти матрицы практически непригодными для динамичных игр - то есть для домашнего применения. Конечно, "пригодность" - это очень субъективное понятие, и кого-то вполне устроит и изображение на MVA, однако не признать, что по этому параметру они объективно уступают как TN, так и IPS-матрицам, нельзя.

Долгое время производители обещали 16-миллисекундные MVA-матрицы, якобы призванные успешно конкурировать с "быстрыми" TN-матрицами, однако и это заявление - не более чем игра на неосведомленности большинства покупателей об особенностях измерения времени отклика. Иначе говоря, с точки зрения среднего покупателя именно указанная цифра полного времени отклика определяет быстродействие матрицы, а потому 25 мс MVA - это плохо, а вот 16 мс MVA - это явно хорошо. На практике же, разумеется, вид графика времени зажигания пиксела на переходах черный-серый ничуть не меняется - с переходом от 25 мс к 16 мс матрицам та же самая кривая лишь опускается немного ниже. Конечно, то, что время переключения с черного на темно-серый снизится с 90 мс до 80 мс, приятно - но по большому счету оно все равно слишком велико, чтобы хоть как-то конкурировать с другими типами матриц. Таким образом, переход с 25 мс на 16 мс MVA, как это ни странно звучит, в первую очередь нужен тем, кто использует монитор для работы с текстом или чертежной графикой, ибо у новых матриц смазывание текста при его плавном перемещении будет заметно меньше. А вот любителям динамичных игр будет намного разумнее выбрать монитор на 25 мс S-IPS матрице, нежели на 16 мс MVA.

Также не очень гладко оказалось у MVA и с цветопередачей. Эти панели дают сочные, яркие цвета, однако из-за особенностей доменной технологии при взгляде точно перпендикулярно экрану многие тонкие оттенки (в первую очередь темные) напрочь теряются, а при небольшом отклонении в сторону - появляются вновь. Производители панелей иногда также упоминают большой цветовой охват, но, как я уже отмечал, это скорее свойства светофильтров и подсветки, нежели матрицы. Таким образом, с точки зрения цветопередачи MVA-матрицы занимают промежуточное положение между IPS и TN - с одной стороны, они значительно лучше TN-матриц по этому параметру, но, с другой стороны, на равных конкурировать с IPS им не дает описанный выше недостаток.

Впрочем, есть у MVA-матриц и несомненные достоинства. Во-первых, это контрастность... впрочем, даже здесь все не так просто. Разговоры о высокой контрастности MVA-матриц велись во времена продвижения этой технологии на рынок, когда для ЖК-монитора даже контрастность 300:1 была очень высокой. Однако с тех пор TN-матрицы совершили серьезный рывок вперед, и неожиданно MVA-матрицы оказались не то что бы не лидерами по сравнению с TN, но фактически на грани поражения. Кроме того, MVA-матрицы, изначально разработанные Fujitsu, в данный момент производят несколько компаний различного уровня - и если у современных матриц Premium MVA от Fujitsu или AU Optronics реальная контрастность составляет порядка 400...600:1, то изделия, скажем, от Chi Mei Optoelectronics (CMO) редко могут похвастаться контрастностью, значительно превышающей 200:1 - иначе говоря, по этому параметру они не просто не лучше TN-матриц, а зачастую даже и хуже, особенно если сравнивать с новыми моделями TN-матриц от крупных производителей, таких, как LG.Philips или Samsung. Таким образом, один только факт, что в мониторе установлена MVA матрица, еще не дает гарантии, что его контрастность окажется на подобающем уровне.

С углами обзора, впрочем, у MVA все действительно в порядке - как и у IPS-матриц, заявленные цифры действительно оказываются "реальными" углами обзора. Иначе говоря, сидя перед монитором на MVA-матрице, заметить какую-либо неравномерность, вызванную недостатком угла обзора, весьма трудно - да и даже при взгляде под достаточно большими углами изображение остается сравнительно контрастным и без сильных искажений цвета (как это наблюдается, например, у TN-матриц с их белым цветом, переходящим при взгляде сбоку в грязно-желтый). Также надо отметить, что и вертикальные углы обзора у MVA-матриц ничуть не хуже горизонтальны. Как видите, матрицы получились достаточно неоднозначными. Пожалуй, лучше всего они подходят для работы с текстом и чертежной графикой - здесь отличные углы обзора и большая контрастность (с учетом написанного выше про матрицы разных производителей и разных лет выпуска) будут как нельзя кстати, а вот цветопередача и время отклика на переходах с черного на серый практически не имеют значения. Также хорошо подойдут мониторы на базе MVA в качестве домашних мониторов для людей, не интересующихся динамичным игрушками - для просмотра фильмов и запуска стратегий (и прочих игр, не критичных к скорости реакции), быстродействия этих матриц вполне достаточно, а глубокий черный цвет (благодаря высокой контрастности) будет весьма кстати людям, часто использующим компьютер вечером или ночью. Если же Вам нужен монитор для работы с цветом или для быстрых игр, то, несмотря на заверения производителей MVA-матриц, намного более разумным выбором будут мониторы на базе S-IPS-матриц. К сожалению, как и в случае с S-IPS-матрицами, с рынка 17-дюймовых мониторов технология MVA вытеснена полностью, так что шанс встретить эти матрицы есть только у покупателей 19-дюймовых моделей. Впрочем, существуют еще и PVA-матрицы, речь о которых пойдет ниже.

