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Lv1 太平洋舰队新兵
太平洋舰队新兵 贡献56,距离下一级还需24贡献
楼主
2018-01-09 10:44 0 0 只看楼主
电梯直达 
  反复预测并多次推迟,从CRT(阴极射线管)到LCD(液晶显示器)的过渡终于发生,即使在对成本敏感的新兴市场和主要应用领域:电脑显示器和电视机也是如此。小型LCD还广泛用于各种便携式电子设备以及一些数字投影仪。然而,液晶显示器存在着不足之处,包括刷新率低,响应时间长,视角受限,功耗高,成本高以及在阳光直射和其他高环境光照条件下的可视性差。因此,制造商一直在寻找方法来消除这个重要的,不断发展的技术中的这些缺陷。
  一些开发商将重点放在对“香草”LCD基础进行渐进式改进上。其他情况下,更多的革命性转变是向用于超高级消费电子设备的OLED(有机发光二极管),或用于数字阅读器的“电子纸”显示器。历史趋势清楚地表明,对于所有应用程序来说,没有一种适用于所有应用程序的显示方法,无论结果的体积成本多少,因此价格效率可能会有利于这种整合。他们还清楚地表明,不缺乏创造力加速持续的技术创新 - 在短期内提供可信的替代方案,目前占主导地位的方法,并在长期内占领优势奖。
  子像素变化
  图1显示了LCD的基本操作概念。通常,两个平行偏振器层的垂直偏振方向阻挡从镜面背面板反射的周围环境产生的光的透射,背光的自发光或两者的透射,导致感知黑色像素的阵列。然而,ITO(铟锡氧化物)是触摸屏使用的日益罕见的材料,其提供足够强的施加电场来改变中间液晶的调制特性(参考文献1和2)。这种改变转化为不同强度的光透射。最初流行的无源矩阵显示器单独显示,因此顺序访问每一行和列的基本电路交叉点,从而要求每个像素在刷新之间保持其状态,并转换成慢响应,低对比度以及其他变得更糟的缺点分辨率和屏幕尺寸增加。

评论
  有源矩阵LCD后继器依赖于TFT(薄膜晶体管)矩阵,其中至少一个晶体管专用于每个像素,从而允许精确的列 - 行 - 像素相关性。在显示控制器激活行线之后,它驱动列线上的相关像素的特定电压。显示刷新操作顺序激活所有行线。对于现在主导的TN(扭曲向列)LCD,液晶元件响应于变化的施加电压而扭曲到不同程度,与偏振滤波器的效果相结合或相消地相互作用以传递不同量的光。精确的电场控制与刷新模式调制技术相结合,可以生成任意像素的灰度值。
  IPS(同相切换)液晶显示器的出现是为了响应用户对改善视角,更深的黑色电平和其他增强功能的要求。IPS液晶显示器水平对准液晶单元,随后通过晶体端施加每像素电场,因此每个像素需要两个晶体管 - 比TN方法更昂贵。从历史上看,至少在LG显示器的增强型IPS方案推出之前,逐像素增量电路也会对光传输效率产生负面影响,因此需要更明亮和更耗电的背光源进行补偿。
  说起LG,IPS历来被发现只能用于高端专业显示器和其他应用领域,可以容忍这项技术固有的更高的成本。然而,苹果在其最新一代Cinema Display,iMacs,iPad和iPhone 4中采用了增强型IPS液晶显示器。这种采用应该刺激价格下滑的高产量,其他潜在客户也可以有利地利用这种液晶显示器(图2)。VA(垂直对准)液晶显示器的中间方法提供了TN-to-IPS质量改进的近似值。然而,VA LCD液晶显示器(采用多畴和图案化的变体)每个像素只需要一个晶体管。因此,它们的每像素成本低于IPS替代品。

评论
