Mobilforradalom: a kijelzők világa. Írta: László Ferenc október 16. szerda, 14:50

Átírás

1 Egyre nagyobbak és egyre szebbek az okostelefonok kijelzői, de mit lehet tudni a mögöttes technológiákról? Összeszedtük a fontosabb tudnivalókat. Gazdasági világválság ide vagy oda, a mobiltelefon iparág egyre jobban teljesít. Az IDC piackutató cég jelentése szerint az idei esztendő első negyedévében világszerte több mint 418 millió mobilkészüléket adtak el, és ebből a mennyiségből már 216 millió okostelefon besorolású modell volt. A teljes piac néhány százalékot nőtt egy év alatt, de a smartphone szektor növekedése közel 42 százalékos, így nem csoda, hogy mostanság már több okostelefont adnak el, mint hagyományos feature phone-t. Ez persze a mobilokba szánt processzorok, memóriachipek és szenzorok gyártásával foglalkozó cégek számára is jó hír, no és persze a kijelzőgyártóknak sem lehet okuk a panaszra. A felhasználó és a mobiltelefon közötti kapcsolatot pedig pontosan ez utóbbi alkatrész határozza meg: ha alacsony felbontású, vagy kelletlen nyomáspontú a display, máris szidjuk magát az egész készüléket, de mostanság szerencsére már egyre inkább ennek ellenkezőjére vannak példák. Írásunkban áttekintjük, hogy jelenleg körülbelül mit érdemes tudni a mobiltelefonokba szerelt kijelzőkről. Folyadékkristályok A jelenleg forgalomban lévő telefonok túlnyomó többségében folyadékkristályos kijelzők teljesítenek szolgálatot, és így volt ez 10 évvel ezelőtt is, csak éppen az elmúlt években rengeteget fejlődött ez a technológia is. A mobilokba szerelt LCD-k működési elvüket tekintve értelemszerűen nagy mértékben hasonlítanak az LCD tévékre. A szendvicsszerkezetes panelek úgy épülnek fel, hogy két átlátszó polarizátor réteg között olyan folyadékkristályos anyagot tartalmaznak, melyek az áthaladó polarizált fény polarizációs síkját elforgatják. A két szélen található, egymásra merőleges (vagy párhuzamos) elhelyezkedésű polárszűrők alaphelyzetben nem engedik át (vagy átengedik) a fényt, ellenben ha a folyadékkristályok elektromos térbe kerülnek, akkor a fény polarizációs síkja elfordul és ez átlátszóságot (vagy sötétséget) eredményez. A színszűrőt is tartalmazó LCD megjelenítők önmagukban nem bocsátanak ki fényt, a megvilágításról tehát mindenképpen gondoskodni kell. 1 / 9

2 Vissza a múltba A mobiltelefónia hajnalán a legtöbb kijelző még nem pont-mátrixos, hanem úgymond pálcikás megjelenítésre volt képes, ráadásul akkoriban a színekről is maximum csak álmodozhattunk. Az első készülékekben TN (Twisted Nematics), illetve STN (Super Twisted Nematics) technológiájú panelek kaptak helyet, melyek elsősorban olcsóságukról, kis fogyasztásukról és remek olvashatóságukról voltak híresek, de persze képminőségük nem volt éppen ideális. Ezek mind passzív mátrixos vezérléssel bírtak, vagyis a sorok és oszlopok áramkörének címzésével lehetett vezérelni őket, szemben az aktív mátrixos társaikkal, melyek már pixelenként tartalmaznak egy-egy tranzisztort, és bár drágábbak, mindenképpen jobb a minőségük és gyorsabb is a működésük. Háttérfény, színek Ahogy azt már említettük, az LCD-k esetében háttérvilágításra mindenképpen szükség van, és a valódi színek megjelenítésére képtelen kijelzők korában maximum úgy tudták színesíteni a képet, hogy például kék háttérvilágítást tettek a panel mögé, vagy adott esetben változtatható színű háttérvilágítást alkalmaztak. Egy ideig próbálkoztak a szürkeárnyalatos panelekkel, aztán megjelent a cstn (Color Super Twisted Nematics) technológia, mely már valódi színekkel, általában 4096 színárnyalattal operált. Ennek továbbfejlesztése a TN+film, mely megtartotta a korábbi TN megoldások olcsóságát és már jelentősen több színárnyalatot is meg tud jeleníteni, viszont a feketéje nem igazán mély, valamint a betekintési szöge is hagy némi kívánni valót maga után. Ebben az esetben két egymásra merőleges irányban polarizáló lemez között találhatók a folyadékkristályok, melyek alaphelyzetben átengedik a fényt, feszültség alatt pedig blokkolják. 2 / 9

