Изучение аппаратного и программного обеспечения персонального компьютера

Наконец наиболее перспективный  тип – PHOLED, фосфоресцентные дисплей. В классическом OLED применяется принцип  электрофлуоресценции. В этих – электрофосфоресценции. Разница не столько в паре букв, сколько в КПД. У OLED для дисплея он высок – 25-30%, у PHOLED – все 100%, ну или около того. Потенциальная сфера применения – большие рекламные экраны и осветительные приборы.

 

1.2.4.2 Преимущества и недостатки OLED

 

Итак, подытожим преимущества OLED:

• OLED светятся сами по себе. Нет нужды в лампе подсветки, экономится энергия, а картинка получается яркой. Яркость может превышать 100 000 кд/м2, хотя в реальных приложениях будут использоваться меньшие значения.
• В состоянии покоя OLED не излучают света вообще. Ни одна, даже самая совершенная ячейка с жидкими кристаллами не способна настолько поляризовать свет. Здесь он просто не излучается. Соответственно мы получаем высокую контрастность 1000000:1 и «чистый» черный цвет. Заметим, речь идет не о динамической контрастности, которой любят щеголять производители ЖК-мониторов.
• OLED – дисплей, фактически состоящий из множества маленьких лампочек. Что быстрее включить-выключить светильник или закрыть его светофильтром? Конечно же, нажать на кнопку. Так и с OLED. Время отклика здесь не имеет значения: у ЖК оно измеряется в миллисекундах, у OLED – в микро-. То есть разница на три порядка.
• OLED не нужны лампы подсветки, защитные стекла и прочее. Достаточно двух тонких пластин стекла, между которыми заключен микроскопический слой светодиодов. Соответственно OLED тоньше ЖК, плазмы и других экранов. Сегодня серийно выпускают дисплеи толщиной 0.2 мм, но это, наверное, еще не предел.
• Лампочки, в отличие от жидких кристаллов не замерзают. Поэтому OLED обладает более широким диапазоном рабочих температур.
• Наконец, в OLED мы смотрим на элементы, излучающие свет, а не на светофильтры. Потому данный тип дисплея имеет углы обзора в 180 градусов.
• Но есть у OLED и недостатки.
• Первый и самый существенный: оказалось, что время жизни органики, излучающей свет, находится в прямой зависимости от длины волны. Красные и зеленые OLED могут работать десятки тысяч часов. Рекорд для синего OLED – 17.5 часов. При этом он не «ломается» внезапно, а постепенно деградирует, причем делает это быстрее других. Таким образом, уже через 5000 часов службы мы теряем качество цветопередачи. Дисплей начинает заваливаться в один из цветов.
• Второй и не менее существенный – это сама органика. Материалы, используемые для создания OLED, активно контактируют с водой: разбухают, окисляются и т.д. Необходима крайне надежная герметизация. Естественно, что удары и падения таким экранам противопоказаны.
• Третий недостаток кроется в том, что каждый диод представляет собой источник света. В зависимости от картинки, отдельные элементы матрицы излучают с разной интенсивностью. Их износ не равномерен. Так что возможны случай, когда в OLED будут выгорать отдельные пиксели.
• Ну и, наконец, цена. Производство OLED, особенно больших диагоналей, крайне дорого. Если на мобильном рынке с этим еще можно мириться, да и объемы уже позволили снизить стоимость до приемлемого уровня, то диагонали больше 10 дюймов еще проблема.

OLED обладает неоспоримыми достоинствами по сравнению в ЖК, плазмой и электронной бумаги. Он дает возможность делать прозрачные табло, гибкие экраны и многие другие фантастические вещи. Однако OLED это все еще слишком дороги. Но и тут технологии удалось покорить ряд рынков.

 

1.3 Сенсорные экраны

 

Сенсорный экран — устройство ввода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему.

Словосочетание сенсорный экран в наше время уже не является чем-то сверхъестественным. Устройства с этой функцией уже повсеместно встречаются в магазинах, и многие из них вполне доступны, так как цены на них стремительно снижаются. Вот уже и многие школьники хвастают перед одноклассниками телефонами с сенсорным экраном. А значит мобильник, содержащий эту технологию,  уже не роскошь, а средство связи с миром! 

 

 

Рисунок 23 – Nokia Lumia с сенсорным управлением

 

Под понятие сенсорного экрана в сложившемся обиходе подходит любое устройство, позволяющее производить ввод и вывод информации путём нажатия на экран, или даже путём применения жестов - есть и такие системы. Суть применения подобных систем в том, чтобы обойтись при взаимодействии с гаджетом без мышей и клавиатур в классическом понятии этих неизменных атрибутов современного компьютера. Зачем это нужно? На текущий момент вопрос звучит как-то странно. Время идёт быстро, а вот какой-то десяток лет назад эта функция была диковинкой и многими воспринималась как причуда богатых людей - сенсорный экран! И совсем не верилось и не ожидалось, что уже скоро этот самый чувствительный к воздействию пальцем экран будет широко представлен буквально на каждом шагу нашей повседневности.

