Текст книги "The Ebook. Книга об электронных книгах"

Типы экранов

С момента появления различных дисплеев человек получил дополнительную и эффективную форму взаимодействия с электронными приборами. В момент зарождения компьютеров очень часто использовались распечатки на бумаге, чтобы оценить результат математического счета машины. Программисты могут заметить, что функция print() используется до сих пор как универсальная процедура вывода любой информации и не только на принтер, но и на монитор компьютера. Экраны стали новой формой «печати информации». Её «отображения», если говорить современным языком. Они делают это наглядно, экономично и эффективно, в отличие от дорогих отпечатков и медлительных принтеров. Дисплеи облегчили понимание происходящих математических процессов и расширили возможности компьютеров за счёт появления специальных интерфейсов и программ. Экраны различных размеров позволяют создавать новые компьютеризированные продукты в любой области. Они хорошо прижились в электронных часах, в телевизорах и конечно, без них никогда не появились бы электронные книги, как особая и современная форма чтения.

Человек при взаимодействии с компьютером воспринимает экран как само устройство. Некоторые пользователи очеловечивают машины посредством общения с экраном, а не с его клавиатурой или через перешёптывание с процессором на материнской плате.

Планшетные компьютеры или сенсорные смартфоны фактически не имеют ничего другого, кроме экрана, чтобы взаимодействовать с пользователем. В таких устройствах экран становится атрибутом качества всего продукта. Аналогично можно сказать практически о любой моноблочной системе, вне зависимости от её мобильности и принадлежности.

Дисплеи, в разной степени, являются самым хрупким элементом электронных устройств. Экраны защищают крепким прозрачным стеклом или пластиком. Дополнительную безопасность можно гарантировать за счёт использования чехлов и обложек. Но самый эффективный способ защиты – аккуратная эксплуатация и бережное хранение (транспортировка).

Наиболее правильное название – «дисплей», так как использование слова «экран» зависит от контекста сказанного и имеет несколько значений. Слово может использоваться в значении «огораживание» чего либо, а не только как «экран устройства» или «монитора».

Экран является очень важной частью конструкции электронных приборов. Он формирует общее впечатление. Мало того, выбор устройства очень часто подразумевает особые возможности, напрямую связанные с дисплеем. Скорость и работоспособность электронного продукта зачастую воспринимается через вывод конечной информации на экран.

Тип и конструкция экрана способны влиять на здоровье человека. Это напрямую связано со зрением, через повышение утомляемости и неестественные условия внешнего освещения поверхности дисплея.

Экраны можно разделить на два основных типа: имеющие собственный источник подсветки, который установлен под рабочей поверхностью и, напротив, не имеющие подсветки, использующие для освещения экрана внешний источник света, или имеющие встроенную подсветку, но конструктивно расположенную над поверхностью экрана. Частота мерцания экрана влияет не только на чёткость изображения, но в любом случае влияет на здоровье глаз. Чем выше частота развёртки дисплея, тем менее вредным считается сам электронный прибор. Хотя такое определение условно и зависит от многих других факторов.

Любое изображение – это «электромагнитные волны» определённой частоты или длины волны, состоящие из «видимого света» и напротив, невидимого человеческому глазу диапазона волн. Человек оценивает качество изображения только в пределах видимого диапазона. Так как свет состоит из волн, имеет смысл использовать термин «излучение», которое напрямую связано с температурой и интенсивностью свечения, что в свою очередь дополнительно влияет на здоровье и не только глаз. Разработчики современных приборов постоянно улучшают безопасность экранов, что позволяет использовать их более продолжительное время для работы или отдыха.

Надо запомнить и понимать, что не бывает на 100 % «безопасных для зрения экранов». Очень часто подобный термин используется в качестве «маркетингового хода», то есть, подобная информация рассчитана на то, чтобы продать электронный продукт с дополнительной выгодой. В любом случае термин следует воспринимать таким образом, что какой-то конкретный тип монитора более безопасен в сравнении, с чем-либо другим. И важно понимать, с чем именно, иначе потребитель воспринимает экран, его тип и производителя, как единственно верные решения.

Бумагоподобные экраны сравнивают со светящимися TFT дисплеями. Бумагоподобный экран, который не мерцает, не светится, имеет максимальный угол обзора – считается более «безопасным для зрения и здоровья». Очень часто этот термин в рекламных целях преобразуется в некие «целебные свойства», что неверно по определению, так как экраны не могут быть лекарственным средством или панацеей для сохранения и тем более для улучшения здоровья.