  变化的扭曲和刷新调制技术使LCD能够动态校准每个像素的亮度强度,从而在这些极限范围之间产生纯黑色,纯白色和灰色阴影。子像素是液晶显示器能够从白色背光照明源产生颜色的关键。例如,常规VGA(视频图形阵列)分辨率面板中的每个307,200个像素包括三个紧密接近的子像素,每个子像素具有相关联的红色,蓝色或绿色滤波器,其仅使相关部分的可见光 - 光谱通过它。子像素的选择性控制产生纯色像素的幻觉。抖动进一步愚弄了眼睛和大脑,从而扩大了感知色调。子像素也有其他用途。参考文献3)。
  RGB(红色/绿色/蓝色)子像素图案占主导地位,但决不是唯一使用的方法。Nouvoyance(之前是三星2008年收购之前的Clairvoyante,现在是独立子公司)已经开发了一系列替代安排,该公司将PenTile品牌用于各种目标应用和属性。最初的方法模仿人眼中的锥细胞比例。梅花形单元包括两个红色子像素,两个绿色子像素和一个位于中心的蓝色子像素。RGBW(红色/绿色/蓝色/白色)的另一种模式可以在给定的功耗下最大限度地提高显示亮度,让人联想到伊斯曼柯达在2007年推出的全色图像传感器图案。
  柯达传奇的拜耳模式图像传感器,其名称来自于1976年获得专利的Bryce E Bayer博士,具有与Nuovoyance等效的RGBG(红/绿/蓝/绿)显示模式; 这两种安排都利用了人类视觉系统对绿色光谱信息最为敏感的事实。RGBG PenTile方法比传统的RGB图案少了三分之一的子像素,但是主要发明人Candice H Brown Elliott声称它提供了相同的感知显示分辨率。RGBG PenTile模式目前在三星用于手机,数码相机和其他消费电子设备的OLED面板中使用。
  夏普是唯一一家值得关注的日本液晶显示器制造商,该公司正在努力在技术上与韩国,台湾和中国的竞争对手区分开来,以保持与未来的相关性。在2009年德克萨斯州圣安东尼奥的SID(Society for Information Display)展会上,该公司展示了采用五子像素模式的原型LCD,不仅包含传统的红色,绿色和蓝色加色,还包括减色的青色和洋红色子集 - 调色板。六个月后,在2010年1月的CES(消费电子展)上,夏普推出了一系列屏幕尺寸从40到68英寸的Quattron RGBY(红色/绿色/蓝色/黄色) - 亚像素模式的电视,现在正在生产,明年要跟随其他。
  该公司的宣传材料不乏夸张之词,声称这种亚像素组合能够提供超过1万亿个不同的颜色,而不是传统的RGB数十亿,“忠实地渲染几乎所有可以用肉眼辨别的颜色”,并提供“更闪亮的金色,加勒比布鲁斯和向日葵黄“(参考文献4)。夏普方便地没有提到,但是,松下在20世纪70年代推出了概念上类似的Quatrecolor CRT电视,遇到了一个不容忽视的市场拥抱,该公司迅速停产。对于为什么RGBY显示器增强了原始捕获和处理传统RGB-子像素认证的内容的问题,夏普也似乎没有一个令人信服的答案。然而,至少有另外一家公司似乎认为夏普正在开发一些东西:苹果公司最近通过提倡纯CMYK(青/洋红/黄/黑)减法显示方法(参考文献5)提交了一个Quattron的专利。

  决议,方向
  现代的平板电视机,无论其屏幕大小如何,都倾向于理解一个不超过1080p的原始分辨率,即在宽屏幕方向上的1920×1080像素。这种高端分辨率的上限使得它们更容易制造,因此产量更高,成本也更低,供应商通过指出商业上可用的视频内容是1080p的最大分辨率来合理化像素数上限。当然,消费者可能更喜欢观看其高分辨率数码相机拍摄的静止图像的高品质版本,但对功能的需求不足以证明其由电视制造商及其面板合作伙伴开发和部署。