3 IPS LCD A TN panelek a megjelenésüktől kezdve igen komoly fejlődésen mentek keresztül, azonban negatívumaik nagy részét csak egy új technológiával, az IPS-sel (In Plane Switching) lehet kiküszöbölni. Ezúttal a felépítés pont a fordítottja a TN+film esetében taglaltaknak, vagyis a két polarizáló lemez azonos irányban polarizálja a fényt. Alaphelyzetben sötét képet kapunk, elektromos tér hatására pedig a folyadékkristályok átengedik a fényt. Az IPS egyik legnagyobb előnye, hogy hatalmas betekintési szöggel rendelkezik, szebbek a színei, valamint a feketéje is sokkal mélyebb, mint a TN+filmé. Apróság ugyan, de mindenképpen említésre méltó, hogy pixelhiba esetén ezúttal fekete képpontot kapunk, ami kevésbé zavaró, mint a TN+film fehér halott pixele. Hátrányt jelent, hogy a vezérléshez két tranzisztorra van szükség, ami miatt alacsonyabb a fényáteresztő képesség és nagyobb a fogyasztás. OLED A fénykibocsátásért felelős elektrolumineszcens réteg az OLED esetében egy szerves félvezető vegyület, mely két elektróda között helyezkedik el és elektromos áram hatására világít. Háttérvilágításra ezúttal nincs szükség, az egyes pixelek pedig a szentjánosbogár mintájára saját maguk bocsátanak ki fényt. Pontosan ennek köszönhető a lényegében végtelen kontrasztarány, hiszen az inaktív pixeles teljesen sötétek és semmilyen háttérvilágítás sem sejlik át rajtuk, az aktív képpontok pedig hófehéren világítanak. Fényerő tekintetében van még hova fejlődni, vagyis elmondható, hogy erős napsütésben rosszabbul látható egy OLED-es mobilkijelző, mint egy LCD-s. A PMOLED panelek passzív vezérlésűek, az AMOLED-ek pedig aktívak, de az iparágban ma már szinte csak és kizárólag ez utóbbi modernebb megoldással találkozhatunk. OLED előnyök és hátrányok AZ OLED panelek nagy előnye, hogy a folyamatos háttérvilágítás hiányában igen alacsony a fogyasztásuk. Ennek kiaknázásához azonban érdemes a telefonon a sötét háttereket favorizálni, ugyanis a világos tartalmak jelentősen megnövelhetik a fogyasztást. Az OLED-es telefonokon remek standby tartalmak (óra, üzenetértesítés, stb.) jeleníthetők meg, melyek alig növelik a készülék fogyasztását, míg ha hasonló funkciót egy LCD- készüléken aktiválunk, az a folytonos megvilágítás miatt gyorsan lemerítheti az akkumulátort. Remek dolog, hogy a betekintési szög hatalmas, illetve, hogy a megjelenített képek rendkívül kontrasztosak. Szubjektív megítélés kérdése, mindenesetre egyesek számára az OLED kijelzők már túlszaturált képet biztosítanak, mások viszont pont emiatt a vibráló színvilág miatt kedvelik a technológiát. 3 / 9

