Pixel Qi: дисплеи, не слепнущие на солнце

Автор: Юрий Ильин

Опубликовано 05 июля 2010 года

Небольшая американская компания Pixel Qi специализируется на разработке двухрежимных жидкокристаллических дисплеев, изображение на которых отлично видно не только в помещении, но и на открытом воздухе при естественном дневном освещении. Серийное производство таких экранов было без лишней помпы запущено в начале года, а соответствующие технологии представители фирмы впервые продемонстрировали ещё на выставке Computex 2009.

Буквально на днях, первого июля, в Pixel Qi объявили о начале продаж специальных наборов, позволяющих самостоятельно заменить обычные экраны нетбуков на двухрежимные. Что же это за технология, и как инженерам молодой американской фирмы удалось добиться таких успехов?

Идея заключается в том, что экран должен уметь работать в двух режимах: обычном, с задней подсветкой жидкокристаллической матрицы, что обеспечивает достаточный уровень яркости для просмотра в помещении, и отражающем, в котором подсветка отключается, а изображение видно в отражённом от специальной подложки свете - как в книгах или в экранах на базе "электронных чернил".

Поскольку на открытом свету подсветка - основной потребитель электроэнергии - не требуется, новые дисплеи значительно экономичнее традиционных.

Создатель технологии и основатель компании Pixel Qi Мэри Лу Джепсен ранее возглавляла дисплейное подразделение корпорации Intel и работала директором по технологиям благотворительного проекта One Laptop Per Child (OLPC), целью которого было обеспечение каждого ребёнка из бедных стран Африки и Азии портативным компьютером. Трансфлективный (прозрачно-отражающий) экран OLPC вполне можно считать первым поколением дисплеев Pixel Qi.

Главными целями новой компании стали совершенствование этой технологии и её коммерциализация. Серийное производство таких дисплеев на продажу существенно снизит их себестоимость, что положительно скажется и на отпускной цене "благотворительных" ноутбуков OLPC.

Помимо отличной видимости в отражённом свете, экраны Pixel Qi обладают и некоторыми уникальными свойствами. К примеру, при отключённой подсветке в чёрно-белом режиме разрешение таких дисплеев повышается в три раза! Чтобы понять, как такое возможно, вспомним устройство обычных жидкокристаллических экранов.

Если сильно упрощать, то такой дисплей состоит из трёх основных компонентов: подсветки, собственно матрицы из жидких кристаллов и цветных светофильтров. Пиксели матрицы, состоящие из молекул, под влиянием электрических сигналов могут ориентироваться в различных направлениях, как открывая путь свету, так и перекрывая его: в первом случае на экране будет видна светящаяся белая точка, во втором - чёрная (в идеале).

Каждый из трёх составляющих пиксель субпикселей оснащается красным, зелёным или синим фильтром, окрашивающим свет и делающим изображение цветным.

Главная проблема заключается в том, что светофильтры поглощают, как минимум, около двух третей проходящего через них света. В реальности дело обстоит ещё хуже, поэтому для получения яркой картинки требуется действительно мощный источник света, потребляющий массу электроэнергии.

Нетбук с экраном, работающем в отражённом свете, на открытом воздухе.

В Pixel Qi решили накрыть источник света отражающим слоем, выполненным, судя по всему, из серебра или алюминия, и проделать в нём отдельные отверстия для каждого пикселя - представьте себе зеркало с микроскопическими дырочками, через которые может проникать свет.

Светофильтр помещается над каждым отверстием, так что поверхность выглядит, как зеркало с невидимыми невооружённому глазу микроскопическими цветными точками. Тем не менее, когда свет проходит через этот слой, вы получаете полноценный цветной субпиксель. Дальше устанавливается жидкокристаллическая матрица и внешне такой экран ничем не отличается от самого обычного ЖК-дисплея.

При включённой подсветке дисплей Pixel Qi выглядит и работает точно так же, как обычный: часть светового потока поглощается отражающим покрытием, часть - светофильтрами и часть - самой жидкокристаллической панелью. Но если вы выключите подсветку, вы сможете рассчитывать только на внешнее освещение: свет будет проходить через ЖК-панель, отражаться от "зеркального" слоя и возвращаться обратно через матрицу.

Нетрудно заметить, что при этом из маршрута прохождения света полностью исключаются светофильтры, поэтому внешний свет используется значительно эффективнее, чем задняя подсветка.

Сравнение качества изображения на нетбуках при обычном офисном освещении.

Однако теперь каждый пиксель состоит из трёх монохромных субпикселей, а не из красного, зелёного и синего - именно поэтому в чёрно-белом режиме физическое разрешение матрицы возрастает в три раза.

Если вы хотите посмотреть кино на свежем воздухе, то придётся довольствоваться втрое более чётким, но чёрно-белым изображением. Хочется цвета - нужно включить подсветку, но чтобы заметить её работу, извольте зайти в помещение.