Технология PVA - Patterned Vertical Alignment - была разработана компанией Samsung в качестве альтернативы MVA. Отмечу, что такая модель разработки для Samsung не нова - в свое время существовала также технология ACE, фактически аналогичная более привычному IPS. Тем не менее, говорить о том, что PVA есть копия MVA, созданная лишь с целью ухода от лицензионных выплат Fujitsu, неверно - как Вы увидите ниже, параметры и пути развития MVA и PVA матриц различаются достаточно, чтобы можно было говорить о PVA как о самостоятельной технологии.

Тем не менее, структура жидких кристаллов в PVA такая же, как и в MVA - домены с различной ориентацией кристаллов позволяют сохранять нужный цвет практически независимо от угла, под которым пользователь смотрит на монитор. Фактически в последних моделях мониторов от Samsung углы обзора при традиционном их измерении по падению контрастности до 10:1 ограничиваются даже не матрицей, а скорее пластиковой рамкой вокруг экрана.

Увы, но со временем отклика у PVA-матриц существует ровно та же проблема, что и у MVA - оно катастрофически растет при уменьшении разницы между начальным и конечным состояниями пиксела:

Не столь давно компания Samsung выпустила монитор SyncMaster 193P с PVA-матрицей с полным временем отклика 20 мс, однако ситуация с ним такая же, как и с 16 мс MVA-матрицами - матрица действительно стала быстрее предшественницы, но на фоне приведенной выше зависимости времени отклика от разницы между начальным и конечным состоянием пиксела это улучшение малозаметно.

Такая же проблема, как и у MVA, есть и с цветопередачей - при взгляде перпендикулярно экрану матрица "теряет" некоторую часть оттенков, которые вновь появляются при небольшом отклонении вбок.

Зато с чем у PVA лучше, так это с контрастностью. Во-первых, PVA-матрицы производит только Samsung, а потому проблем с разнобоем качества между различными производителями нет и быть не может в принципе. Во-вторых, Samsung весьма активно работает над увеличением контрастности, и эта работа приносит свои плоды - мониторы на PVA-матрицах, (которые также производит в основном Samsung) с контрастностью менее 400:1 являются редким исключением, типичным значением контрастности является 600...800:1, а последние модели - SyncMaster 910N и 910T - продемонстрировали на тестах в нашей лаборатории контрастность, намного превышающую 1000:1 (в одном из режимов на модели 910T калибратор даже не смог измерить уровень черного, благодаря чему контрастность получилась "как будто" бесконечной). В общем и целом, можно сказать, что PVA-матрицы на данный момент являются единственным типом матриц, для которых показатели реальной контрастности в среднем не меньше, а зачастую и больше, чем заявленные производителем. Это фактически единственные на данный момент ЖК-матрицы, способные продемонстрировать действительно глубокий черный цвет.

Иначе говоря, можно сказать, что PVA-матрицы являются улучшенным вариантом MVA - не имея каких-либо недостатков, кроме уже имеющихся и у MVA, они демонстрируют намного более высокую контрастность и имеют значительно более предсказуемое качество изготовления благодаря производству на заводах только одной компании. Таким образом, PVA-матрицы имеют те же предназначения и противопоказания, что и MVA - они отлично подходят для работы с чертежным текстом и графикой, хорошо подходят для просмотра фильмов и малоподвижных игр, однако будут далеко не лучшим выбором для динамичных игр или работы с цветом. Большим плюсом PVA-матриц является также то, что Samsung выпускает линейку 17-дюймовых мониторов на их базе - и они являются фактически единственным выбором для желающих приобрести 17-дюймовый монитор не на TN-матрице.

2.3 Система отображения информации на основе плазменых панелей

Принцип работы плазменной панели

Принцип работы плазменной панели состоит в управляемом холодном разряде разреженного газа (ксенона или неона), находящегося в ионизированном состоянии (холодная плазма). Рабочим элементом (пикселем), формирующим отдельную точку изображения, является группа из трех субпикселей, ответственных за три основных цвета соответственно. Каждый субпиксель представляет собой отдельную микрокамеру, на стенках которой находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов [см. рис. 3.2]. Пиксели находятся в точках пересечения прозрачных управляющих хром-медь-хромовых электродов, образующих прямоугольную сетку.