Более правильная позиция по отношению к бумагоподобным экранам должна быть такой, что они «естественны для зрения», а «не целебны». Глаз воспринимает информацию лучше в отражённом свете, чем в светящемся, и подразумевать надо «направление света». Но так же надо осознавать, что глаз все равно утомляется от рабочего напряжения и надо придавать отдыху соответствующее значение.

До начала 90-х годов XX века работа с компьютерным монитором признавалась как труд на «вредном производстве». Ограничивалось рабочее время до 4–6 часов, выдавалось так называемое «молоко за вредность». Со временем эта норма была утрачена из рабочего контракта, но добавились очередные глупости кадровиков, такие как «стрессоустойчивость» и «ненормированное рабочее время». Все это привело к тому, что за последние 20 лет «компьютеризированные нации» начали стремительно терять зрение. Молодёжь до 20 лет чаще получает зависимость от очков, хотя далеко не всегда это связано с генетической наследственностью их родителей.

В современное время, экраны устройств делятся на несколько типов: работающие в отражённом свете и светящиеся. Легче это представить как конструктивно прозрачные и непрозрачные основы экранов.

Основные типы экранов: бумагоподобные и TFT дисплеи. Каждый из этих типов может быть с подсветкой и без неё, хотя конструктивно это выполнено по-разному.

К «бумагоподобным экранам» имеет смысл относить только те конструкции, которые подражают настоящей бумаге. Как правило, это светлая основа, обычно белая, с тёмным, обычно чёрным, изображением текста или иллюстраций. Экраны этого типа имеют труднопроизносимый, но технически точный термин – «электрофоретический экран» за счёт использования явления «электрофореза».

Экраны этого типа имеют непрозрачную основу, обычно стеклянную, поверх которой располагается рабочий слой, хотя постоянно идут разработки пластиковых и металлизированных конструкций, где используется соответствующая подложка.

Ввиду того, что основа непрозрачна, экраны долгое время не были оснащены встроенной подсветкой, которая может быть только поверх рабочей поверхности.

Основная масса бумагоподобных экранов создаётся на стеклянной основе и не используется защитное стекло. Устройства с таким типом экрана требуют аккуратного обращения. Они по-настоящему хрупкие! Интерес к экранам окупается максимальным углом обзора, отсутствием мерцания изображения и снижением расхода электроэнергии для работы устройств. Подобное не говорит о том, что все устройства работают одинаково долго и имеют сравнительно схожий контраст изображения. Во многом это зависит от разработчиков конструкций. Следует лишь знать, что расход энергии самими экранами происходит только в момент смены изображения. Все остальное время изображение на экране сохраняется статически и на это даже не повлияет отключённый от устройства аккумулятор. В таком положении и при идеальных условиях, изображение сохранится на экране в течение нескольких месяцев.

Пользователи, которые впервые перешли на бумагоподобные устройства, по инерции испытывают дискомфорт и пытаются экономить заряд устройства даже при небольших паузах во время чтения. Устройства не боятся длительной работы, в них не выгорают пикселы, они не расходуют дополнительной энергии. К этому имеет смысл привыкнуть и нет повода об этом беспокоиться.

Самые известные производители бумагоподобных экранов – E-Ink, SiPix, LG Display, O-Paper, Plastic Logic.

C этим типом экранов ассоциируется продукция компании E-Ink, которая, будучи ещё только производителем, приобрела разработчика экранов и стала самым крупным их поставщиком на рынке. Со временем компания-производитель «PVI» переименована в «E-Ink Holdings Inc.», стала ещё и разработчиком последующих поколений конструкций. Сейчас в арсенале компании не только черно-белые, но и цветные дисплеи первого и второго поколений.

Продукция компании LG Display часто и по привычке именуется «E-Ink», хотя бренд принадлежит другой компании. Сам производитель называет свои экраны никак иначе, как аббревиатурой EPD, что подразумевает «electronic paper displays», иначе говоря «электронная бумага». Так как это общий термин, то его использование как раз и заменяют на «E-Ink», что ассоциируется со всеми бумагоподобными экранами.

SiPix разработала аналогичную конструкцию дисплеев с точностью «всё наоборот» для патентной чистоты. По каким-то причинам она не смогла стать заметным игроком на рынке и со временем её приобрела E-Ink, тем самым ликвидировавшая пробелы в патентах и получившая некоторые отличительные наработки компании.