Преимущества  сенсорных экранов:

• Судя по всему, наиболее весомой причиной лавинообразного распространения сенсорной технологии явилось столь же стремительная эволюция мобильных гаджетов. Они стали очень доступны широким массам. Появилась возможность не только звонить по телефону, но и использовать его по другим нуждам. Наш быт наводнили коммуникаторы, планшетники, смартфоны. Пользоваться этими благами цивилизации современному человеку приходится где угодно. Естественно, стандартная клавиатура для подобных нужд отпадает, а маленькой пользоваться не удобно. Про мышку и говорить не стоит. Но даже небольшая клавиатура отнимает место, столь дефицитное в мобильном устройстве. Всё место отводится экрану. И вполне естественно, что устройство ввода-вывода остаётся разместить непосредственно на самом экране. Сенсорный экран становится логичным и необходимым. Тем более, что современные технологии вполне отвечают необходимым требованиям. И вот сейчас даже уже можно скачать не только простенькие программы для тачскринов (touchscreen - это от английского:  touch - трогать, ну и  screen - экран), но уже и игры, ориентированные для новых экранов!
• Естественно, помимо повальной мобилизации есть и другие причины для распространения новой технологии касания экрана. Сенсорные экраны применяются почти во всех общественных местах в платёжных терминалах, информационных киосках, широко используются в промышленности и медицине для управления всевозможными процессами. Все мы регулярно наблюдаем, как в магазине на кассе нас быстро обслуживает оператор, пользуясь сенсорной панелью. Все эти устройства не мобильные, но ввод у них сенсорный. Здесь на первый план выходит практичность сенсорного экрана. Он не выйдет из строя, если на него пролить чашечку чая. На производстве такое устройство надёжно работает в жёстких условиях, там где много пыли, сырости. Стандартная клавиатура там долго не протянет. Сенсорные экраны делают и в специальном исполнении, антивандальном. Они стоят на улице и функционируют почти в любую погоду. Чувствительный дисплей в таком исполнении сложно разбить даже молотком - такое толстое сенсорное стекло там используется.
• Но и это ещё не всё. На мой взгляд, самое большое преимущество в том, что сенсорный экран даёт возможность организовать виртуальную клавиатуру, обладающую поистине фантастической гибкостью, интерактивностью. Можно легко, простой сменой программного обеспечения организовать оптимальный и наиболее удобный ввод для любого интерфейса без лишних элементов, чтобы даже совсем не продвинутый пользователь в виде бабушки-одуваньчика не смог заплутать в виртуальных кнопках. Мы уже привыкли к такой возможности, используемой в терминалах оплаты, но по сути это прорыв.

Так что причин для  распространения сенсорных экранов  более чем достаточно. А значит есть весомая причина для того, чтобы поближе познакомиться с принципами работы новых экранов, послушно откликающихся на наше указание одним пальчиком.

Применение сенсорных  экранов наиболее целесообразно  в небольших портативных устройствах. Во-первых, это связано с неудобством использования мышки, клавиатуры и прочих устройств ввода в телефонах и другой небольшой электронике. Во-вторых, отказ от аппаратных кнопок позволяет серьезно увеличить площадь экрана. В-третьих, производство сенсорных панелей обходится недешево, и их использование в больших экранах пока как минимум экономически невыгодно.

Тем не менее, начав с таких небольших устройств как КПК, сенсорные экраны уже добрались до среднего формата (планшетов и некоторых ноутбуков), и до больших экранов ( Например линия телевизоров LG PenTouch обладает сенсорным упрвлением).

Существует всего несколько типов сенсорных экранов. Ниже речь пойдет о трех наиболее распространенных технологиях, а также нескольких ее разновидностях.

 

1.3.1 Резистивные панели

 

Сенсорная часть таких  экранов состоит из двух слоев, разделенных  небольшим пространством, каждый из которых имеет массив резистивных или проводящих элементов (в зависимости от конкретной реализации).

 

Рисунок 24 – Резистивная  панель

 

При нажатии пальцем, стилусом (или любым другим предметом) на поверхность экрана эти слои соприкасаются, элементы замыкаются, и экран «понимает», в каком месте к нему дотронулись.

Учитывая, что контакт  между двумя слоями возможен только при использовании гибкого материала, который будет прогибаться под давлением, резистивные экраны, как правило, покрывают специальной гибкой пленкой, а не стеклом. Это приводит к появлению царапин и более частым повреждениям экрана при чрезмерном надавливании стилусом.

Технология является одной из наиболее простых, поэтому она первой появилась в сенсорных устройствах. У нее до сих пор есть определенные преимущества, однако недостатков больше, чем в других типах сенсорных экранов. Преимущества, помимо низкой цены (стоимость таких дисплеев приблизительно в два раза ниже емкостных), это то, что точность резистивных экранов также мало зависит от состояния верхнего слоя, поэтому в случае его загрязнения или намокания отзывчивость сенсора практически не меняется.