Что же касается работы с текстовыми файлами, таблицами, электронной почты или сёрфинга в интернете, то втрое большее разрешение и монохромность дают потрясающий эффект - высокую контрастность и очень высокую чёткость, позволяющую комфортно работать с самыми мелкими шрифтами, начиная с пятого кегля.

Согласитесь, ноутбук раскрывают на улице чаще всего по рабочей необходимости, чем от желания посмотреть кино или фотографии. Так что это уникальное свойство дисплея Pixel Qi можно смело отнести к его достоинствам.

Одна из распространённых операционных систем уже поддерживает эту особенность экранов Pixel Qi - речь идёт об Ubuntu, популярном дистрибутиве Linux. В нём реализован программный алгоритм субпиксельного сглаживания, так что текстовые документы, открытые в Ubuntu, выглядят в пассивном режиме Pixel Qi просто великолепно.

А если учесть, что при этом существенно продлевается время автономной работы компьютера, то связка Pixel Qi + Ubuntu представляется почти идеальной для рабочего ноутбука.

Сравнение экранов Pixil Qi и E Ink в ридере Amazon Kindle.

По оценкам специалистов, отключение подсветки экрана снижает энергопотребление портативного компьютера более чем на треть. В частности, если в устройстве установить маленький 6-дюймовый экран - такие чаще всего используются в электронных книгах, - то вполне можно уложиться в 50 мВт, что сравнимо с энергопотреблением ридеров на базе "электронных чернил" E-Ink.

Разница в том, что в ЖК-дисплеях требуется постоянное небольшое питание для демонстрации статичной картинки, а в "электронных чернилах" - нет. Зато энергозатраты на смену изображения в E Ink заметно выше, чем в случае с жидкими кристаллами.

В результате и получается такой неожиданный на первый взгляд паритет, благодаря которому у дисплеев Pixel Qi есть неплохие шансы появиться в портативных ридерах. Такие "электронные книги" без каких-либо ухищрений смогут выводить цветное изображение и даже демонстрировать видео, что пока в принципе невозможно для E-Ink.

В Pixel Qi разработали аналогичную двухрежимную технологию и для сенсорных экранов, что оказалось более сложной задачей, поскольку ёмкостный слой сильно поглощает отражённый свет, делая изображение желтоватым и низкоконтрастным.

Тем не менее, задача была решена и о намерении начать выпуск нетбуков и планшетов с такими экранами объявил один из крупнейших OEM-производителей ноутбуков, китайская компания Shenzhen Chuangzhicheng Technology.

На выставке Computex 2010, прошедшей в начале июня на Тайване, о выпуске планшетного компьютера на базе технологии Pixel Qi заявила компания Innoversal. Планшет под названием Lattice получит типично нетбучную начинку: 10,1-дюймовый сенсорный экран с разрешением 1024х600 пикселей, процессор Intel Atom N450 c тактовой частотой 1,66 ГГц, твёрдотельный SSD-накопитель ёмкостью до 64 Гб, модули 3G, Wi-Fi и Bluetooth 2.0.

В качестве операционной системы могут использоваться Windows, Linux или Google Chrome. Объявленное время автономной работы от аккумуляторной батареи на 5300 мА*ч достигает 58 часов. Компьютер должен поступить в продажу в сентябре 2010 года по цене порядка 530-550 долларов.

Экран Pixel Qi для самостоятельной замены дисплея нетбука.

Сама же Pixel Qi с первого июля начала продажи комплектов для самостоятельной замены экранов в нетбуках. Пока предлагаются только 10,1-дюймовые дисплеи и гарантируется совместимость лишь с двумя не самыми распространёнными моделями - Samsung N130 и Lenovo S10-2. На сайте продавца говорится о том, что матрицы работают и в других нетбуках, но пока идёт их тестирование, и модели не объявляются.

В компании утверждают, что замена дисплея занимает порядка пяти минут - достаточно отвернуть несколько шурупов и отключить шлейф. Покупка такого дисплея - пока что удовольствие не из дешёвых: он стоит 275 долл., что сравнимо с ценой целого нетбука. Однако, по словам Мэри Лу Джепсен, первая партия экранов была распродана менее чем за 24 часа после появления в продаже.

Судя по тому, сколько положительных отзывов технология Pixel Qi получила от специалистов (помимо прочего, она уже дважды получала призы на Computex), у неё есть все шансы прочно обосноваться в нетбуках и планшетах - а именно эти портативные устройства чаще других используются под открытым небом и вдали от электрических розеток. К тому же технология Pixel Qi прекрасно вписывается в традиционный производственный процесс, а конечный продукт не сильно дороже обычных жидкокристаллических экранов.