Подождите...Каталог
Четверг, 1 ноября 2018 18:19
Три технологии дисплеев, о которых нужно знать: Nano IPS, Quantum Dot и FALD
короткая ссылка на новость:
#Nano_IPS #FALD #Quantum_Dot
Рынок дисплеев непрерывно развивается – хотя и не всегда настолько быстро, как того хотелось бы некоторым из нас, но тем не менее текущие изменения заметить можно. В последнее время вы могли слышать о разных новых технологиях, фишках и спецификациях, названия которых вам ничего не говорят. Мы решили, что будет полезно дать серию коротких справочных статей, где разъясняется, что означают эти повсеместно употребляемые термины, и приводится ряд подробностей.
В этой статье мы расскажем о следующих технологиях:
Технология экранных панелей IPS (In Plane Switching) используется уже много лет и является предпочтительной для профессиональных LCD-мониторов, применяемых в тех областях, где цветность имеет решающее значение. В последние годы технология IPS приобрела популярность также среди тех пользователей, которые выбирают экран по совокупности параметров. IPS-экраны отличаются стабильно высоким качеством изображения и широкими углами обзора. Улучшение времени отклика и частоты обновления сделало эту технологию реальной альтернативой более широко применяемой технологии TN Film, которая обычно использовалась в игровых дисплеях. Впервые технологию IPS применили в LG Display, но другие производители позднее разработали свои версии IPS с очень близкими характеристиками: например, AHVA от AU Optronics и PLS от Samsung являются альтернативными версиями оригинальной технологии IPS от LG Display.
Все эти годы технология IPS от поколения к поколению совершенствовалась, в том числе в таких аспектах, как яркость, время отклика, углы обзора и т.д. В 2018 г. компания LG Display, которая все-таки является одним из основных производителей IPS-панелей, представила свою новейшую версию технологии IPS под названием “Nano IPS”. Наиболее важным отличительным параметром дисплеев последнего поколения с Nano IPS является цветовой охват.
Традиционные экраны IPS обычно снабжены белой светодиодной подсветкой (W-LED), которая позволяет им воспроизводить цвета в стандартном цветовом пространстве sRGB. Это типовой стандарт, рассчитанный на большинство пользователей и на обычный контент. Но в ряде случаев люди работают с контентом, который предполагает более широкий цветовой охват; это относится к профессиональной фотографии, печати и т.д. В таких ситуациях можно использовать IPS-панель с более дорогим типом подсветки – RGB LED (или GB-r LED), который дает больший цветовой охват, соответствующий стандартному пространству Adobe RGB. Но эта система подсветки стоит дороже, является более громоздкой и потребляет больше энергии, и поэтому, как правило, используется только в профессиональных дисплеях высокого класса. Похожая картина наблюдается и с другими технологиями экранных панелей, например, VA, где ширина цветового охвата определяется типом подсветки, с учетом цены и других факторов.
Высокий динамический диапазон (HDR) – относительно новая область для рынка компьютерных мониторов, но и здесь важным аспектом является то, что такой контент требует более широкого цветового охвата по сравнению со стандартом sRGB. В настоящее время с HDR-контентом ассоциируется цветовое пространство DCI-P3, то есть для корректной цветопередачи в HDR-формате дисплей должен воспроизводить по крайней мере 90% охвата DCI-P3. Это соответствует примерно 125-135% охвата sRGB, и, в связи с повышенным интересом к HDR, производители дисплеев оказались вынужденными искать более дешевые способы расширения цветового охвата. Это привело к созданию двух альтернативных технологий, одной из которых стала Nano IPS от LG Display.
В технологии Nano IPS на обычную (W-LED) подсветку экрана наносится слой наночастиц (отсюда и название Nano IPS). Они поглощают свет с определенной длиной волны, например, ненужные оттенки желтого и оранжевого, благодаря чему улучшается точность передачи оттенков красного. Этот дополнительный слой представляет собой частицы фосфоресцирующего химического соединения калия (K), кремния (Si) и фтора (F) – K2SiF6 с примесью четырехвалентного марганца Mn4, которое дает название всей системе подсветки – KSF LED. Благодаря слою KSF экраны Nano IPS предлагают цветовой охват значительно шире обычного – до 98% DCI-P3 (135% sRGB). Это обеспечивает поддержку HDR и позволяет воспроизводить более реалистичные, яркие и насыщенные цвета.