Для того чтобы "зажечь" пиксель происходит приблизительно следующее. На два ортогональных друг другу питающий и управляющий электроды, в точке пересечения которых находится нужный пиксель, подается высокое управляющее переменное напряжение прямоугольной формы. Газ в ячейке отдает большую часть своих валентных электронов, и переходит в состояние плазмы. Ионы и электроны попеременно собираются у электродов по разные стороны камеры, в зависимости от фазы управляющего напряжения. Для "поджига" на сканирующий электрод, подается импульс, одноименные потенциалы складываются, вектор электростатического поля удваивает свою величину. Происходит разряд - часть заряженных ионов отдает энергию в виде излучения квантов света в ультрафиолетовом диапазоне (в зависимости от газа). В свою очередь флюоресцирующее покрытие, находясь в зоне разряда, начинает излучать свет в видимом диапазоне, который и воспринимает наблюдатель. 97% ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом. Яркость свечения люминофора определяется величиной управляющего напряжения.

Сравнение с другими видами мониторов. Достоинства и недостатки.

Высокая яркость (до 500 кд/м2) и контрастность (до 400:1) наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов (Для сравнения: у професионального ЭЛТ-монитора яркость равна приблизительно 350, а у телевизора - от 200 до 270 кд/м2 при контрастности от 150:1 до 200:1). Высокая четкость изображения сохраняется на всей рабочей поверхности экрана. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым увидеть нормальное изображение на плазменных мониторах существенно больше, чем у ЖК-мониторов.

К тому же плазменные панели не создают магнитных полей (что служит гарантией их безвредности для здоровья), не страдают от вибрации, как ЭЛТ-мониторы, а их небольшое время регенерации позволяет использовать их для отображения видео- и телесигнала. Отсутствие искажений и проблем сведения электронных лучей и их фокусировки присуще всем плоскопанельным дисплеям. Необходимо отметить и стойкость PDP-мониторов к электромагнитным полям, что позволяет использовать их в промышленных условиях - даже мощный магнит, помещенный рядом с таким дисплеем, никак не повлияет на качество изображения. В домашних же условиях на монитор можно поставить любые колонки, не опасаясь возникновения цветных пятен на экране.

Главными недостатками такого типа мониторов является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме этого, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким, поэтому срок службы плазменных мониторов ограничен 10000 часами (это около 5 лет при офисном использовании). Из-за этих ограничений, такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, т.е. там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации. Однако есть все основания предполагать, что в скором времени существующие технологические ограничения будут преодолены, а при снижении стоимости, такой тип устройств может с успехом применяться в качестве телевизионных экранов или мониторов для компьютеров.

Неплохие перспективы PDP связывают с относительно низкими требованиями к производственным условиям; в отличие от TFT-матриц PDP-экраны можно изготовлять в условиях низких температур методом прямой печати.

Практически каждый производитель плазменных панелей добавляет к классической технологии некоторые собственные ноу-хау, улучшающие цветопередачу, контрастность и управляемость. В частности, NEC предлагает технологию капсулированного цветового фильтра (CCF), отсекающего ненужные цвета, и методику повышения контрастности за счет отделения пикселей друг от друга черными полосами (такая же технология используется Pioneer). В мониторах Pioneer также используются технология Enhanced Cell Structure, суть которой - в увеличении площади люминофорного пятна, и новая химическая формула голубого люминофора, который дает более яркое свечение, и соответственно повышает контрастность. Компания Samsung разработала конструкцию монитора повышенной управляемости - панель разделена на 44 участка, каждый из которых имеет собственный электронный блок управления.

Компании Sony, Sharp и Philips совместно разрабатывают технологию PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), которая должна соединить в себе преимущества плазменных и LCD экранов с активной матрицей. Дисплеи, созданные на основе данной технологии, сочетают в себе преимущества жидких кристаллов (яркость и сочность цветов, контрастность) с большим углом видимости и высокой скоростью обновления плазменных панелей. В качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это означает непревзойденную управляемость и качество изображения. Первые образцы на основе технологии PALC появились в 1998 году.



2.4 Система отображения информации на основе светодиодных дисплеев

Яркие светодиоды красного, оранжевого и желтого свечения, а также синие, зеленые и белые светодиоды широко применяются в светотехнике для автомобиля, в светофорах и активных дорожных знаках, световой рекламе, полноцветных светодиодных дисплеях и панелях, мобильных телефонах, архитектурной подсветке, в качестве средств индикации и т.д. Более того, сверхяркие светодиоды начали вытеснять обычные лампы накаливания и галогеновые лампы. В настоящее время мощные белые светодиоды, используемые для задач освещения, по объему потребления составляют значительную часть от общего потребления ярких светодиодов.

