Дисплей (устройство)

Дисплей (англ. display) — это электронное или электромеханическое устройство вывода информации, предназначенное для её представления в визуальной или тактильной форме. Дисплей является важнейшим компонентом человеко-машинного интерфейса и применяется в телевизорах, компьютерных мониторах, смартфонах, планшетах и множестве других устройств, предполагающих передачу информацию человеку.

Современный телевизор с OLED-дисплеем.

История

Первые дисплеи создавались на основе технологии электронно-лучевой трубки, разработанной в конце XIX века; эти приборы — способные преобразовывать оптическую информацию в электронный сигнал и наоборот — первоначально применялись в конструкции осциллографов. Однако уже в 1906—1911 годах был зарегистрирован ряд патентов и разработано несколько инженерных решений, позволяющих использовать электронный луч для вывода произвольного изображения на светочувствительный экран — то есть сделали возможным создание прообраза современного дисплея. Устройства отображения на основе электронно-лучевых трубок находились в активном коммерческом использовании на протяжении более чем 80 лет: с 20-х годов XX века и вплоть до окончания первого десятилетия XXI века, когда им на смену пришли плазменные панели, дисплеи на основе жидких кристаллов, а затем и OLED-устройства.

Компьютерный ЭЛТ-монитор от Macintosh.

Основные типы дисплеев электронных устройств

Современные дисплеи можно классифицировать по различным критериям: используемой технологии вывода данных (ЭЛТ, LCD, OLED), способу излучения света (активный, пассивный), методу наблюдения изображения (проекционный, прямого просмотра).

• Дисплеи на основе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) — устаревшая технология, которая использовалась в телевизорах и мониторах. Изображение создавалось путём воздействия сфокусированного пучка электронов на люминофорное покрытие экрана
• Плазменные панели (PDP) — вышедшая из широкого применения технология вывода изображения путём возбуждения люминофоров ультрафиолетовым светом, который образуется при электрическом разряде в ячейках, заполненных инертным газом.
• Жидкокристаллические дисплеи (LCD) — основаны на управлении поляризацией света с помощью жидких кристаллов. Являются наиболее распространёнными благодаря своей компактности и энергоэффективности. Сами по себе LCD-матрицы не излучают свет, поэтому для работы таких дисплеев необходимо использовать различные технологии подсветки.
  • LCD с подсветкой на светодиодах (LED-backlit LCD)
  • Дисплеи на квантовых точках (QLED)
• Светодиодные дисплеи (LED) — основаны на многослойных органических полимерах, излучающих свет при прохождении через них электрического тока. Отличаются высокой контрастностью и чёрным цветом.
  • Органические светодиоды (OLED)
  • AMOLED-дисплеи
  • Super AMOLED-дисплеи

Прочие виды устройств

Индикаторы

Индикатор — как и дисплей — предназначен для передачи информации от машины человеку. Вместе с тем эти устройства отличаются функционально: так, индикатор отображает состояние прибора, наблюдаемого объекта или процесса — к примеру индикаторная отвёртка, позволяет определить наличие напряжения по загоранию светодиода. В то же дисплеем данный светодиод не является, так как не способен передавать произвольное изображение. Вместе с тем экран телевизора не является индикатором — так как не предназначен исключительно для воспроизведения передаваемой информации, а не отображения внутреннего состояния самого телевизора.

Газоразрядный индикатор, использующий принцип тлеющего разряда.

Сегментные индикаторы

Семисегментные индикаторы используются для отображения цифр от 0 до 9 путём подсветки соответствующих сегментов. Часто они также включают точку или запятую для десятичных дробей. Некоторые модели могут отображать символы, такие как «E» (ошибка) или «L» (низкий заряд батареи). Для отображения буквенных символов был разработан четырнадцатисегментный дисплей, но он получил ограниченное распространение из-за конкуренции с классическими растровыми дисплеями.

Примеры индикаторов слева направо: 7-сегментный, 9-сегментный, 14-сегментный и 16-сегментный индикатор.

Электромеханические дисплеи

Электромеханические дисплеи были популярны в прошлом благодаря своей устойчивости к внешним воздействиям. Примером являются «шторочные» дисплеи, где символы или сообщения менялись механически. Такие устройства часто использовались в аэропортах, на вокзалах и в других общественных местах.

Электронная бумага

Дисплеи, использующие технологию электронных чернил (E-ink), используют явление электрофореза для формирования стабильного изображения в отражённом свете — что существенно снижает их энергопотребление, однако делают невозможным просмотр изображения в темноте. Такие экраны широко используются в электронных книгах, ценниках на полках магазинов или уличных табло.

Электронные книги используют технологию E-ink из-за её энергоэффективности. При этом низкая скорость обновления экрана для подобного устройства недостатком не является.

Проекционные дисплеи

Данный класс устройств проецирует изображение на экран с помощью оптической системы. Применяется в авиации и автомобилестроении.

Навигационные указания проецируется на лобовое стекло автомобиля, чтобы не отвлекать водителя от управления техникой.

Дисплей Брайля

Тактильные дисплеи предназначены для людей с нарушениями зрения. Они используют электромеханические компоненты для динамического обновления шрифта Брайля, который можно ощутить прикосновением к устройству.

Применение дисплеев

Дисплеи используются практически во всех сферах жизни:

• В бытовой технике — телевизор, смартфон, холодильник
• В медицине — мониторы роботозированных хирургов, томографов и пр.
• В транспорте — проекционные дисплеи
• В рекламе — видеостены

Будущее дисплеев

Будущее технологий отображения связано с развитием гибких и прозрачных экранов, а также с внедрением дополненной реальности. Учёные работают над созданием дисплеев, которые смогут адаптироваться под окружающую среду, изменять цвет и форму в зависимости от потребностей пользователя. Одним из перспективных направлений является использование наноматериалов для создания более эффективных и долговечных экранов.

Примечания