  三星今年在韩国的一次会议上表达了对决议上限的长期关注。随着可用屏幕尺寸的不断增加以及近距离的观看距离,观察者将越来越有可能辨别离散像素及其间的边界 - 这是不理想的能力。目前电影院以2和4K分辨率投影数字内容 - 分别约为2048个垂直像素和约4096个垂直像素。但是,目前没有面向消费者的物理媒体格式支持这些解决方案。可下载和流媒体更灵活(参考文献6)。同样,NHK和其他公司一起在CES上展示了NHK品牌SHV(超高清视频)的引人注目的UHDTV(超高清数字电视),但是广泛的市场推广仍然是难以捉摸的。
  你可能会相信电脑显示器会更适合高分辨率的像素配置,而且你会是对的,但可能不会达到你想象的程度。当然,计算机显示器的近距离观看安排鼓励高像素分辨率,因此,精细的像素间距。电脑显示器的屏幕格式比电视机小,这些特性有些抵消。用户在这些监视器上观看的内容(包括照片,文本等)更适合精细化的功能。但是传统模拟VGA,数字单通道DVI(数字视频接口)和HDMI(高清多媒体接口)连接的分辨率限制在一定程度上限制了显示质量的发展 - 这是DisplayPort的限制有限的成功缓解(参考文献7)。
  在给定的屏幕尺寸下,制造复杂度降低,产量提高,因此成本降低,较低分辨率显示器的供应也较高,这也是价格与质量之间的折衷,高分辨率替代品的利润率高 - 小量的市场利基。您也不能忽视传统操作系统和程序的每英寸点数限制。即使采用微软Windows 7等领先的每英寸灵活操作系统,传统的72-dpi密度的传统应用程序在输出时也会产生不可接受的小的内插模糊字体和图形元素每英寸更高的显示屏。

评论
  幸运的是,这样的传统限制在许多现代移动操作系统和应用中并不是因素。通过手机,多媒体播放器,照相机等超小型显示器,系统硬件和软件可以有效地利用更高的每英寸点密度,从而显着提高用户感知质量。例如,以最新一代的iPhone 4为例,苹果与LG Display合作实施了苹果的Retina LCD。Retina不仅采用了IPS而不是上一代iPhone 3GS使用的传统LCD技术,而且还宣传了960×640像素的分辨率,转换为78像素宽度的像素,提供了326-ppi(像素每英寸)与iPhone 3GS相同的3.5英寸对角尺寸的480×320像素(图3))。最近,夏普在该公司的基于Android3的Android手机上推出了匹配规格的显示器。在日本的十月举行的CEATEC(先进技术组合展)上,日立公司展示了一个302-ppi的显示屏,虽然是6.6英寸的屏幕,几乎是iPhone 4中Retina显示屏尺寸的两倍。同样在十月,卡西欧/凸版合资企业Ortustech宣布推出具有1920×1080像素分辨率的4.8英寸对角线显示屏,转换为458ppi的密度。
  尽管像素密度是您查看内容质量的几个关键决定因素之一,但纵横比(即水平和垂直排列的像素数)决定了您可以同时在屏幕上看到多少内容。宽屏格式的电视节目,电影和其他视频内容的日益普及已经推动了近年来电视机和电脑显示器不可避免地迁移到现在占主导地位的16比9和类似的比例尺寸。计算机游戏玩家,股票交易商和其他电力用户甚至可以将多个显示器并排堆叠,以进一步增加配置的水平空间。然而,许多主要观看传统内容的计算机用户在浏览网页,写作,创建电子表格和使用它们进行计算时,参考文献8 和 9)。
