4K дисплеи.Особенности, технология, производитель

Сегодня самым распространенным видеоформатом для мониторов является Full HD (1080р). Его разрешение составляет 1920×1080 точек, что дает в общей сложности более 2 млн пикселей на экране. Сместить этот формат с пьедестала призвано следующее поколение дисплеев, так называемых 4К.

4K — общепринятое обозначение разрешающей способности в компьютерной графике или кинематографе, соответствующее 4000 пикселей по горизонтали. Этому разрешению соответствует несколько различных размеров изображения.

Телевидение сверхвысокой четкости (Ultra High Definition Television, UHDTV или Ultra HDTV) включает в себя два цифровых формата — 4К UHDTV (2160р) и 8К UHDTV (4320р), предложенных NHK Science & Technical Research Laboratories и принятых ITU (Международным союзом электросвязи) в августе 2012 года. Для технологий сегодняшних дней 4К UHDTV является приоритетным направлением развития. А 8К UHDTV пока оставлен «на завтра». Тем не менее производители нередко показывают на крупных выставках продукты с 8К-матрицами, но о широкомасштабной продаже пока и речи нет. Такие дисплеи производятся в ограниченном количестве и чуть ли не вручную. Велик, увы, и процент отбракованных матриц.

А вот 4К-мониторы мало-помалу выходят на рынок. Прикоснуться к будущему можно, например, купив ASUS PQ321Q (разрешение 3840×2160 точек, частота обновления до 60 Гц, диагональ 31,5 дюйма).

Зарождение 4К

Само понятие высокой четкости появилось давно. В сущности, когда телевизоры и мониторы Full HD только проектировались, разработчики уже задумывались о большем количестве пикселей, а значит, и об их плотности на панели. Пионером в освоении технологии стала калифорнийская компания Apple, уверенная в том, что мир кардинально изменится, если на смену стандартному разрешению 1280×800 (для планшетов) придет 2560×1440. Новая технология, получившая название Retina, используется во многих устройствах Apple, экраны которых отличаются столь высокой плотностью пикселей, что человек не способен разглядеть составляющие картинку точки. Наши глаза, утверждает Apple, различают отдельные пиксели, если их не больше трехсот штук на дюйм, к тому же по мере увеличения расстояния до экрана эта цифра уменьшается.

sony-4k-filmy-i-pervyj-ultra-hd-oled-televizor-2

Вкратце о Retina-дисплеях

В Retina-дисплеях, производство которых освоили пока лишь Samsung, Sharp и LG Display, до сих пор используется проверенная десятилетиями технология IPS, которая обеспечивает высокую детализацию, качество цветов и широкие углы обзора. Но, как обычно и бывает, рука об руку с достоинствами шествуют недостатки. Энергопотребление IPS-матриц все еще остается их ахиллесовой пятой, а сама мысль о дисплеях размером 27-30 дюймов (матрица для Apple не превышает 9,7 дюйма) повергает производителей в ужас. Тем более что развивающийся рынок требует сотен тысяч таких панелей.

Первые мониторы

Переломным моментом для появления 4К-мониторов стала берлинская выставка CES 2013, на которой сразу несколько крупных компаний показали готовую продукцию -мониторы. Часть из них уже поступила в продажу. Среди сильных сторон 4К-мониторов — потрясающая детальность изображения. Если у большинства аппаратов с разрешением Full HD плотность расположения пикселей составляет 96 ppi, то у дисплеев стандарта 4К она в полтора раза выше и начинается со 140 ppi для тридцатидюймовых моделей. Поэтому картинка на экране не выглядит зернистой, даже если подойти к монитору вплотную.

Конечно, воспользоваться всеми преимуществами технологии 4К можно уже сейчас, вот только покупателям цена такой техники кажется слишком высокой. Но что поделаешь, таков закон природы: любые устройства, изготовленные с использованием новейших стандартов, поначалу очень дороги. Достаточно лишь вспомнить первые дисплеи TFT, которые были дороже своих сегодняшних 4К-собратьев. Однако рано или поздно цена будет падать.

Новый вид матриц

Для увеличения плотности пикселей требовалась новая технология, и она появилась. Суть ее сводится к использованию тонкопленочных транзисторов на основе полупроводника, представляющего собой оксид индия, галлия и цинка (Indium, Gallium, Zinc Oxide, сокращенно IGZO). Изначально транзисторы были разработаны специалистами Sharp в тесном сотрудничестве с коллегами из компании Semiconductor Energy Laboratory. По другим сведениям, Samsung инвестировала в компанию крупную сумму денег для начала производства IGZO-панелей. После чего Sharp обязалась поставлять корейцам дисплеи с диагональю 11,6 дюйма. Истину, скорее всего, мы никогда не узнаем, да это и неважно.