Кроме перечисленных компаний на свет появляются дисплеи компании O-Paper. Она создаёт экраны в нетрадиционных размерах. Компания E-Ink активно судится с этим производителем за нарушение некоторых патентов. В Германии E-Ink выдвинула свои претензии компании Trekstor, которая использовала в устройстве экраны O-Paper или сокращено OED. В России, компания teXet начала первой использовать продукцию компании O-Paper.

К сожалению, бумагоподобные экраны неверно называть «экранами с электронными чернилами», так как название неверно трактует технологические процессы формирования изображения. Лучше применять всемирно известный термин «электронная бумага» или предложенное проектом The-eBook в 2004 году название для общего дисплейного типа – «бумагоподобный экран», что точнее отражает «компьютерный экран», нежели «бумагу», хотя и электронную.

Тотальное большинство узкоспециализированных устройств для чтения создаётся на основе бумагоподобных экранов.

Близкий родственник бумагоподобным экранам – это «рефлективный экран». Самые распространённые дисплеи этого типа создаются на базе TFT – активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Такие экраны работают на отражение света и, как правило, не имеют подсветки.

В момент зарождения бумагоподобных экранов активно разрабатывались ChLCD, это аббревиатура означает Cholesteric Liquid Crystal Display – «холестерические экраны». Основа чаще всего была зелёной, а изображение неконтрастное, из-за недостатка внешнего освещения.

Прижились, но не стали массовыми рефлективные TFT экраны. Для чтения они подходят по соображениям крайне низкой общей стоимости аппаратов. Простого наличия света не всегда достаточно, чтобы видеть изображение на экране с комфортом. При использовании искусственного света требуется развернуть экран под определённым углом к источнику света, что-то сродни «поймать зайчика» на экране. В этот момент изображение становится максимально чётким, контрастным и разборчивым, насколько это возможно. При естественном дневном освещении можно читать почти под любым углом, хотя угол обзора меньше чем у бумагоподобных экранов. Устройство великолепно ведёт себя на солнце, в отличие от простых TFT экранов с подсветкой.

В последнее время существует несколько разработок гибридных экранов, когда с подсветкой они работают как обычные TFT экраны, а без неё как рефлективные.

Обычно, рефлективный экран является монохромным и имеет ограниченное количество оттенков серого цвета. При выводе на экран текстовой информации этот тип дисплеев можно признать черно-белым, так как выводится на экран только чёрный цвет, без каких-либо оттенков, которые необходимы при формировании полутоновых изображений.

Основа экранов никогда не бывает белой, она скорее «зеркальная» с металлическим отблеском.

Ectaco JetBook, JetBook Light и JetBook Mini – это, характерный пример устройств, которые производятся с рефлективными экранами.

TFT экраны имеют активную матрицу на основе тонкоплёночных транзисторов. Их нельзя путать с LCD матрицами, где сигнал подаётся на всю площадь экрана в целом и, соответственно, каждый пиксель привязан к соседним ячейкам, что не даёт возможность обеспечить резкий переход от одного цвета к другому. Контрастность зависит от размера покрываемой изображением площади.

TFT основан на транзисторной матрице, где сигнал подаётся на отдельный пиксел, что обеспечивает высокий уровень контраста, и нет «затухания» сигнала. Обеспечивается ровный и достаточно яркий свет при очень высокой скорости отображения. TFT мониторы дороже в производстве, чем LCD, но это позволяет добиться: гораздо большего контраста, большего угла обзора, повысить скорость отображения.

Дисплеи TFT с более продолжительным сроком службы стоят дороже.

Этот тип дисплеев имеет подсветку разных типов, в зависимости от используемого источника света. Могут применяться трубки, которые светят по краю экрана или по всей его площади, или диодная подсветка, расположенная по всей поверхности экрана непосредственно под рабочей областью.

Так как подсветка не является динамичной, то лампы подсвечивают изображение всегда. Даже чёрные точки изображения, от чего они «светятся» и больше похожи на темно-серый цвет.

Нет никакого смысла путать TFT с подсветкой LED с экранами OLED и AMOLED – это совершенно различные технологии, хотя являются родственниками.

OLED и AMOLED отличаются между собой пассивной и активной матрицей. Основное преимущество этого типа экранов в том, что изображение может выводиться попиксельно, даже как бы на выключенном экране. Светится сам пиксел. Это мало кто использует и понимает, что экраны являются крайне экономичным, но дорогим решением для любого устройства. Устройства для чтения, как и планшетные компьютеры (пока) не могут восхищать потребителей наличием AMOLED экранов большого размера, пока это преимущество некоторых малых форм, таких как смартфоны, музыкальные плееры или различные индикаторы.