  另一方面,移动电子产品的显示器至少在很大程度上逆转了标志着他们大幅面的弟兄的宽屏幕转换趋势。部分原因在于,对于传统宽高比的持续依赖是因为具有纵向,纵横比为4:3的显示器的系统倾向于更好地适合用户的手。这也部分是由于这样一个事实,即大多数内容用户在这样的系统上访问的内容继续在除了广泛的屏幕之外的屏幕上被最好地观看。例如,苹果公司就收到了来自iPad的早期评论者的不必要的批评,他们专注于视频播放应用,忽略了电子出版物阅读器程序模仿印刷页面的事实, 3纵横比均为单人照片和双页面横向配置。
  背光选项
  从历史上看,非反射型LCD主要利用CCFL(冷阴极荧光灯)背光,其主要属性包括低成本和多元化的供应商基础。然而,在许多其他方面,尽管使用中间扩散器,但在灯之间不一致的照明方面,它们并不理想。从上电到稳定后续运行; 随着年龄的增长 在硬件故障之前,它们的使用寿命有限,对显示器厚度和显示功耗,对环境的破坏或昂贵的处理特性,以及低的显示器耐用性和可靠性都有显着的增量效应。另外,由于CCFL背光始终打开,因此不能输出深黑色,并且一些光线通过偏振滤光片泄漏到观看者的眼睛。
  一些利基市场也采用了白炽灯泡,ELPs(电致发光面板)和HCFLs(热阴极荧光灯)作为背光源,并且都有独特的优势和劣势组合,但是LED似乎是广泛应用的CCFL背光源继任者。除了最小的显示器 - 房地产设置之外,最初的价格太昂贵了,随着他们在不同应用领域的应用越来越广泛,它们的价格迅速下降。因此,现在成本越来越高,他们巧妙地处理CCFL的缺点。设计工程师喜欢LED背光的优势,营销人员通过给他们的产品带来误导性的绰号来利用这些优势。例如,三星在2009年中期开始并继续推出“LED电视,参考10)。不幸的是,其他制造商也纷纷效仿。
  继续广泛使用的第一代LED背光配置让人联想到其CCFL的前身:多个白光LED通过漫射器或光导散布在屏幕上。LED阵列后面的反射层通过将用户发射的光重新定向,从而提高背光效率,否则这些光可能会浪费。基本的LED背光设计驱动所有可用的LED元件达到相同的强度。所谓的局部调光方法将架构推向了下一个逻辑步骤。通过单独控制每个LED元件的强度,在增加所需的处理智能以及因此显示器内置的成本的情况下,它们提高了显示器的有效对比率。
  增加的色域是LED进化中下一个增量的关键焦点,它利用了LED不仅具有白色,而且具有红色,绿色和蓝色变体的事实。通过单独控制三色群集内的每个子LED的强度,显示器制造商不仅可以正面地影响对比度,还可以正面影响LCD输出的可见颜色的调色板和准确度。相反,边缘照明的LED布局集中在厚度上,并在一定程度上关注背光成本。在这种情况下,顾名思义,LED阵列位于显示器的两个或全部四个边界跨度上,光导将其照明散布在后面板上。采用这种配置,局部对比度和色彩控制是不可能的,但作为交换,
  任何背光源,无论其组件或其配置如何,都会增加并不利地影响显示深度和功耗。消除背光是OLED的一个关键卖点,一个长期被吹捧的液晶显示器的继任者终于开始实现其承诺,至少在小型应用中。OLEDs固有的发光电致发光不需要辅助背光源。与包含背光功能的显示器不同,它们非常灵活,为新应用打开了大门,如电子增强服装和卷起式标牌。在昏暗的观看环境中,它们的广视角,逼真的色彩和对比度令人印象深刻。它们的响应速度比液晶显示器快几个数量级。
  但是OLED的使用寿命有限,特别是对于蓝光有机材料,迄今为止只能使用高度一次性的电子设备。在发生严重故障之前,所有OLED子像素都会随着时间推移而退化,产生不理想的颜色平衡偏移。本质上不具有反射性的OLED往往难以在高环境照明环境中辨别,例如直接照射阳光。与液晶显示器不同,像CRT和等离子显示器,它们很容易产生持久性或者老化,以响应长时间显示的静止图像(见侧栏“等离子生活再战一天; SED消失“)。他们提供优秀的功耗与大部分黑暗的内容。但是,当显示大多数轻质材料时,例如在浅色或白色背景上的暗文本的常见排列,其电池耗尽可能显着高于LCD /背光组合。
