Тэхналогія вырабу экранаў планшэтаў з высокім разрозненнем
Развіццё планшэтаў за апошняе дзесяцігоддзе непарыўна звязана з дасягненнямі ў тэхналогіі дысплеяў. Для карыстальнікаў экран — гэта «твар» прылады: месца, дзе яны чытаюць, малююць, глядзяць і працуюць. Таму вытворцы імкнуцца стварыць дысплеі планшэтаў з высокім разрозненнем, якія адрозніваюцца выразнасцю, дакладнай перадачай колераў, энергаэфектыўнымі і зручнымі ў выкарыстанні гадзінамі. За гэтымі цудоўнымі дысплеямі стаіць складаны шэраг працэсаў распрацоўкі і вытворчасці матэрыялаў — ад стварэння панэляў і сістэм падсветкі да каліброўкі колераў і тэставання якасці.
1. Што маецца на ўвазе пад высокім разрозненнем экрана планшэта?
Разрозненне экрана адносіцца да колькасці пікселяў, з якіх складаецца выява (напрыклад, 2560 × 1600). Аднак больш важным фактарам, які вызначае вастрыню зроку, з'яўляецца шчыльнасць пікселяў (PPI — пікселяў на цалю). Планшэты з экранамі 10–11 цаляў і высокім разрозненнем звычайна маюць PPI або вышэй, што прыводзіць да гладкага тэксту і менш зубчастых ліній. Каб дасягнуць высокага разрознення, вытворцы павінны ствараць усё меншыя і больш шчыльныя піксельныя структуры, не ахвяруючы яркасцю, энергаэфектыўнасцю або дакладнасцю колераперадачы.
2. Выбар тэхналогіі панэлі: LCD супраць OLED
У сучасных планшэтных экранах існуюць дзве асноўныя сямействы тэхналогій:
а) ВК-дысплей (вадкакрышталічны дысплей)
ВК-дысплеі не выпраменьваюць уласнае святло. ВК-панэлі патрабуюць падсветкі для асвятлення вадкакрысталічнага пласта і каляровых фільтраў. Распаўсюджаныя варыянты:
– IPS (In-Plane Switching): шырокія куты агляду і стабільныя колеры, папулярныя ў планшэтах сярэдняга і прэміум-класа.
– LTPS LCD (нізкатэмпературны полікрэмній): дазваляе выкарыстоўваць больш хуткія і шчыльныя транзістары, падтрымлівае высокі дазвол і больш высокую частату абнаўлення.
– IGZO (аксід індыю-галію-цынку): энергаэфектыўны і здольны падтрымліваць высокую шчыльнасць пікселяў з нізкай уцечкай току.
б) OLED (арганічны святлодыёд)
OLED-дысплеі эмісійныя: кожны піксель выпраменьвае сваё ўласнае святло. Іх перавагі ўключаюць вельмі высокую кантраснасць, глыбокія чорныя колеры і хуткую рэакцыю. Аднак іх вытворчасць больш складаная, асабліва ў плане дасягнення аднастайнасці, тэрміну службы і эфектыўнасці пры высокіх узроўнях яркасці.
Выбар паміж ВК-дысплеем і OLED-дысплеем уплывае на ўвесь вытворчы ланцужок: ад матэрыялаў і канструкцыі задняй платы да метадаў нанясення слаёў.
3. Задняя плата: аснова кіравання пікселямі
У дысплеях з высокім разрозненнем вырашальную ролю адыгрывае задняя плата (слой TFT-транзістараў, які кіруе кожным субпікселем). Чым вышэй разрозненне, тым больш транзістараў павінна быць убудавана ў адну і тую ж вобласць. Таму патрабуюцца дакладныя матэрыялы і літаграфічныя працэсы.
Распаўсюджаныя тыпы задніх плат:
– a-Si (аморфны крэмній): больш нізкі кошт, але меншая рухомасць электронаў, таму менш ідэальны для вельмі высокіх дазволаў або высокіх частат абнаўлення.
– LTPS: больш высокая мабільнасць, добра падыходзіць для вялікага дазволу і хуткага водгуку.