А важно то, что новая технология позволила улучшить светопропускание пикселей, вследствие чего снизилось энергопотребление дисплеев. Для повышения качества изображения в панелях используется фирменная технология выравнивания молекул жидких кристаллов, известная под названием UV2A. Она часто встречается в телевизорах Sharp AQUOS. Но самое главное, что уменьшение размеров транзисторов позволило повысить разрешение панелей.

Сейчас компания Sharp серийно выпускает три разновидности IGZO-матриц. Первая служит основой для компьютерных мониторов. Ее разрешение — 3840×2160 точек, что соответствует плотности 140 ppi. Вторая предназначена для мобильных компьютеров. Ее размер — 10 дюймов, а разрешение — 2560×1600 точек (300 ppi). Последняя матрица, устанавливаемая в планшетах, имеет разрешение 800×1280 точек (217 ppi).

Два слова об IGZO

Едва ли не главным свойством оксида индия, галлия и цинка является большая подвижность электронов, то есть они способны быстрее менять свое состояние. Наряду с этим IGZO-технология обеспечивает меньший размер пикселя. Каждый пиксель управляется своим собственным транзистором, который обладает улучшенными характеристиками по сравнению с транзисторами на основе аморфного кремния, применяющимися в ЖК-панелях. Патент на IGZO-технологию принадлежит компании Sharp.

Прошло почти два года с момента появления первых рабочих образцов матрицы. Все они благополучно прошли испытания, что дало Sharp технологическое преимущество перед другими производителями. Как и следовало ожидать, компания взялась заключать контракты на поставку матриц и производство готовых устройств с крупнейшими концернами. А спустя год было объявлено, что IGZO-матрицы начали выходить с завода в Японии в достаточном для рынка количестве.

Телевизоры 4К

Первыми продуктами с логотипом IGZO стали телевизоры. Хотя многие ожидали появления их в планшетах и ноутбуках. Заинтересованность Sharp именно в выпуске телевизоров с 4К-разрешением объясняется стабильным спросом на такого рода товар. К тому же изготавливать крупные панели проще. А если так, то и процент брака, и себестоимость производства ниже.

Инженеры Sharp утверждают, что теоретически пиксели могут менять свое состояние (напомним, что стандартная ячейка содержит несколько цветных точек, путем включения и выключения которых достигается тот или иной цвет) в 20-50 раз быстрее. Интересным свойством его является возможность «замораживать» пиксели в случае отображения неподвижной картинки, что еще больше повышает энергоэффективность технологии. Неудивительно, что высокое разрешение и низкое среднее энергопотребление IGZO (в сравнении с IPS-технологией) вызвало большой интерес у производителей мобильных устройств.

Можно купить

Первопроходцем на российском рынке стал 4К-монитор ASUS PQ321Q. Модель используемой в нем матрицы позаимствована у Sharp — это единственная панель, выпускаемая массово. К сожалению, потенциал 4К-технологии реализован в этом мониторе неполностью. Обеспечить скоростными интерфейсами столь крупную панель пока невозможно, и производителю волей-неволей пришлось задействовать два типа подключения: по двум НDMI или по DisplayPort. Трудность с выбором интерфейса появилась вследствие того, что в мониторе установлено два видеопроцессора. Как только вы подсоединяете видеокарту к паре НDMI, монитор начинает обрабатывать графические данные, деля пространство поровну (на области из 1920×2160 точек). Если же половинки соединить, мы получим полное фактическое разрешение 3840×2160. Этим и занимаются видеопроцессоры. При втором сценарии, с использованием DisplayPort, имеется другой камень преткновения — недостаточная производительность одного видеопроцессора. Для лучшего понимания сути происходящего оцените объемы информации, передаваемые и обрабатываемые монитором. Частота обновления экрана составляет 60 Гц (60 кадр./с), снимок экрана эквивалентен фотографии с 8,3 Мпикс, то есть каждую секунду приходится перебирать 498 млн пикселей. А сейчас просто-напросто не существует микросхемы, способной в одиночку выполнять такой колоссальный объем вычислений.