В таблицах светодиодов приняты следующие сокращения цветов:

R-красный,

G-зеленый,

R/G, R/Y, Y/G-двухцветный,

B-синий, Y-желтый,

O-оранжевый,

W-белый.

Светодиодные экраны, единственное на данный момент видеооборудование способное показывать информацию в большом формате и при любом освещении, как на улице, так и в закрытом помещении. Современные светодиодные технологии позволяют использовать светодиодные экраны и световое табло как на улице в качестве рекламных носителей, так и в помещении, как высококлассный источник изображения, который по своим техническим параметрам превосходят плазму, LCD панели и видеопроекционное оборудование, по контрастности и по яркости и углу обзора. А самым уникальным свойством светодиодных экранов является возможность создания сплошных больших видеоэкранов и видеотабло, без стыков и так называемых “швов”.

Особое распространение светодиодные экраны получили аэропортах, вокзалах, банках в качестве табло-оповещения.

Производство светодиодных экранов - технологический процесс, который требует внимательного подхода на всех этапах изготовления светодиодных экранов. Изготовление светодиодных табло различной конфигурации позволяет найти нестандартные подходы к любой задаче и получить уникальный продукт, способный привлечь внимание широкой аудитории.

Светодиодные экраны могут быть как стационарными, так и мобильными (установленными на передвижной платформе). Тем самым использование светодиодных экранов становиться более привлекательным.

Несколько светодиодных дисплеев или информационных табло можно объединить в единую информационную систему. Для этого подключают центральный компьютер со специальным программным обеспечением. Оператор вводит необходимую информацию в компьютер, который "рассылает" её на нужные электронные информационные табло.

Ш Широкий диапазон рабочих температур (от -40 до +60 град. C)

Ш Высокие яркость и контрастность и качество полноцветного изображения;

Ш Модульная конструкция экранов и возможность «наращивания» видеоэкранов (увеличения размеров и разрешения);

Ш Высокая надежность и долговечность (не менее 50 000 часов);

Ш Низкое энергопотребление (по сравнению с видеоэкранами на основе других технологий);

Ш Возможность объединения видеоэкранов в сеть и управления ими из единого центра;

Ш При выгорании какого-то пиксела не требуется замена всего видеоэкрана, а только сгоревшего светодиода;

Ш Большой угол обзора, то есть возможен просмотр практически с любого угла.

2.5 Система отображения информации на основе сенсорных экранов

Сенсорные экраны все шире используются на производстве и в повседневной жизни. Они нашли применение в электронных киосках, банкоматах, платежных терминалах, на предприятиях в системах автоматизации. Сенсорные экраны позволяют людям легко взаимодействовать с различным оборудованием и устройствами. Использование классической рабочей станции часто становится неоправданным из-за увеличенных габаритов и массы, а также значительной стоимости. К тому же, как правило, в подобных задачах большинство функций рабочих станций остаются невостребованными. В таких ситуациях использование компактных панелей оператора с сенсорным экраном является наилучшим решением задачи отображения информации и управления.

Ноутбук с сенсорным экраном.

Достоинства и недостатки в карманных устройствах.

Достоинства.

- Простота интерфейса.

- В аппарате могут сочетаться небольшие размеры и крупный экран.

- Быстрый набор в спокойной обстановке.

- Серьёзно расширяются мультимедийные возможности аппарата.

Недостатки.

- Нет тактильной отдачи -- сложно работать в условиях тряски. К тому же, невозможен слепой набор.

- Приходится либо занимать две руки (одну устройством, вторую пером), либо делать крупные, пригодные для нажатия пальцем элементы интерфейса, нивелируя преимущества большого экрана.

- Высокое энергопотребление.

- Без специальных покрытий отпечатки пальцев могут мешать пользователю.

- Особо тонкие модели экранов даже при незначительном повреждении рискуют быть растресканными или вообще разбитыми.

Достоинства и недостатки в стационарных устройствах.

Достоинства.

В информационных и торговых автоматах, операторских панелях и прочих устройствах, в которых нет активного ввода, сенсорные экраны зарекомендовали себя как очень удобный способ взаимодействия человека с машиной. Достоинства:

- Повышенная надёжность.

- Устойчивость к жёстким внешним воздействиям (включая вандализм), пыле- и влагозащищённость.

- Интуитивно понятный интерфейс.

Недостатки.

- (Для экранов, реагирующих на пальцы). Нет тактильной отдачи.

- Работая с вертикальным экраном, пользователь вынужден держать руку на весу. Поэтому вертикальные экраны пригодны только для эпизодического использования наподобие банкоматов.