4 4 / 9

5 Az érintés ereje Az érintésérzékeny kijelzők a PDA szektorból szivárogtak át a mobiltelefonokba, vagyis az első időkben alapvetően ceruzás használatkor voltak ideálisak. Aztán a későbbiekben az iparág rájött arra, hogy a mobilokat mégis csak inkább ujjal kezeljük és ez irányban optimalizáltak a gyártók, illetve az utóbbi időkben megjelentek azok a készülékek, melyek már mind ujjas, mind pedig ceruzás használat esetén remekül teljesítenek. Időrendi sorrendben haladva az első érintős mobilok nagy részében rezisztív érintőkijelzők kaphattak helyet, melyekben két vékony és eltérő feszültségű fólia rejtőzött. A fóliák között légréteg volt található, melyet a stylus, vagy az ujjunk nyomásával adott helyeken össze lehetett nyomni, és ezt máris érzékelte a rendszer. Negatívum, hogy a telefon kezeléséhez ilyenkor folyamatosan valódi nyomkodásra van szükség, nem elég csak "simogatni" a kijelzőt, ezen kívül pedig a rezisztív panelek elég gyenge fényáteresztő képességgel rendelkeznek. Kapacitáljunk! Az első iphone nemcsak azért aratott nagy sikert, mert letisztult volt a kezelőfelülete és divatos volt a külcsínje, hanem többek közt azért is, mert kapacitív érintőkijelzőjét élmény volt használni. Itt már nem kell erősen nyomkodni a panelt, hanem elég odaérinteni az ujjunkat: a műanyag-, vagy üvegréteg alatt egy rácsos vezetőfelület található, mely elektromos mezőt állít elő, és ha odaérünk a kijelzőhöz, az azonnal töltést vesz el, és megtörténik a pozicionálás. Bár elméletileg a rezisztív panelek is képesek a multi-touch, vagyis többujjas működésre, a gyakorlatban a kapacitív panelek honosították meg ezt a lehetőséget a mobilokon: nagyításkor, vagy forgatáskor remek szolgálatot tesz a multi-touch, mely adott esetben egyszerre akár tízpontos érintést is képes érzékelni. Negatívum, hogy a normál kapacitív paneleket hagyományos kesztyűben, illetve körömmel lehetetlen használni, bár speciális kesztyűket vásárolhatunk hozzájuk. 5 / 9

6 6 / 9

7 Új fejlesztések A rezisztív panelek ceruzás, a kapacitív modellek pedig ujjal történő használat esetén ideálisak, de szerencsére az újabb kapacitív panelek már lényegében mindenféle eszközzel kezelhetők. A Nokia aktuális csúcsmobiljának kijelzőjét például nemcsak ujjal, hanem körömmel, ceruzával, normál kesztyűvel, de akár még egy evőeszközzel is használhatjuk. E mögött a Synaptics ClearPad 3250 technológia bújik meg, mely az aktuális kezelési módnak megfelelően optimalizálja az érintőkijelzős használatot és szélsőséges hőmérsékleti viszonyok mellett is stabilan teszi a dolgát. Ugyancsak figyelmet érdemel a Samsung-féle Note okostelefon/tablet termékcsalád, melynek tagjai elsősorban az átlagnál nagyobb kijelzőméretükről, illetve kombinált ujjas/cerkás kezelhetőségükről ismerszenek meg. A Note modellekhez mellékelt S Pen ceruzák 1024 különböző nyomásszintet képesek érzékelni, ily módon pedig rendkívül egyszerűvé és élményszerűvé teszik a kijelzőre történő virtuális jegyzetélést, rajzolást, vagy éppen festést. Képméret, védelem Míg a 2000-es évek elején átlagosan 2 colos kijelzők kerültek a mobilokba, addig ma már ezen képátló sokszorosával találkozhatunk, amiben persze többek közt az is fontos szerepet játszik, hogy a kijelzők alatti hagyományos nyomógombok szépen lassan a feledés homályába vesztek. Az érintőkijelzős okostelefonok piacán ma valahol a 3-3,2 col környéke a belépőszint, míg a leginkább elterjedt méret a 4-4,3 col. A bestseller iphone csak nemrégiben váltott 3,5 colról 4 colra, de a távol-keleti gyártók új modelljei mellett a legújabb iphone is parányinak tűnhet. Idén néhány hónapig a Huawei Ascend Mate számított a világ legnagyobb kijelzős okostelefonjának, a maga 6,1 colos képátlójával, aztán megérkezett a 6,3 colos Samsung Galaxy Mega 6.3, illetve jelenleg a 6,4 colos Sony Xperia Z Ultra ül a képzeletbeli trónon. A panelek ütés és karcolódás elleni védelméről a legtöbb esetben a Corning által kifejlesztett Gorilla Glass gondoskodik, mely immár harmadik generációjánál tartó speciális üveggel a világ több mint 1 milliárd készülékén találkozhatunk. Képminőség A képminőség megítélése meglehetősen szubjektív dolog, és fontos szerepet játszik benne a kontrasztarány, a színek teltsége, a betekintési szög, valamint a felbontás. Minél nagyobb kijelzős készülékről beszélünk, logikusan annál nagyobb felbontásra van szükség az optimális vizuális élmény eléréséhez. A pixelsűrűség az egyik olyan jellemző, mely a maga colonkénti pixelértékével egész jól informál az adott kijelző felbontásbeli képminőségéről. Amikor 2003-ban kijött az első 320x240 pixeles 2,2 colos mobilkijelző (Sharp), annak képminősége mindenkit ámulatba ejtett, pedig csak 182 ppi-s pixelsűrűséggel bírt. A következő jelentős mérföldkő a 2010-ben érkezett iphone 4 volt, melynek 960x640 pixeles és 3,5 colos panele 330 ppi-vel büszkélkedett már az 1280x720 pixeles 720p HD kijelzőkről szólt, 2013 pedig már egyértelműen az 1920x1080 pixeles Full HD paneleké, legalábbis a high-end kategóriában 7 / 9