Для справки: второй альтернативный метод, о котором вы также могли слышать и речь о котором пойдет ниже, называется “Quantum Dot” и разрабатывается, в частности, компанией Samsung. В технологии Quantum Dot слой наночастиц между подсветкой и экранной панелью наносится на специальную пленку, а не прямо на подсветку, как в Nano IPS. В результате, как утверждают в LG Display, цветовой охват относительно DCI-P3 у дисплеев с Quantum Dot получается немного меньше, чем у дисплев с Nano IPS, хотя на практике это незаметно. По крайней мере, результаты наших измерений цветового охвата компьютерных мониторов с Nano IPS и Quantum Dot до сих пор оказывались очень близкими. Кроме того, технология Quantum Dot на данный момент не может применяться в безрамочных экранах.
Технология Nano IPS, кроме увеличения цветового охвата, не несет в себе других принципиальных изменений или усовершенствований по сравнению с предыдущими поколениями IPS-экранов. Обычное для каждого нового поколения дисплеев улучшение таких показателей, как время отклика и частота обновления, не является специфической особенностью технологии Nano IPS.
Примеры дисплеев с Nano IPS – LG 34GK950F и 34GK950G.
Quantum Dot – это еще одна альтернативная технология, позволяющая увеличить цветовой охват дисплея без использования дорогой подсветки RGB LED. В современных дисплеях она чаще всего реализуется в виде очень тонкой пленки или покрытия (Quantum Dot Enhancement Film, QDEF), которое располагается между экранной панелью и подсветкой и работает как светофильтр, обеспечивая на экране более реалистичные и насыщенные цвета. При этом синяя подсветка Blue LED используется чаще, чем традиционная белая подсветка W-LED.
Сами квантовые точки (Quantum Dots, QD) представляют собой частицы крайне малых размеров: от 2 до 10 нм. От размеров точек зависит, какой цвет получится на выходе. Самые крупные точки – красные, их диаметр обычно равен 7 нм (150 атомов), в то время как диаметр зеленых точек составляет около 3 нм (30 атомов). Синие точки самые маленькие – около 2 нм (15 атомов) в диаметре. Из-за своих малых размеров синие точки очень неустойчивы и использовать их сложно. По этой причине в технологиях экранных панелей чаще используют красные и зеленые квантовые точки.
Помимо расширения цветового охвата покрытие Quantum Dot также способствует достижению большего значения максимальной яркости, что актуально для дисплеев с поддержкой HDR.
Пример дисплея с Quantum Dot – модель Asus ROG Swift PG27UQ.
Высокий динамический диапазон (High Dynamic Range, HDR) на рынке компьютерных мониторов в настоящее время горячо обсуждается, при этом все производители дисплеев изо всех сил всеми правдами и неправдами стараются предложить продукцию с поддержкой HDR-контента. Мы здесь не будем углубляться в стандарты и спецификации – об этом можно прочитать в подробной статье, посвященной собственно HDR.
Основной аспект HDR – достижение более высокого динамического диапазона – подразумевает увеличение контрастности, наблюдаемой на экране в любой отдельно взятый момент времени. Обычная “статическая контрастность” любого LCD-экрана определяет возможность одновременного воспроизведения на экране ярких и темных частей изображения и лимитируется конкретной технологией экранной панели. Например, панели VA на данный момент предлагают самую высокую контрастность (3000-5000:1 согласно документации) и могут воспроизводить одновременно глубокие оттенки черного и яркие оттенки белого. Панели IPS ограничиваются значениями 900-1300:1, а TN Film – 900-1000:1. Технологии HDR по сути сводятся к повышению контрастности до рабочих значений порядка десятков тысяч (например, 50000:1).
Такая контрастность достигается путем использования “локального затемнения”, когда экран разбивается на зоны, каждая из которых может подсвечиваться ярко или затемняться в зависимости от своего содержимого. Таким образом можно одновременно подсвечивать и затемнять различные участки изображения. В дисплее с HDR обязательно должен применяться какой-либо вид локального затемнения, если он действительно претендует на высокий динамический диапазон. В противном случае вы получите ограничение со стороны статической контрастности панели экрана, и даже при соответствии других характеристик, например, цветового охвата, требованиям HDR это будет «ненастоящий» HDR-дисплей. Локальное затемнение позволяет значительно увеличить контрастность и практически является основной составляющей технологии HDR.