- На горизонтальном экране руки загораживают обзор.

- Даже с острым пером параллакс ограничивает точность позиционирования действий оператора на сенсорных экранах без курсора. В то же время, использование курсора создаёт оператору дополнительные сложности, уменьшая эргономичность.

- Без специальных покрытий отпечатки пальцев могут мешать пользователю.

Эти недостатки не позволяют использовать только сенсорный экран в устройствах, с которыми человек работает часами. Впрочем, в грамотно спроектированном устройстве сенсорный экран может быть не единственным устройством ввода -- например, на рабочем месте кассира сенсорный экран может применяться для быстрого выбора товара, а клавиатура -- для ввода цифр.

Принцип работы сенсорных экранов.

Существует множество разных видов сенсорных экранов, которые работают на разных физических принципах.

Резистивные сенсорные экраны.

Четырехпроводной экран.

Резистивный сенсорный экран состоит из стеклянной панели и гибкой пластиковой мембраны. И на панель, и на мембрану нанесено резистивное покрытие. Пространство между стеклом и мембраной заполнено микроизоляторами, которые равномерно распределены по активной области экрана и надёжно изолируют проводящие поверхности. Когда на экран нажимают, панель и мембрана замыкаются, и контроллер с помощью аналогово-цифрового преобразователя регистрирует изменение сопротивления и преобразует его в координаты прикосновения (X и Y). В общих чертах алгоритм считывания таков:

1) На верхний электрод подаётся напряжение +5В, нижний заземляется. Левый с правым соединяются накоротко и проверяется напряжение на них. Это напряжение соответствует Y-координате экрана.

2) Аналогично на левый и правый электрод подаётся +5В и «земля», с верхнего и нижнего считывается X-координата.

Существуют также восьмипроводные сенсорные экраны. Они улучшают точность отслеживания, но не повышают надёжности.

Принцип действия 4-проводного резистивного сенсорного экрана.

Пятипроводной экран

Пятипроводной экран более надёжен за счёт того, что резистивное покрытие на мембране заменено проводящим (5-проводной экран продолжает работать даже с прорезанной мембраной). На заднем стекле нанесено резистивное покрытие с четырьмя электродами по углам.

Изначально все четыре электрода заземлены, а мембрана «подтянута» резистором к +5В. Уровень напряжения на мембране постоянно отслеживается аналогово-цифровым преобразователем. Когда ничто не касается сенсорного экрана, напряжение равно 5 В.

Как только на экран нажимают, микропроцессор улавливает изменение напряжения мембраны и начинает вычислять координаты касания следующим образом:

1) На два правых электрода подаётся напряжение +5В, левые заземляются. Напряжение на экране соответствует X-координате.

2) Y-координата считывается подключением к +5В обоих верхних электродов и к «земле» обоих нижних.

Принцип действия 5-проводного резистивного сенсорного экрана.

Особенности.

Резистивные сенсорные экраны дёшевы и обладают максимальной стойкостью к загрязнению. Резистивные экраны реагируют на прикосновение любым гладким твёрдым предметом: рукой (голой или в перчатке), пером, кредитной картой, тупым концом скальпеля. Их используют везде, где вандализм и низкие температуры полностью исключены: для автоматизации промышленных процессов, в медицине, в сфере обслуживания (POS-терминалы), в персональной электронике (КПК). Лучшие образцы обеспечивают точность в 4096Ч4096 пикселей.

Недостатками резистивных экранов являются низкое светопропускание (не более 85 % для 5-проводных моделей и ещё более низкое для 4-проводных), низкая долговечность (не более 35 млн нажатий в одну точку) и недостаточная вандалоустойчивость (плёнку легко разрезать).

Матричные сенсорные экраны

Конструкция и принцип работы

Конструкция аналогична резистивной, но упрощена до предела. На стекло нанесены горизонтальные проводники, на мембрану -- вертикальные.

При прикосновении к экрану проводники соприкасаются. Контроллер определяет, какие проводники замкнулись, и передаёт в микропроцессор соответствующие координаты.

Особенности.

Имеют очень низкую точность. Элементы интерфейса приходится специально располагать с учётом клеток матричного экрана. Единственное достоинство -- простота, дешевизна и неприхотливость. Обычно матричные экраны опрашиваются по строкам (аналогично матрице кнопок); это позволяет наладить мультитач. Постепенно заменяются резистивными.

Ёмкостные сенсорные экраны.

Конструкция и принцип работы.

Принцип действия ёмкостного сенсорного экрана

Ёмкостный (или поверхностно-ёмкостный) экран использует тот факт, что предмет большой ёмкости проводит переменный ток.

Ёмкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом (обычно применяется сплав оксида индия и оксида олова). Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение (одинаковое для всех углов). При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока. При этом чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырёх углах регистрируется датчиками и передаётся в контроллер, вычисляющий координаты точки касания.

В более ранних моделях ёмкостных экранов применялся постоянный ток -- это упрощает конструкцию, но при плохом контакте пользователя с землёй приводит к сбоям.

Особенности.

Ёмкостные сенсорные экраны надёжны (порядка 200 млн нажатий), не пропускают жидкости и отлично терпят непроводящие загрязнения. Прозрачность на уровне 90 %. Впрочем, проводящее покрытие всё ещё уязвимо. Поэтому ёмкостные экраны широко применяются в автоматах, установленных в охраняемом помещении. Не реагируют на руку в перчатке.

Мультитач невозможен -- четырьмя замерами тока нельзя зафиксировать две и более точки утечки.

Проекционно-ёмкостные сенсорные экраны.

Конструкция и принцип работы.

Принцип действия проекционно-ёмкостного сенсорного экрана

На внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор; электроника измеряет ёмкость этого конденсатора (подаёт импульс тока и измеряет напряжение).

Особенности.

Прозрачность таких экранов до 90 %, температурный диапазон чрезвычайно широк. Очень долговечны (узкое место -- сложная электроника, обрабатывающая нажатия). На ПЁЭ может применяться стекло толщиной вплоть до 18 мм, что приводит к крайней вандалоустойчивости. На непроводящие загрязнения не реагируют, проводящие легко подавляются программными методами. Поэтому проекционно-ёмкостные сенсорные экраны применяются в автоматах, устанавливаемых на улице. Многие модели реагируют на руку в перчатке. В современных моделях конструкторы добились очень высокой точности -- правда, вандалоустойчивые исполнения менее точны.

ПЁЭ реагируют даже на приближение руки -- порог срабатывания устанавливается программно. Отличают нажатие рукой от нажатия проводящим пером. В некоторых моделях поддерживается мультитач. Поэтому такая технология применяется в тачпадах и мультитач-экранах.

Стоит заметить, что из-за различий в терминологии часто путают поверхностно-и проекционно-ёмкостные экраны. По классификации, применённой в данной статье, экран iPhone является проекционно-ёмкостным.

Сенсорные экраны на поверхностно-акустических волнах.

Конструкция и принцип работы.

Экран представляет собой стеклянную панель с пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП), находящимися по углам. По краям панели находятся отражающие и принимающие датчики. Принцип действия такого экрана заключается в следующем. Специальный контроллер формирует высокочастотный электрический сигнал и посылает его на ПЭП. ПЭП преобразует этот сигнал в ПАВ, а отражающие датчики его соответственно отражают. Эти отражённые волны принимаются соответствующими датчиками и посылаются на ПЭП. ПЭП, в свою очередь принимают отражённые волны и преобразовывают их в электрический сигнал, который затем анализируется с помощью контроллера. При касании экрана пальцем часть энергии акустических волн поглощается. Приёмники фиксируют это изменение, а микроконтроллер вычисляет положение точки касания. Реагирует на касание предметом, способным поглотить волну (палец, рука в перчатке, пористая резина).

Особенности.

Главным достоинством экрана на поверхностных акустических волнах (ПАВ) является возможность отслеживать не только координаты точки, но и силу нажатия, благодаря тому, что степень поглощения акустических волн зависит от величины давления в точке касания. Данное устройство имеет очень высокую прозрачность, так как свет от отображающего прибора проходит через стекло, не содержащее резистивных или проводящих покрытий. В некоторых случаях для борьбы с бликами стекло вообще не используется, а излучатели, приёмники и отражатели крепятся непосредственно к экрану отображающего устройства. Несмотря на сложность конструкции, эти экраны довольно долговечны. По заявлению, например, тайваньской фирмы GeneralTouch, они выдерживают до 50 млн касаний в одной точке, что превышает ресурс 5-проводного резистивного экрана. Экраны на ПАВ применяются в основном в игровых автоматах, в охраняемых справочных системах и образовательных учреждениях.

Главным недостатком экрана на ПУСК являются сбои в работе при наличии вибрации или при воздействии акустическими шумами, а также при загрязнении экрана. Любой посторонний предмет, размещённый на экране (например, жевательная резинка), полностью блокирует его работу. Кроме того, данная технология требует касания предметом, который обязательно поглощает акустические волны, -- то есть, например, пластиковая банковская карточка в данном случае неприменима.

Точность этих экранов выше, чем матричных, но ниже, чем традиционных ёмкостных. Для рисования и ввода текста они, как правило, не используются.

Сетка инфракрасных лучей.