8 mindenképpen. A már említett 6,4 colos Sony gigantmobil Full HD kijelzője 344 ppi-s, míg a legnagyobb pixelsűrűsége a 4,7 colos Full HD display-es HTC One-nak van, egész pontosan 469 ppi. Az emberi szem felbontóképességével kapcsolatban megoszlanak a vélemények, de általánosságban véve valahol ott lehet az igazság, hogy az átlagos szeműek ppi-ig látnak különbséget a mobil kijelzők között, míg a jobb látásúak akár 400 ppi fölött is észreveszik a minőségbeli javulást. RGB és PenTile Alaphelyzetben vörös (R), zöld (G) és kék (B) alpixelekből tevődik össze egy képpont, de vannak kivételes esetek. Az AMOLED kijelzőkben a normál RGB mellett használatos még az RGBG (PenTile) mátrixos elrendezés is, amit elsősorban azért használnak, mert nagy felbontás mellett az emberi szem a zöld színt jobban érzékeli. Ennek hátránya viszont, hogy pixelenként nem három, hanem csak két alpixelt kapunk, ami a kijelzőt közelről nézve minőségbeli romlást 8 / 9

9 eredményezhet. Ezért fordulhat elő, hogy egy RGB mátrixos kijelző képminősége jobbnak hat, mint egy papíron ugyanolyan felbontású PenTile mátrixos társáé, de például egy 5 colos Full HD panel esetén a különbség lényegében már észrevehetetlen (720p-nél még látható). LCD-k esetében találkozhatunk még RGBW konfigurációval is, mely esetben a fehér (W) alpixelt a fényerő növelése miatt alkalmazzák. Egyéb fejlesztések A Sony egyik legújabb technológiája a Triluminos, mely minden korábbinál szebb színekkel kecsegtet, még pedig oly módon, hogy színszűrőt vonultat fel a LED-es háttérvilágítás és a display között, ily módon helyettesítve a drágább és bonyolultabb felépítésű RGB hátsó megvilágítást. Nem ennyire új, de mindenképpen említést érdemel az elektronikus könyvolvasókban használatos e-ink: az elektromos tinta pigmentált részecskéi feszültség hatására átrendeződnek, és a következő váltásig energia felhasználása nélkül úgy is maradnak. Emiatt a fogyasztás teljesen minimális, viszont a legtöbb esetben nem kapunk háttérvilágítást. A 3D nem igazán tudott elterjedni az iparágban, hiszen az LG és a HTC által még 2011-ben bejelentett autosztereotipikus, szemüveg nélküli 3D mobil kijelzők képminősége nem volt az igaz, és a felhasználók nem is igazán igénylik az új dimenziót a mobilokban. Ezzel szemben a hajlékony kijelzőkben sokkal nagyobb fantáziát látnak a gyártók, és az előrejelzések azt mutatják, hogy 2020-ban már 350 millió ilyen paneles okostelefon talál majd gazdára világszerte. Az első ilyen készülékek kijelzője csak minimális mértékben és gyárilag fixen lesz meghajlítva, később viszont várhatóan érkezni fognak a teljesen flexibilis, akár egyszerűen feltekerhető mobilkijelzők is. 9 / 9