Для LCD-дисплея эффективность метода локального затемнения напрямую зависит от количества зон подсветки. Чем больше зон, тем с большей дискретностью и эффективностью осуществляется управление подсветкой соответствующих участков изображения. С точки зрения стоимости эффективными являются решения с небольшим числом зон локального затемнения (например, 8), подсветка которых располагается по краям экрана. Такой вид локального затемнения позволяет получить некоторые из преимуществ HDR, но не обеспечивает контроль яркости изображения по всей площади экрана. Более предпочтительным решением является применение подсветки с матричным локальным затемнением (Full Array Local Dimming, FALD). В методе FALD экран разбивается на гораздо большее число зон, каждая из которых подсвечивается светодиодами, расположенными непосредственно позади нее. Такие экраны иногда называются экранами с «прямой подсветкой» – в противоположность экранам с «краевой подсветкой». К настоящему моменту выпущено или анонсировано не так много дисплеев с подсветкой FALD: например, 27-дюймовый экран с 384-зонной прямой подсветкой. Будущие 35-дюймовые ультраширокоформатные экраны будут иметь 512 зон подсветки FALD.
Технология FALD обеспечивает оптимальное управление яркостью экранной панели по методу локального затемнения и на сегодняшний день предлагает лучшую HDR-картинку на мониторе настольного компьютера. Такие экраны могут иметь очень высокие значения максимальной яркости – до 1000 кд/м2 и более; в сочетании с широким цветовым охватом за счет использования, например, покрытия Quantum Dot, они дают наглядное представление о том, что такое настоящий HDR. Однако технология FALD является сложной для реализации и дорогостоящей, поэтому прямо сейчас таких экранов в продаже очень мало. А те, что продаются, стоят очень дорого. Еще одна задача, над которой предстоит работать, касается степени соответствия времени отклика зон подсветки скорости изменения картинки на экране, что представляется особенно актуальным для игровых HDR-дисплеев. Эта задача еще больше усложняется, когда предполагает совмещение технологии FALD с технологиями переменной частоты обновления экрана, например, NVIDIA G-sync; это одна из причин длительной задержки выхода мониторов Asus ROG Swift PG27UQ и Acer Predator X27 – первых игровых дисплеев с технологией FALD. Применение технологии FALD также подразумевает существенное увеличение толщины дисплея и рост энергопотребления, что заметно уже в первые дни его эксплуатации. Но тем не менее, если вы уже сейчас хотите приобрести компьютерный монитор с HDR и оптимальными характеристиками локального затемнения, то наиболее предпочтителен вариант с технологией FALD.
Рынок дисплеев непрерывно развивается – хотя и не всегда настолько быстро, как того хотелось бы некоторым из нас, но тем не менее текущие изменения заметить можно. В последнее время вы могли слышать о разных новых технологиях, фишках и спецификациях, названия которых вам ничего не говорят. Мы решили, что будет полезно дать серию коротких справочных статей, где разъясняется, что означают эти повсеместно употребляемые термины, и приводится ряд подробностей.
В этой статье мы расскажем о следующих технологиях:
- технология экранных панелей последнего поколения от LG Display – Nano IPS;
- технология Quantum Dot, используемая для увеличения цветового охвата;
- технология матричной подсветки FALD (Full Array Local Dimming), используемая в дисплеях с поддержкой HDR.
Технология Nano IPS
Технология экранных панелей IPS (In Plane Switching) используется уже много лет и является предпочтительной для профессиональных LCD-мониторов, применяемых в тех областях, где цветность имеет решающее значение. В последние годы технология IPS приобрела популярность также среди тех пользователей, которые выбирают экран по совокупности параметров. IPS-экраны отличаются стабильно высоким качеством изображения и широкими углами обзора. Улучшение времени отклика и частоты обновления сделало эту технологию реальной альтернативой более широко применяемой технологии TN Film, которая обычно использовалась в игровых дисплеях. Впервые технологию IPS применили в LG Display, но другие производители позднее разработали свои версии IPS с очень близкими характеристиками: например, AHVA от AU Optronics и PLS от Samsung являются альтернативными версиями оригинальной технологии IPS от LG Display.
Все эти годы технология IPS от поколения к поколению совершенствовалась, в том числе в таких аспектах, как яркость, время отклика, углы обзора и т.д. В 2018 г. компания LG Display, которая все-таки является одним из основных производителей IPS-панелей, представила свою новейшую версию технологии IPS под названием “Nano IPS”. Наиболее важным отличительным параметром дисплеев последнего поколения с Nano IPS является цветовой охват.
