Displej sem, displej tam, displej kam se podívám (vědecké okénko)

Zobrazovací plochy mobilních telefonů – displeje, mají čím dál větší význam a při výběru nového zařízení tvoří důležité kritérium. V dnešní době, bleskově se rozvíjejících technologií, existuje velká řada typů displejů, v nichž není těžké se postupně ztrácet. V tomto díle naší rubriky vědeckého okénka vás seznámíme s nejpoužívanějšími typy, principy na jakých pracují. Uvedeme si zařízení, kde se s nimi lze setkat.

Časy černobílých monochromatických obrazovek jsou již nějaký ten pátek za námi a světu vládnou barevné displeje s tisíci až miliony barevných odstínů. Displejů s různými technologiemi existuje celá řada a při vybírání nového telefonu může kde komu až přecházet zrak. Následující řádky našeho vědeckého okénka by vám měly pomoci nejen zorientovat se, ale také porozumět základním principům, na kterých pracují nejběžněji používané obrazovky.

Za první mobilní telefon s barevným displejem je považován Siemens S10 uvedený v roce 1998. Dokázal zobrazit 4 barvy – červenou, zelenou, modrou a bílou

Jemnost displeje

Základní parametr, platící pro všechny technologie stejně, je jemnost displeje, často také zvaná jako rastr displeje. Jemnost rastru se uvádí v DPI (Dots Per Inch), neboli počet bodů na palec. Prakticky tedy vyjadřuje počet bodů, které se vlezou na délku jednoho palce (2,54 cm). Čím je hodnota DPI větší, tím jemnější je zobrazení. Nejčastěji se u dnešních telefonů pohybuje hodnota DPI od 140 do 300+.

Při hustotě nad 300 bodů na palec již lidské oko přestává jednotlivé pixely vnímat. První telefon s takto jemným displejem byl Sony Ericsson Xperia X1 s jemností 311 DPI. Z aktuálních modelů vyjmenujme například Samsung Galaxy Nexus, Nokii E6, či linii iPhonů od 4. generace. Speciálně Apple pak svoje displeje s touto hustotou pixelů nazývá Retina (Sítnice).

LCD

Většina dnes používaných displejů spadá do rodiny LCD. Zkratka LCD vyjadřuje názvosloví Liquid Crystal Display. Tato technologie je totiž založena na elektromagnetických vlastnostech tekutých krystalů. Základní rozdělení LCD displejů je na aktivní (TFT) a pasivní (STN) technologii. V dnešní době se prakticky používá pouze TFT pro svoje lepší zobrazovací schopnosti.

Aktivní displeje využívají pro každý z pixelů samostatný tranzistor, který zajišťuje aktivaci pixelu – obrazového bodu. Každý jednotlivý pixel LCD se skládá z molekul tekutých krystalů uložených mezi dvěma průhlednými elektrodami a mezi dvěma polarizačními filtry. Pomocí napětí na příslušných elektrodách se určuje poloha molekul krystalů, přes které prochází světlo zpolarizované polarizačními filtry. Intenzita procházejícího světla je pak regulována polohou molekul krystalů.

Z toho vyplývá, že u LCD musí být přítomen stálý zdroj světla, a to i v případě zobrazování černé barvy. K získání světla se využívá katodová trubice emitující bílé světlo. Bílé světlo se využívá z důvodu obsažení všech vlnových délek barevného spektra. Světlo se tedy rozloží na tři základní barvy – červená, zelená, modrá (Red, Green, Blue – RGB). Díky různým stavům molekul krystalu se dá u každé barvy regulovat průchod světla a tudíž i intenzitu barvy. Tyto barevné části dělí jeden pixel na takzvané subpixely. Pomocí aditivního míchání těchto tří barev se pak dosahuje stovek až tisíců různých barevných odstínů. Každá část je vymezena tenkými skleněnými panely.

Schéma aktivního LCD pixelu

U produktů vyšších tříd se stále častěji setkáváme s displejem IPS. Ten taktéž spadá do rodiny LCD, avšak nabízí realističtější podání barev a širší pozorovací úhly. Kontrast však nebývá zrovna nejvyšší a podání černé barvy není tak dokonalé jako například u OLED displejů. Aktuálně nabízené telefony s IPS obrazovkou jsou například Nokie 603 a 701, iPhone 4. a vyšší generace, či LG Optimus Black. Ten navíc nese IPS panel s označením NOVA. Jedná se o speciální technologii od firmy LG, která přináší zvýšení jasu až na 700 nit (nit – základní jednotka světelného jasu). Tím se výrazně zlepšuje čitelnost na přímém slunci.

První zařízení s IPS NOVA panelem – LG Optimus Black

Novější generace LCD se nazývá Super LCD, nebo také S-LCD. Ta nabízí kromě věrnějšího barevného podání a vyšších pozorovacích úhlů také až 5x nižší energetickou náročnost než  předchozí generace LCD. Tento druh zobrazovacího panelu nabízí především HTC téměř ve všech svých telefonech vyšších řad a také model Google Nexus S.