  大批量,低成本的OLED生产仍然是一个挑战,供应商数量有限。例如,虽然宏达在过去一年推出了一系列基于OLED的手机,但随后公司为了应对供应短缺,随后对液晶显示器进行了改造,使当前主要的OLED供应商三星自己使用小型显示器品牌相机,手机等产品。而三星经常表示的愿望是大屏幕OLED接班人过时的液晶电视,尽管对台湾,中国以及其他地方公司正在出现的LCD竞争威胁的可以理解的回应似乎只是一个梦想,至少在近期(参考文献11)。
  至于显示器的正面,越来越多的液晶显示器采用光面屏幕,而不是无光泽,防眩光的同行。作为回应,专业供应商如雨后春笋般冒出来,为了保修费用和往往大量的费用,改装光面电脑,配备磨砂售后显示器。在光面液晶显示器的正面涂抹哑光膜可以产生可比较的,更具成本效益的效果。这两个阵营的倡导者之间激烈的辩论让人联想起关于无光泽和光泽照片的论点,这些论点有着可比较的优点和缺点。无光泽的屏幕不会出现令人震惊的反射,因此可能会在更长的观看时间和户外对眼睛更容易 - 也就是说,如果背光足够强大。反对者指出他们的亮度和对比度下降,哪些发起人可选地描述为更准确。相反,光面银幕虽然充满活力 - 尽管如此,根据形象专业人士的说法,不准确的颜色使其成为玩游戏或看电影的常用选择,从而解释了它们日益普及的趋势。但是,高环境照明条件会导致显示屏周围的眩光和反射。在这两种情况下,可能存在的触摸屏的增量衰减和其他改变效果也都要求您注意。

  电子书升级
  无论是液晶显示器还是OLED,显示“越来越快的反应,使他们最终在性能要求苛刻的使用环境(如计算机和多人游戏设置)中篡夺CRT。他们还,结合不断变化的背光的改进,导致供应商不断努力一起来之间的数字种族,或根据规范,“一降”对方,尽管经常怀疑现实生活的相关性。过度驱动一个像素以鼓励它更快速地切换状态,例如,只有在从完全打开到完全关闭时才有意义的技术,反之亦然。微妙的转变比他们更为突兀的转变需要更长的时间。
  同样,不久之前,人们认为60赫兹的显示刷新率是最新的,而120赫兹的面板现在已经司空见惯,而240赫兹和更高的刷新率显示器正在进入主流。再次,这样的技术存在一些实际的好处。这些好处包括:使显示刷新率更均匀地匹配电影捕捉材料的24Hz节奏; 消除快速动作序列中的“颤抖”,如体育内容; 并将3D播放带到客厅(参考文献12))。然而,一个愚蠢的执行可能会带来讽刺意义的结果,比一个更新更慢的前辈更糟。中间帧创建可以采用先前帧重复或连续源帧之间的内插的形式。由于LED背光的快速照明和消光属性,中间黑色框架(背光关闭的那些)通常也可以使用。
  同行在单色书或报纸的印刷页上,你可能会意识到,全彩色LCD或OLED代表了电子纸的继任者的矫枉过正。这种差异解释了E Ink公司双模式显示介质令人印象深刻的行业热忱,该公司基于麻省理工学院媒体实验室开发的技术,现在可以在大多数电子书阅读器和类似设备中使用。作为公司文献(参考文献13)解释说:“电子墨水的主要组成部分是数以百万计的微胶囊,即人类头发的直径。在一个化合物中,每个微胶囊含有带正电的白色颗粒和带负电的黑色颗粒,悬浮在清澈的液体中。当施加负电场时,白色颗粒移动到微胶囊的顶部,以便读者可见。这个[方式]使表面在该位置显示为白色。同时,一个相反的电场将黑色颗粒拉到隐藏的微胶囊的底部。通过颠倒这一过程,黑色颗粒出现在胶囊的顶部,现在使得该表面在该位置处显得黑暗。