Традиционные экраны IPS обычно снабжены белой светодиодной подсветкой (W-LED), которая позволяет им воспроизводить цвета в стандартном цветовом пространстве sRGB. Это типовой стандарт, рассчитанный на большинство пользователей и на обычный контент. Но в ряде случаев люди работают с контентом, который предполагает более широкий цветовой охват; это относится к профессиональной фотографии, печати и т.д. В таких ситуациях можно использовать IPS-панель с более дорогим типом подсветки – RGB LED (или GB-r LED), который дает больший цветовой охват, соответствующий стандартному пространству Adobe RGB. Но эта система подсветки стоит дороже, является более громоздкой и потребляет больше энергии, и поэтому, как правило, используется только в профессиональных дисплеях высокого класса. Похожая картина наблюдается и с другими технологиями экранных панелей, например, VA, где ширина цветового охвата определяется типом подсветки, с учетом цены и других факторов.
Высокий динамический диапазон (HDR) – относительно новая область для рынка компьютерных мониторов, но и здесь важным аспектом является то, что такой контент требует более широкого цветового охвата по сравнению со стандартом sRGB. В настоящее время с HDR-контентом ассоциируется цветовое пространство DCI-P3, то есть для корректной цветопередачи в HDR-формате дисплей должен воспроизводить по крайней мере 90% охвата DCI-P3. Это соответствует примерно 125-135% охвата sRGB, и, в связи с повышенным интересом к HDR, производители дисплеев оказались вынужденными искать более дешевые способы расширения цветового охвата. Это привело к созданию двух альтернативных технологий, одной из которых стала Nano IPS от LG Display.
В технологии Nano IPS на обычную (W-LED) подсветку экрана наносится слой наночастиц (отсюда и название Nano IPS). Они поглощают свет с определенной длиной волны, например, ненужные оттенки желтого и оранжевого, благодаря чему улучшается точность передачи оттенков красного. Этот дополнительный слой представляет собой частицы фосфоресцирующего химического соединения калия (K), кремния (Si) и фтора (F) – K2SiF6 с примесью четырехвалентного марганца Mn4, которое дает название всей системе подсветки – KSF LED. Благодаря слою KSF экраны Nano IPS предлагают цветовой охват значительно шире обычного – до 98% DCI-P3 (135% sRGB). Это обеспечивает поддержку HDR и позволяет воспроизводить более реалистичные, яркие и насыщенные цвета.
Для справки: второй альтернативный метод, о котором вы также могли слышать и речь о котором пойдет ниже, называется “Quantum Dot” и разрабатывается, в частности, компанией Samsung. В технологии Quantum Dot слой наночастиц между подсветкой и экранной панелью наносится на специальную пленку, а не прямо на подсветку, как в Nano IPS. В результате, как утверждают в LG Display, цветовой охват относительно DCI-P3 у дисплеев с Quantum Dot получается немного меньше, чем у дисплев с Nano IPS, хотя на практике это незаметно. По крайней мере, результаты наших измерений цветового охвата компьютерных мониторов с Nano IPS и Quantum Dot до сих пор оказывались очень близкими. Кроме того, технология Quantum Dot на данный момент не может применяться в безрамочных экранах.
Технология Nano IPS, кроме увеличения цветового охвата, не несет в себе других принципиальных изменений или усовершенствований по сравнению с предыдущими поколениями IPS-экранов. Обычное для каждого нового поколения дисплеев улучшение таких показателей, как время отклика и частота обновления, не является специфической особенностью технологии Nano IPS.
Примеры дисплеев с Nano IPS – LG 34GK950F и 34GK950G.
Технология Quantum Dot
Quantum Dot – это еще одна альтернативная технология, позволяющая увеличить цветовой охват дисплея без использования дорогой подсветки RGB LED. В современных дисплеях она чаще всего реализуется в виде очень тонкой пленки или покрытия (Quantum Dot Enhancement Film, QDEF), которое располагается между экранной панелью и подсветкой и работает как светофильтр, обеспечивая на экране более реалистичные и насыщенные цвета. При этом синяя подсветка Blue LED используется чаще, чем традиционная белая подсветка W-LED.
Сами квантовые точки (Quantum Dots, QD) представляют собой частицы крайне малых размеров: от 2 до 10 нм. От размеров точек зависит, какой цвет получится на выходе. Самые крупные точки – красные, их диаметр обычно равен 7 нм (150 атомов), в то время как диаметр зеленых точек составляет около 3 нм (30 атомов). Синие точки самые маленькие – около 2 нм (15 атомов) в диаметре. Из-за своих малых размеров синие точки очень неустойчивы и использовать их сложно. По этой причине в технологиях экранных панелей чаще используют красные и зеленые квантовые точки.
Помимо расширения цветового охвата покрытие Quantum Dot также способствует достижению большего значения максимальной яркости, что актуально для дисплеев с поддержкой HDR.