OLED

Stejně jako u LCD, i u OLED jsou pixely rozděleny na jednotlivé subpixely. Na rozdíl od LCD však nepotřebuje žádný vnitřní zdroj světla. Základním principem OLED technologie je umístění organického materiálu mezi dvě elektrody – katodu a anodu. Po přivedení stejnosměrného napětí pomocí elektrod do organického materiálu subpixelu jsou vyvolány kladné a záporné náboje. Tyto náboje se pak spojují ve vyzařovací vrstvě, a vzniká světelné záření. Podle intenzity záření jednotlivých subpixelů (červená, zelená, modrá) lze skládat různé barevné odstíny.

K těmto subpixelům je napětí vedeno pomocí speciální vodivé vrstvy. Velmi laicky řečeno – po přivedení napětí na subpixel začne tento subpixel svítit, podobně jako obyčejná LED dioda. Z toho plyne, že při zobrazování černé barvy zůstane pixel jednoduše vypnut. Tímto se OLED zásadně liší od LCD technologie. To má za následek nejen mnohem věrnější zobrazení černé barvy, ale také významnou úsporu energie. Další její zajímavou vlastností je možnost výroby ohebných a pružných displejů. S touto myšlenkou jsou nejdále společnosti Samsung a Nokia, které již představili své koncepty.

TIP: Podívejte se na funkční koncept zařízení od Nokie s ohebným displejem.

Nevýhodou těchto panelů je kratší životnost, viditelný rastr displeje i při vysoké hodnotě DPI a vyšší výrobní náklady. I na tomto problému se již však pracuje a ve vývoji je nový typy matice, která zajistí jemný rastr a hustotu pixelů kolem 300 DPI.

Schéma OLED pixelu

OLED displej s aktivní maticí se nazývá AMOLED. Aktivní matice znamená použití dvojice tranzistorů pro každý pixel zvlášť. Tím se zvyšuje průtok proudu a zkracuje se doba odezvy. Oproti displeji s pasivní maticí (PMOLED), má AMOLED vyšší zobrazovací frekvenci, ostřejší obraz, či nižší spotřebu energie. Nevýhodou je však složitější konstrukce a s tím spojená vyšší cena. Jeden pixel AMOLED je složen z 8 subpixelů. S tímto displejem se setkáme například v telefonech Dell Venue Pro, HTC Legend, Samsung Galaxy, Nokia C7-00, Nokia 700, či Nexus One. Jsou jím vybaveny také první série HTC Desire.

Vylepšenou verzí je takzvaný Super AMOLED. Tato varianta spojuje zobrazovací a dotykovou část do jedné vrstvy. Ve srovnání s klasickým AMOLED vyniká jasnějšími barvami, lepší čitelností na slunci, lepšími pozorovacími úhly a úsporou energie. Najdeme ji výhradně ve vyšších modelových řadách společnosti Samsung. Jmenovitě Galaxy S, Nexus S, Omnia 7 nebo například S8500 Wave.

OLED displeje byly obecně kritizovány za hrubší rastr i při vysoké hodnotě DPI. Tento neduh z velké části odstraňuje Super AMOLED Plus. U něj je použit nový typ matice zvaný Real Stripe. Ten na jeden pixel využívá hned 12 subpixelů, čímž se zajistí opravdu jemné zobrazení. Zařízení s tímto displejem jsou prozatím pouze dvě – Samsung Galaxy S II a Samsung Droid Charge.

TIP: Nepřehlédněte naši recenzi telefonu Samsung Galaxy S II.

Přímé srovnání pixelu AMOLED a Super AMOLED Plus

Společnost LG v srpnu 2011 uvedla svůj vlastní panel postavený na principu OLED – takzvaný Ultra AMOLED. Bohužel o něm však není mnoho konkrétních informací. Samotný výrobce tvrdí, že se displej lépe chová na přímém slunci než klasický AMOLED. To je prý dáno díky dvojímu odrážení vnějšího světla. Není jasné, zda se jedná o polarizační filtry, podobně jako u ClearBlack displejů od Nokie, či zda je dotyková plocha umístěna přímo na zobrazovači, podobně jako u Super AMOLED od Samsungu. Prozatím jediným telefonem s tímto zobrazovacím panelem je LG Optimus Sol.

LG Optimus Sol – první a prozatím jediný zástupce Ultra AMOLED

Zajímavá technologie, kterou vyvinula v roce 2010 finská společnost Nokia je takzvaný ClearBlack displej (CBD), postavený na AMOLED panelu. CBD se vyznačuje přidáním další vrstvy mezi zobrazovací a dotykovou část. Tato vrstva omezuje propuštění vnějšího světla, která tak nedopadá na zobrazovací část.  Tímto je dosaženo mnohem lepší viditelnosti například na přímém slunečním světle. Zároveň se také výrazně zlepšuje kontrastní poměr. Tento druh displejů nalezneme pochopitelně pouze u modelů finského výrobce – například Lumia 800, N9, N8, C6-01 a E7-00.

Závěr

Jako ve všech směrech, i v oblasti displejů postupuje technologie mílovými kroky kupředu a bude zajímavé sledovat, jakým směrem se bude ubírat dále. Do dnešního výčtu byly zařazeny druhy zobrazovačů, se kterými se v dnešní době v mobilních zařízeních nejčastěji setkáte. Pevně věřím, že vám dnešní vědecké okénko vneslo alespoň trochu světla do světa zobrazovacích panelů.