  E Ink的微胶囊即使在去除电场后仍能保持其取向,直到后续的场重新使用和反转。因此,基于E Ink的设备比LCD或OLED替代品提供更长的电池寿命。即使在明亮的日光下,显示屏也易于阅读,具有接近180°的视角,并可提供150至200 dpi的分辨率。E Ink今年推出了第二代Pearl技术,对比度提升了50%。然而,虽然制造商声称珍珠的响应速度不到1毫秒,但更新速度仅为每秒几帧或更少,导致页面转动缓慢,令人讨厌的“重影”伪影,以及实际上无法显示甚至是低帧率的视频内容。
  E Ink显示器的颜色变种尚未投入生产,去年夏天的SID会议和其他近期的行业论坛上的原型机已经不足,调色板有限,对比度低,这绝对是一种绝对的意义,与LCD和OLED相比也是如此。这些缺点对彩色报纸来说是有问题的,比如今日美国,星期天的漫画和电子杂志订阅。它们还使得E Ink显示器与“开明的”电子文献版本不兼容,其通过包括动画序列,视频剪辑等来支持新媒体的能力。由于这些和其他原因,Barnes&Noble选择了1024×600像素,7英寸。该公司在10月份推出了249美元的Nook彩色电子阅读器。图4)。

评论
  数家新贵显示器开发商力争结合LCD,OLED和E Ink的最佳属性,并希望市场的成功将随之而来。比较知名的人之一是Pixel Qi,他的创始人Mary Lou Jepsen以前是麻省理工学院媒体实验室的OLPC(每个儿童一台笔记本电脑)项目的首席技术官。该公司的显示器在很大程度上与LCD制造设备和生产流程兼容,这是希望快速提供供应和降低成本的关键因素。像素齐设备可以选择关闭其背光,从全彩色常规显示转换为反射单色屏幕,就像电子墨水对应,在阳光直射下易于阅读。OLPC XO-1首先采用了Pixel Qi显示屏和Notion Ink即将推出的Adam平板电脑,该公司基于Nvidia的Tegra 2 ARM CPU,也使用Pixel Qi。Pixel Qi还将275美元的3Qi显示器卖给了想要替换10英寸的自己动手的黑客。他们的上网本液晶显示器。
  高通公司的Mirasol显示器对于一家以其众多无线通信专利和使用它们的半导体设备而闻名的公司来说是一个奇特的举动。基于MEMS(微机电系统)技术的Mirasol使用IMOD(干涉调制),其功能类似于蝴蝶翅膀将光线折射成彩虹的方式。每个显示元件包括两个导电板,形成光学谐振腔。一块板是玻璃基板上的薄膜叠层,另一块是悬挂在上面的反射膜; 气隙将它们分开。IMOD元素有两个稳定的状态。没有施加电压,板保持分开。施加电压差通过静电引力将板吸引在一起。
  当环境光照到元件上时,在没有施加电压的情况下,光反射离开薄膜叠层顶部和其上的反射膜。取决于光腔的高度,反射离开膜的特定波长的光与从薄膜结构反射的光略有相位差。一些波长建设性地干涉,而另一些则破坏性地干涉。人类的眼睛和大脑将某些波长的放大作为颜色,而不是其他的。通过施加电压折叠板的间隙,仅在人眼不可见的紫外线波长处产生相长干涉,转化为可见的黑色缺失。与LCD和OLED一样,顺序排列的红色,绿色和蓝色结构波长子像素元件,
  到目前为止,Qualcomm的少数Mirasol设计获得了与Foxlink合作的台湾小型工厂的小型单色显示器。然而,高通公司最近开始展示有限的色域和稍微暗淡的原型,并据说在获得重大设计奖项后建造了一个价值20亿美元的专用制造工厂

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