Пример дисплея с Quantum Dot – модель Asus ROG Swift PG27UQ.
Технология FALD
Высокий динамический диапазон (High Dynamic Range, HDR) на рынке компьютерных мониторов в настоящее время горячо обсуждается, при этом все производители дисплеев изо всех сил всеми правдами и неправдами стараются предложить продукцию с поддержкой HDR-контента. Мы здесь не будем углубляться в стандарты и спецификации – об этом можно прочитать в подробной статье, посвященной собственно HDR.
Основной аспект HDR – достижение более высокого динамического диапазона – подразумевает увеличение контрастности, наблюдаемой на экране в любой отдельно взятый момент времени. Обычная “статическая контрастность” любого LCD-экрана определяет возможность одновременного воспроизведения на экране ярких и темных частей изображения и лимитируется конкретной технологией экранной панели. Например, панели VA на данный момент предлагают самую высокую контрастность (3000-5000:1 согласно документации) и могут воспроизводить одновременно глубокие оттенки черного и яркие оттенки белого. Панели IPS ограничиваются значениями 900-1300:1, а TN Film – 900-1000:1. Технологии HDR по сути сводятся к повышению контрастности до рабочих значений порядка десятков тысяч (например, 50000:1).
Такая контрастность достигается путем использования “локального затемнения”, когда экран разбивается на зоны, каждая из которых может подсвечиваться ярко или затемняться в зависимости от своего содержимого. Таким образом можно одновременно подсвечивать и затемнять различные участки изображения. В дисплее с HDR обязательно должен применяться какой-либо вид локального затемнения, если он действительно претендует на высокий динамический диапазон. В противном случае вы получите ограничение со стороны статической контрастности панели экрана, и даже при соответствии других характеристик, например, цветового охвата, требованиям HDR это будет «ненастоящий» HDR-дисплей. Локальное затемнение позволяет значительно увеличить контрастность и практически является основной составляющей технологии HDR.
Для LCD-дисплея эффективность метода локального затемнения напрямую зависит от количества зон подсветки. Чем больше зон, тем с большей дискретностью и эффективностью осуществляется управление подсветкой соответствующих участков изображения. С точки зрения стоимости эффективными являются решения с небольшим числом зон локального затемнения (например, 8), подсветка которых располагается по краям экрана. Такой вид локального затемнения позволяет получить некоторые из преимуществ HDR, но не обеспечивает контроль яркости изображения по всей площади экрана. Более предпочтительным решением является применение подсветки с матричным локальным затемнением (Full Array Local Dimming, FALD). В методе FALD экран разбивается на гораздо большее число зон, каждая из которых подсвечивается светодиодами, расположенными непосредственно позади нее. Такие экраны иногда называются экранами с «прямой подсветкой» – в противоположность экранам с «краевой подсветкой». К настоящему моменту выпущено или анонсировано не так много дисплеев с подсветкой FALD: например, 27-дюймовый экран с 384-зонной прямой подсветкой. Будущие 35-дюймовые ультраширокоформатные экраны будут иметь 512 зон подсветки FALD.
Технология FALD обеспечивает оптимальное управление яркостью экранной панели по методу локального затемнения и на сегодняшний день предлагает лучшую HDR-картинку на мониторе настольного компьютера. Такие экраны могут иметь очень высокие значения максимальной яркости – до 1000 кд/м2 и более; в сочетании с широким цветовым охватом за счет использования, например, покрытия Quantum Dot, они дают наглядное представление о том, что такое настоящий HDR. Однако технология FALD является сложной для реализации и дорогостоящей, поэтому прямо сейчас таких экранов в продаже очень мало. А те, что продаются, стоят очень дорого. Еще одна задача, над которой предстоит работать, касается степени соответствия времени отклика зон подсветки скорости изменения картинки на экране, что представляется особенно актуальным для игровых HDR-дисплеев. Эта задача еще больше усложняется, когда предполагает совмещение технологии FALD с технологиями переменной частоты обновления экрана, например, NVIDIA G-sync; это одна из причин длительной задержки выхода мониторов Asus ROG Swift PG27UQ и Acer Predator X27 – первых игровых дисплеев с технологией FALD. Применение технологии FALD также подразумевает существенное увеличение толщины дисплея и рост энергопотребления, что заметно уже в первые дни его эксплуатации. Но тем не менее, если вы уже сейчас хотите приобрести компьютерный монитор с HDR и оптимальными характеристиками локального затемнения, то наиболее предпочтителен вариант с технологией FALD.
Источник: TFT Central