– Аксідны TFT (напрыклад, IGZO): прапануе добры баланс эфектыўнасці, шчыльнасці і спажывання энергіі.
Выраб задняй платы ўключае ў сябе працэсы, падобныя да тых, што выкарыстоўваюцца ў паўправадніковай прамысловасці: нанясенне тонкіх слаёў, фоталітаграфію, травленне і фарміраванне мікраскапічных электрычных шляхоў.
4. Памяншэнне памеру субпікселяў
Адзін піксель складаецца з чырвоных, зялёных і сініх (RGB) падпікселяў. Пры высокім разрозненні кожны падпіксель павінен быць надзвычай малым і дакладным, каб пазбегнуць каляровай аблямоўкі або нераўнамернасці. Задача:
– падтрымліваць аднастайную адлегласць паміж субпікселямі (крок пікселя),
– гарантаваць, што кожны субпіксель атрымлівае патрэбны ток/напружанне,
– мінімізаваць уцечку святла (на ВК-дысплеях) або ўцечку току (на OLED-дысплеях).
У ВК-дысплеях субпіксельны малюнак фарміруецца з дапамогай каляровага фільтра і святлоблакавальнага пласта (чорнай матрыцы). У OLED-дысплеях субпіксельны малюнак звязаны з метадам нанясення арганічнага матэрыялу, такім як тонкая металічная маска (FMM) або іншыя метады, якія пастаянна распрацоўваюцца.
5. Падсветка і лакальнае зацямненне на ВК-дысплеі
Паколькі ВК-дысплеі патрабуюць падсветкі, якасць падсветкі мае вырашальнае значэнне для выразнасці і яркасці экрана. Сярод найбольш распаўсюджаных тэхналогій:
– Падсветка па краях: святлодыёды размяшчаюцца збоку панэлі, і святло распаўсюджваецца праз святлаводную пласціну. Танчэйшыя і таннейшыя, але лакальнае зацямненне абмежаванае.
– Прамое падсвятленне: святлодыёды за панэллю дазваляюць лепш кантраляваць плошчу асвятлення.
– Міні-святлодыёд: выкарыстоўвае тысячы малюсенькіх святлодыёдаў у якасці падсветкі для павышэння кантраснасці за кошт значна больш плаўнага лакальнага зацямнення.
Для планшэтаў з высокім разрозненнем mini-LED набірае папулярнасць у прэміяльным сегменце, бо ён можа наблізіцца да кантраснасці OLED, захоўваючы пры гэтым высокую яркасць, што карысна для HDR-кантэнту і выкарыстання на вуліцы.
6. Аптычны пласт: палярызатар, аптычнае кампазітнае пакрыццё і антыблікавы пласт
Рэзкасць вызначаецца не толькі колькасцю пікселяў, але і тым, як святло праходзіць праз аптычныя пласты. У ВК-дысплеях патрэбныя палярызатары, каб дазволіць вадкім крышталям мадуляваць святло. У OLED-дысплеях структура пластоў таксама складаная і ўключае ахоўныя і стабілізуючыя пласты.
Каб паменшыць адлюстраванні і палепшыць чытальнасць:
– выкарыстоўваецца антыблікавае (AR) пакрыццё,
- тэхналогія абароны ад адбіткаў пальцаў (AF),
– і OCA (аптычна празрысты клей) для ламінавання экрана шклом.
Цалкам ламінаваныя дысплеі памяншаюць «паветраны зазор», таму выявы адлюстроўваюцца бліжэй да паверхні, і паралакс памяншаецца — важна для планшэтаў з падтрымкай стылуса.
7. Ахоўнае шкло і працэс яго ўмацавання
Для экранаў планшэтаў патрабуецца трывалае, але тонкае ахоўнае шкло. Звычайна выкарыстоўваецца алюмасілікатнае шкло, умацаванае з дапамогай хімічнага працэсу ўмацавання (іённага абмену). У гэтым працэсе дробныя іоны на паверхні шкла замяняюцца больш буйнымі іёнамі (напрыклад, калію), ствараючы сціскальнае напружанне, якое павялічвае ўстойлівасць да расколін і драпін.