Принцип работы инфракрасной сенсорной панели прост -- сетка, сформированная горизонтальными и вертикальными инфракрасными лучами, прерывается при касании к монитору любым предметом. Контроллер определяет место, в котором луч был прерван.

Особенности.

Инфракрасные сенсорные экраны боятся загрязнений и поэтому применяются там, где важно качество изображения. Из-за простоты и ремонтопригодности схема популярна у военных. Данный тип экрана применется в мобильных телефонах компании Neonode.

Оптические сенсорные экраны.

Стеклянная панель снабжена инфракрасной подсветкой. На границе «стекло-воздух» получается полное внутреннее отражение, на границе «стекло -- посторонний предмет» свет рассеивается. Остаётся заснять картину рассеяния, для этого существуют две технологии:

1)В проекционных экранах рядом с проектором ставится камера. Так устроен, например, Microsoft Surface.

2)Либо светочувствительным делают дополнительный четвёртый субпиксель ЖК-экрана.

Особенности.

Позволяют отличить нажатия рукой от нажатий какими-либо предметами, есть мультитач. Такая технология позволяет делать сколь угодно большие «сенсорные» поверхности, вплоть до классной доски.

Тензометрические сенсорные экраны.

Реагируют на деформацию экрана. Точность тензометрических экранов невелика, зато они отлично выдерживают вандализм. Применение аналогично проекционно-ёмкостным: банкоматы, билетные автоматы и прочие устройства, расположенные на улице.

Индукционные сенсорные экраны

Индукционный сенсорный экран -- это графический планшет со встроенным экраном. Такие экраны реагируют только на специальное перо.

Применяются, когда требуется реакция именно на нажатия пером (а не рукой): художественные планшеты класса high-end, некоторые модели планшетных ПК.



2.6 Система отображения информации на основе электролюминесцентной панели

Другое название - светящаяся панель, светобумага, el панель, светопанель.

Электролюминесцентная панель - это источник равномерного света плоский и сверхтонкий. Цвет свечения может быть разным и зависит от светофильтра, нанесенного на поверхность люминофора. Самый яркий свет - зелено-голубой или неоновый. Для подсветки используется белый свет.

Конструкция.

Конструкция электролюминесцентной панели - это конденсатор с двумя проводящими поверхностями (светоиспускающий слой люминофора) с диэлектрическим слоем между ними. Светобумага начинает светиться, когда к двум проводящим слоям подают переменное напряжение. В тот момент, когда прикладывается напряжение к проводящим областям, возникает электрическое поле, пронизывающее слои люминофора и диэлектрика.

Толщина это одно из самых больших преимуществ электролюминесцентной панели, и она составляет всего 1.8 мм.

Электролюминесцентные панели представляют собой листы полностью покрытые защитной ПВХ оболочкой, не боятся пыли, влаги и т.п.. С обратной стороны установлены контакты питания. Имеют стандартные размеры (А5, А4, А3, А2, А1…), либо изготавливаются под определенный размер заказчика.

Электролюминесцентная панель используется для подсветки изображения нанесенного на прозрачную пленку. В итоге получается картинка по качеству и яркости изображения неотличимая от картинки, полученной с экрана монитора. Для большего привлечения внимания - можно сделать мерцающий свет.

Преимущества светобумаги:

- Легкая и тонкая

- Свечение всей поверхности с высокой равномерностью свечения

- Гибкая и может быть расположена на сложных поверхностях

- Холодный источник света без ультрафиолетового излучения

- Низкий ток потребления

- Хорошая виброустойчивость и защита от влаги

- Разумная цена

Характеристики.

Не уступая по яркости свечения стандартным ламповым световым коробам, электролюминесцентные панели в несколько раз экономичнее. Один квадратный дециметр свечения панели потребляет всего 0,28Вт обеспечивая при этом яркость свечения более 1000 LUX! Во время работы панель не нагревается. Электролюминесцентная панель имеет равномерное и яркое свечение по всей поверхности.

Срок службы электролюминесцентной панели, а также высокие технические параметры, позволяют использовать электролюминесцентную панель в течении 12 000 часов непрерывной работы. При этом можно задать режим мерцания, что значительно продлевает срок ее службы.

ЦВЕТ: синий, белый, красный, зеленый, желтый, и т.д. Максимальная ширина панелей не может превышать 80 см. Максимальная длина панелей фактически не ограничена.

ВЕС ПАНЕЛИ: Вес панели нужного размера, Вы можете подсчитать на примере того, что панель размером 0.5 кв.м. имеет вес 750 грамм.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ: Режимы работы позволяют включать, выключать панель, а также задавать режим мигания, при котором срок службы панели увеличивается до 20%.