Теоретически, AMOLED дисплеи, в готовой конструкции, могут посоревноваться с бумагоподобными экранами по продолжительности автономной работы, если будет формироваться только изображение букв на экране. И это с учётом того, что бумагоподобные экраны фактически бесполезны для мультимедийной работы. Но с другой стороны, AMOLED не может показывать изображение на экране без источника питания.

Все типы «светящихся экранов» с матрицами TFT и AMOLED нельзя признавать вредными для здоровья только из-за того, что источник света напрямую попадает в глаз пользователя. Это нельзя делать ещё и по другой причине – не все экраны идентичны и очень многое зависит от конкретной реализации.

В любом случае вредным для глаз является общая утомляемость. При незначительном или кратковременном использовании этого типа экранов никакой особой разницы перед бумагоподобными экранами не существует. Есть очень большая разница между условиями эксплуатации, где бумагоподобные устройства выигрывают по качеству при дневном и солнечном освещении.

Сам по себе экран любого типа, если это не решено конструктивно, не имеет или точнее – не обязан иметь сенсорную функцию. Тип экрана нельзя рассматривать как обязательно сенсорные дисплей, хотя с TFT матрицами чаще всего ассоциируют наличие сенсорного управления.

Начиная с октября 2008 года, бумагоподобные экраны начали экспериментировать с внедрением сенсорных функций. Sony Reader PRS-700 наглядно продемонстрировала, что и подсветка может быть в устройстве, невзирая на то, что экран имеет непрозрачную основу. Со временем каждое свойство в бумагоподобных экранах станет более совершенной, и они продолжат своё развитие благодаря высокому спросу на узкоспециализированные устройства, при условии – низкой розничной цены на готовую продукцию.

Устройства с TFT экранами начинают пользоваться максимальным спросом в тот момент, когда рынок электронных гаджетов обновляется за счёт появления новых идей и свойств. Никто и никогда бы не подумал всерьёз, что планшетные компьютеры станут пользоваться массовым спросом за счёт отказа от идеи применять рукописный ввод. Также, этой функции лишились смартфоны.

Как знать, выдержат ли конкуренцию бумагоподобные устройства, если кто-то из конструкторов известной фирмы сможет уже завтра создать устройство с TFT или AMOLED матрицей в расчёте на чтение. Все чего не хватает устройствам – это не тип экрана и его цена, а комфорт и продолжительность эксплуатации. Планшетные компьютеры созданы как ровная сенсорная поверхность и сделано это по одной кальке. Если конструкторы найдут необходимую идею, то в будущем нас действительно ждёт технологическая революция, где типу экранов будут уделять меньшее значение, чем цене на конечный продукт и его возможностям.

В любом случае – это не является гарантией того, что люди будут читать.

Недаром было сказано выше, что бумагоподобные экраны являются хрупкими сами по себе из-за стеклянной основы. Разбитый экран не выглядит испорченным, так как стеклянный слой скрыт внутри аппарата, под экраном.

Почти любой экран «ремонтируют» путём замены. В мире почти нет фирм, которые осуществляют бесплатную замену в гарантийный период. Исключением является компания Amazon.

Обоснование для отказа в бесплатном ремонте устройства с разбитым экраном – является оправдание того, что бумагоподобные дисплеи дороги сами по себе, а их замена может обойтись как аналогичное, но новое устройство. Очень часто эту идею «о высокой стоимости экранов» можно услышать от самих потребителей. Значит, маркетинговая идея производителей работает и даже «пользуется спросом», что делает гарантийные обязательства чистой фикцией, так как не распространяется на всю конструкцию, со всеми её недостатками.

На самом деле, стоимость бумагоподобных экранов постоянно снижается. Известные компании приобретают экраны E-Ink менее чем за $20. Шильдиковые производители приобретают не отдельные компоненты, а готовые модели, где оговаривается не цена экрана, а общее решение, в том числе программное обеспечение. Соответственно, у таких производителей экранов отдельно для осуществления ремонта фактически нет, их приобретают сервис-центры самостоятельно, и закупочная цена дисплея вырастает в 3 раза.

Конструкции экранов

Знания о конструкциях экранов необходимы, чтобы понимать их базовые свойства. Каждый потребитель считывает список технических характеристик, но далеко не все их понимают, ограничиваясь логическим смыслом «лучше или хуже», что в какой-то степени тоже важно и нужно.