Акрамя таго, вытворцы ўлічваюць:
– таўшчыня шкла (уплывае на вагу і адчуванні пры напісанні),
– сумяшчальнасць са стылусам,
– а таксама якасць алеафобнага пакрыцця для памяншэння размазвання адбіткаў пальцаў.
8. Інтэграцыя сэнсарнага экрана і дыгітайзера-стылуса
Сучасныя планшэты звычайна выкарыстоўваюць ёмістныя сэнсарныя экраны. Для прылад, якія падтрымліваюць пяры, дадаецца лічбавік (напрыклад, электрамагнітны або актыўны ёмістны). Гэтая інтэграцыя павінна быць зроблена без шкоды для візуальнай прадукцыйнасці:
– сетка датчыка павінна быць вельмі дробнай, каб яе не было відаць,
– электрамагнітныя перашкоды павінны кантралявацца,
– а затрымка ўводу зніжаецца дзякуючы высокай частаце абнаўлення і хуткай апрацоўцы дотыкаў.
Працэс інтэграцыі сэнсарнага экрана можа выконвацца ўнутры ячэйкі або ўнутры яе (у залежнасці ад тэхналогіі панэлі), што дапамагае зрабіць модуль дысплея танчэйшым і павялічыць прапусканне святла.
9. Каліброўка колераў, гама і аднастайнасць
Стварыць панэль з высокім разрозненнем недастаткова; прэміяльныя планшэты таксама патрабуюць аднастайнай каляровай перадачы. Вытворцы робяць наступнае:
– каліброўка каляровай гамы (sRGB, DCI-P3),
– карэкціроўка белай кропкі (напрыклад, D65),
– налады гамы,
– а таксама кампенсацыя раўнамернасці яркасці па ўсёй паверхні экрана.
У OLED алгарытмы каліброўкі і кампенсацыі важныя для ўліку адрозненняў у характарыстыках субпікселяў з цягам часу і для зніжэння рызыкі выпальвання пікселяў шляхам кіравання выкарыстаннем пікселяў.
10. Праверка якасці і ўзровень дэфектаў вытворчасці
Працэс вытворчасці дысплеяў стварае праблемы з выхадам (працэнтам панэляў, якія адпавядаюць стандартам). Пры больш высокім разрозненні дапушчальная наяўнасць дэфектаў зніжаецца. Панэлі правяраюцца на:
– бітымі або захраслымі пікселямі,
– уцечка святла (ВК-дысплей),
– аднастайнасць яркасці і колеру,
– рэакцыя на дотык,
— а таксама ўстойлівасць да цяпла і вільгаці.
Вытворцы выкарыстоўваюць аўтаматызаваныя інспекцыйныя камеры, аптычныя вымярэнні і выпрабаванні на нагрузку навакольнага асяроддзя. Высокая прадукцыйнасць з'яўляецца ключом да зніжэння кошту дысплеяў высокага разрознення.
Закрыццё
Тэхналогія, якая ляжыць у аснове дысплеяў планшэтаў з высокім разрозненнем, — гэта спалучэнне матэрыялазнаўства, паўправадніковых працэсаў, аптычнай інжынерыі і строгага кантролю якасці. Ад выбару панэлі (LCD або OLED) да дызайну TFT-аб'яднальнай платы, вытворчасці звышшчыльных субпікселяў, ламінавання шкла і каліброўкі колеру — усё гэта вызначае, ці будзе дысплей «рэзкім, яркім і камфортным». У будучыні мы ўбачым больш планшэтаў з высокай частатой абнаўлення, больш прасунутымі міні-святлодыёдамі, больш эфектыўнымі і трывалымі OLED-дысплеямі і ўсё больш эфектыўнымі антыблікавымі пакрыццямі. Для карыстальнікаў канчатковы вынік просты: візуальны досвед, бліжэйшы да паперы, палатна і прафесійных дысплеяў — у тонкай партатыўнай прыладзе.