ПИТАНИЕ: В зависимости от размера, электролюминесцентная панель может работать от различных источников питания (батарейка ААА, 12V, 110V, 220V, 250V)

ГИБКОСТЬ: Электролюминесцентную панель можно изгибать в различной плоскости, а также оборачивать колонны.

СТОЙКОСТЬ К ТЕМПЕРАТУРНЫМ ПЕРЕПАДАМ. Электролюминесцентную панель можно использовать при температуре от -40 до +50 градусов. При наружном применении, обязательным является условие приобретения специального блока питания для пониженных температур.

Способы применения.

Способы применения электролюминесцентной панели еще до конца все не обозначены, но в наружной рекламе уже есть направления, в которых наша панель активно используется. Прежде всего, это конечно же организация новых рекламных мест под сдачу в аренду рекламодателям. Электролюминесцентную панель можно наклеить на стекла, подвесить на тоненьких невидимых лесочках к потолку, обернуть вокруг колонны, сделать световым носителем в виде флажка. Рекламодатели всегда интересуются новинками, потому, что понимают - новинки привлекают внимание. Маленькая электролюминесцентная панель, наклеенная на стекло кассы автозаправочной станции, прямо над окошком, может иметь огромную рекламную привлекательность, но несопоставима по цене аренды с любым световым коробом в сторону удешевления.

Панели отлично адаптированы к агрессивной городской среде. Еще один вариант использования - изготовление больших настенных панно. Только теперь такое панно будет завораживать своими светодинамическими эффектами всех, кто будет его наблюдать. Во-первых, большие световые панно (с внутренней подсветкой) было попросту невозможно изготовить. Теперь - без проблем, да еще и с возможностью светодинамики. Электролюминесцентные панели работают также и от бортовой электрической сети автомобиля. Это дает отличные возможности для использования их как эффективнейший рекламоноситель на транспорт.

Монтаж.

Монтаж панели на любую поверхность (меню в ресторане, информационная табличка, ценники в магазинах, витрины, реклама в метро и т.д. и т.п.) элементарно осуществляется с помощью двусторонней клеящей ленты или клея. При этом панель нельзя заламывать, резать и нарушать ее целостность. Панель подходит для внутреннего и наружного применения (при условии размещения блока питания внутри помещения и дополнительной герметизации поверхности панели) при температуре окружающей среды от -50 до +60 градусов и не боится кратковременного попадания влаги. Электропитание панели может осуществляться от 6V (при площади панели А5), 12V (при площади панели до А3) и 220V (при любой площади).

Анимация.

Но самой главной уникальной особенностью и преимуществом электролюминесцентных панелей над стандартными световыми панелями является то, что технология электролюминесцентных панелей позволяет изготавливать анимационные изображения, в которых отдельные элементы рисунка или надписи могут загораться в определенной последовательности. Аналогов данной технологии в настоящее время не существует! Многолетние исследования показали, что эффект анимации является одним из самых продуктивным способом привлечения внимания. Именно этого эффекта позволяют добиться предлагаемые нами анимационные электролюминесцентные панели. На панель можно наносить различную информацию полиграфическим способом (используя сольвентные чернила с УФ-защитой) или при помощи самоклеящейся пленки. Подключенная к обыкновенной электрической розетке в 220В через инвертор такая панель ярко светится, обеспечивая при этом непрерывную заднюю подсветку прикрепленного к ней рекламного постера или распечатки. Кроме этого, меняя нанесенную информацию, панель можно использовать неоднократно, что дает возможность организации новых рекламных мест для последующей сдачи в аренду. По индивидуальным заказам возможно изготовление белых электролюминесцентных панелей нестандартных размеров (в форме букв, геометрических фигур, логотипов и т.д.) и электролюминесцентных панелей с многоцветными изображениями в соответствии с эскизами и размерами заказчика и с эффектом анимации каждого элемента рисунка в отдельности. В таких панелях возможно задавать очередность включения фрагментов рекламного плаката, что позволяет делать акцент на определенных его элементах (логотип, слоган, упаковка и т.д.). Управление очередностью свечения осуществляется специальным блоком-инвертором, при этом один блок позволяет включать от 6 различных режимов анимации рисунка. Максимальная площадь панели, которую может «освещать» один блок составляет 60 см на 100 см. Для изготовления анимационных электролюминесцентных панелей по индивидуальным эскизам необходимо предоставить по электронной почте полностью готовое изображение с указанием точных размеров, а также анимационный рисунок.

Срок изготовления панелей составляет до 1,5 мес.

В процессе изготовления, можно добиться следующих эффектов:

- Поочередность свечения

- Яркость свечения

- Режим затухания

- Озвучивание

- Интерактивность (реагирование на звук!)

Благодаря этой системе, Вы получаете элегантную, тонкую, и простую в установке световую рекламу, которая не будет терять своих качеств и в светлое время суток.