Несмотря на возраст  технологии, она до сих пор позволяет делать самые точные сенсорные панели. В правильно откалиброванном дисплее фактически можно попадать стилусом в конкретный пиксель благодаря густой решетке резистивных элементов.

К недостаткам можно  отнести то, что большинство резистивных экранов не распознают мультитач, то есть экран понимает лишь одно касание (самое первое, либо самое сильное), что существенно ограничивает возможности управления интерфейсом. Даже в устройствах, где мультитач реализован, все равно распознается меньше одновременных касаний, чем в самых обычных емкостных экранах.

Использование нескольких слоев снижает контрастность  и яркость экрана. Коэффициент прохождения света составляет ~75%, что на ~15% ниже, чем в емкостных экранах. Таким образом, в устройствах с резистивным сенсором содержимое экрана сложнее рассматривать под прямыми солнечными лучами или при сильном искусственном освещении.

Использование двух слоев, разделенных небольшим зазором, является косвенной причиной снижения точности работы сенсора. Если держать стилус перпендикулярно экрану, то точность может быть одной, однако под углом, расхождение будет составлять несколько пикселей за счет того, что точка, на которую давит стилус, находится не непосредственно над нужным пикселем (эффект параллакса).

Защитой от случайного ввода в резистивных экранах является определенное давление, которое необходимо преодолеть для того чтобы устройство засчитало команду. Следовательно, резистивные экраны сложнее оборудовать дополнительным защитным покрытием, которое лишь увеличит порог срабатывания. В паре с пластиковым покрытием, которое необходимо для гибкости сенсорного слоя, резистивные экраны более других подвержены повреждениям, особенно царапинам, а при неправильном обращении (сильном нажатии острым предметом), могут и попросту треснуть.

Несмотря на то что  количество нажатий в каждой конкретной точке оценивается в 30 млн., резистивные экраны все же раньше других типов выходят из строя и являются самыми ненадежными по этому показателю.

Небольшая стоимость  и устойчивость к загрязнениям (а точнее, сохранению точности ввода при загрязнении), в паре со всеми вышеперечисленными недостатками стали причиной того, что резистивные экраны медленно вытесняются из обихода, хотя и смогли закрепиться в некоторых нишах, например, в секторе терминалов для быстрой оплаты.

Характерной особенностью устройств с резистивным сенсором является распространенное использование стилуса, площадь контакта которого с поверхностью меньше, чем у пальца, а сила давления больше, что является причиной более точного ввода.

Наличие стилуса желательно, хоть и необязательно для экранов  с небольшой диагональю (в основном это телефоны, а несколько лет  назад и КПК), однако в планшетах  достаточной точности можно добиться и с помощью пальцев.

После того как несколько  лет назад КПК были полностью вытеснены смартфонами и другими устройствами, казалось, что вместе с ними навсегда сцену покинули и стилусы, однако сейчас все чаще можно встретить их реинкарнацию, особенно в устройствах промежуточных размеров между смартфонами и планшетами.

Поскольку резистивные  экраны сейчас используются все реже, стилусы тоже немного изменились. Подстраиваясь под современные  реалии, они стали выпускаться со специальными насадками на конце, которые распознаются емкостными экранами.  

1.3.2 Емкостные панели

 

Принцип работы емкостных  экранов заключается в том, что  на специальный слой электропроводника, находящегося на внешней поверхности  экрана, подается небольшое напряжение, формирующее однородное электростатическое поле. Когда к экрану прикладывается палец, являющийся проводником электричества, свойства поля меняются вследствие появления утечки (пользователь работает как заземлитель и «крадет» ток у экрана). По изменению емкости можно определить наличие контакта и его координаты.

 

Рисунок 25 – Емкостная  панель

 

Для определения координат  в углах экрана установлены электроды, измеряющие силу тока утечки, и чем она сильнее на каждом конкретном датчике, тем ближе произошло нажатие. Определив конкретные значения, можно очень точно вычислить координаты нажатия.

Подклассом емкостных  экранов являются проекционно-емкостные  экраны, принцип работы которых также  заключается в измерении емкости, однако базовые элементы в них расположены не на внешней стороне экрана, а на внутренней, что повышает защищенность сенсора. Именно такие экраны сейчас и используются повсеместно в смартфонах.

В отличие от резистивных  панелей, где используется гибкий материал, емкостные сенсоры покрывают стеклом. Это лучше защищает их от царапин, хотя с большей вероятностью станет причиной появления трещины при сильном ударе или падении.

Отсутствие нескольких слоев дополнительных материалов не только увеличивает яркость экрана (прозрачность для света составляет приблизительно 90%), но также снижает расстояние между поверхностью экрана и изображением, что позволяет точнее попадать в нужные пиксели. Пускай выигрыш и не большой, но он все же заметен, особенно когда устройство находится под некоторым углом относительно оси зрения, то есть в те моменты, когда разница между реальным положением нужного пикселя на экране и точкой, в которую нужно попасть, смещаются максимально друг относительно друга.