Скажем, если электроприбор можно подключить в электрическую сеть с напряжением 220 вольт, то меньше всего надо знать, что «вольт» – это «единица измерения электрического потенциала». Предполагать подобное можно, но важнее знать, что электрические розетки в помещении используют именно это напряжение. Именно на него рассчитан электроприбор.

Также и в конструкциях экранов. Можно и нужно предполагать, например, что такое угол обзора. Почему в одном случае он больше, в другом меньше. Почему «угол обзора» в бумагоподобных экранах не так важен, как у ЖК дисплеев. То есть надо понимать конструкцию экрана, чтобы судить о качестве изображения и условий эксплуатации.

Например, угол обзора в бумагоподобных экранах всегда 180°, то есть, изображение видно с любой точки обзора под очень широким углом. Изменить эту характеристику могут слои над экраном, их толщина и свойства. То есть, пока человек видит только экран, его угол обзора 180°. Как только сверху появляется стекло, свойства изменяются. Если это стекло имеет ещё и насечки, то контраст изображения меняется, а, следовательно, и угол обзора сокращается.

Здесь есть подвох, потому что угол обзора в бумагоподобном экране можно не рассматривать вовсе, так как изменение качества изображения минимально, в отличие от ЖК экранов, где изображение меняет свои свойства в явном виде и это заметно даже неподготовленному человеку. Появляется чувство дискомфорта при небольших углах.

Знать основы конструкции важно ещё по другой причине, чтобы не путать качество экрана с его свойствами для предполагаемых задач.

Конструкторы не просто так разработали и совершенствуют бумагоподобные экраны. Основная задача в том, чтобы приблизиться к свойствам обычной бумаги. Но зачем? Ответ прост – не потому, что эта технология лучше, а потому что читать с такого экрана для глаз более естественное занятие. Это ни в коем случае не должно вводить в заблуждение, что это абсолютно безопасно для зрения. Нет.

Можно представить, что бумагоподобный экран рано или поздно получит свойства глянцевого журнала. Изображение станет в полной мере цветным, ярким как глянец! Но будут ли создавать телевизоры с такими экранами?

Любое изображение зависит от освещённости объектов. Достаточно отключить подсветку у ЖК экранов и говорить о яркости и сочности цветов не получится.

Именно поэтому основной смысл между разными экранами заключается в их предназначении.

Бумагоподобные экраны создаются для чтения и просмотра статических изображений. Конструкции ЖК экранов больше подходят для стационарных и мобильных мониторов, для динамичных развлечений. Все это верно хотя бы потому, что уже реализовано, а будущее покажет, что наши представления о назначении могут меняться, все зависит от развитости технологий.

Например, через 10 лет уже будет понятно, что бумагоподобные экраны могут показывать динамически меняющееся изображение без «дрожания», к чему сейчас технология подходит все ближе. Например, ведутся разработки бумагоподобных экранов без «моргания», а это ещё один шаг к полноценному комфорту при чтении на этих экранах.

ЖК экраны уже сейчас имеют порой очень сложные структуры, помимо их основной конструкции. Разработчики придумывают, как уменьшить влияние бокового света от внешнего источника на стеклянной поверхности. Задумываются о том, как уменьшить количество пыли на мониторе. Увеличивают разрешение. Расширяют не только количество кадров в секунду, но и частоту обновления каждого кадра. Придумывают, как затемнить или увеличить подсветку каждого пикселя. Увеличивают составляющие качества изображения за счёт движения, контраста, цвета и чёткости. И наконец, экспериментируют с трёхмерным изображением, чтобы увеличить реальность эффекта присутствия. И так далее.

Люди часто путают между собой, что такое TFT и LCD матрица. Что из них является экраном? Как устроена подсветка? И прочее. Это заметно по тому, какие вопросы задаются в магазине и как на них отвечает продавец. А запомнить достаточно просто: слои конструкции – управляющие изображением и формирующие это изображение. TFT подаёт сигнал, LCD формирует картинку.

В бумагоподобном экране сейчас также используется TFT матрица. Для чего? Ответить опять же просто – для формирования изображения внутри рабочего слоя, который как раз и отличается принципиально от других конструкций экранов.

Чтобы было несложно разобраться между технологиями и их понимать, рассмотрим в следующих разделах всего две типичные современные конструкции. Поверх них существует конкурентное разнообразие, которое влияет на качество изображения и многообразие.