Autor: Poslední aktualizace: Adam Simmons
Poslední aktualizace: Simmons: 31. ledna 2020
Úvod
Pro mnoho lidí v moderním světě je skromný počítač nedílnou součástí jejich každodenního života. Z extravagantního luxusu několika šťastlivců se stal nezbytnou součástí většiny podniků a vítaným doplňkem mnoha domácností. Navzdory rostoucí miniaturizaci počítače a zavádění nových přenosných forem, jako jsou Tablet PC a integrované „vše v jednom“, je hrubý výkon a všestrannost stolního počítače stále nepřekonaný. Jedním z klíčových rysů moderního stolního počítače, který jej odlišuje od těchto předepsaných a poměrně nepružných alternativ, je začlenění základní jednotky (často věže) s komponenty, které lze snadno upgradovat. Dalším rozdílem je běžné začlenění samostatného monitoru s matnou nebo lesklou obrazovkou, který prošel stejným „vývojem“ jako zbytek PC – a bude tomu tak i nadále.
Přestože složitosti různých zobrazovacích technologií jsou výrobci často zkreslovány a spotřebitelé jim špatně rozumí, existuje jeden základní atribut, o kterém se běžně diskutuje; povrch obrazovky. Na rozdíl od toho, co se děje „pod kapotou“, je povrch obrazovky snadno viditelný zvenčí a ztělesňuje základní vizuální spojení mezi mužem (nebo ženou) a monitorem. Na rozdíl od CRT z minulosti není moderní displej omezen tvrdým a vysoce odrazivým skleněným povrchem. Povaha povrchu obrazovky je mnohem flexibilnější a má mnoho podob – s různým stupněm antireflexních nebo „odlesky potlačujících“ vlastností. Stejně jako u většiny aspektů displejů je to však málokdy tak jednoduché; běžné „antireflexní“ povrchy mají určité výhrady. Prozkoumáme omezení některých nejrozšířenějších „antireflexních“ implementací a podíváme se na alternativy a možné budoucí směřování povrchu počítačových obrazovek.
Matné obrazovky
Matný povrch obrazovky se skládá z vnější „polarizační vrstvy“, která byla zdrsněna pomocí mechanického a někdy i dodatečného chemického zpracování. Mezi běžné způsoby výroby tohoto povrchu patří vícevrstvé „rozprašování“ nebo několik průchodů „ponořením“, případně s následnou chemickou úpravou povrchu. Ačkoli není nutné zkoumat složitosti těchto povlakovacích procesů, budeme se zabývat žádoucím konečným výsledkem tohoto zpracování. Tím je dosažení matného povrchu obrazovky, který působí spíše jako rozptyl okolního světla než jako jeho přímý odraz zpět k divákovi; hladký povrch působí trochu více jako zrcadlo. Výrazné snížení nežádoucích odrazů a odlesků dalo vzniknout termínu, který je synonymem pro takovou obrazovku: antireflexní. Ačkoli je rozptyl okolního světla, a tedy snížení oslnění, žádoucí, není to neomylné řešení. Optické vlastnosti povrchu působí oběma směry – to znamená, že je ovlivněno i světlo vyzařované z monitoru. Navíc dochází k určitému stupni interference mezi vyzařovaným světlem a rozptýleným dopadajícím světlem. Průběh vyzařovaného (z monitoru) i okolního (z prostředí) světla a jeho interakce s matným povrchem obrazovky je znázorněn na následujícím obrázku.
Zatímco žádoucího snížení oslnění je dosaženo rozptylem vnějšího světla, obraz vytvářený monitorem je ovlivněn stejným difuzním procesem. Rozptýlené okolní světlo také mírně ruší obraz vytvářený monitorem, čímž tento proces ještě zhoršuje. Účinky, které to má na obraz, a výhody přisuzované snížení oslnění matným povrchem obrazovky jsou shrnuty v následující tabulce.
| Výhody matné obrazovky | Nevýhody matné obrazovky |
| Snížení odlesků zlepšuje. viditelnost obrazu v oblastech se silným přímým nebo okolním světlem | Snížení kontrastu a živosti barev |
| Potenciál snížení únavy očí za těchto okolností, protože nemusíte zaostřovat „přes“ intenzivní odrazy nebo odlesky, abyste viděli obraz | Mírné až střední snížení ostrosti – v závislosti na tloušťce a vrstvení matného povrchu a také na rozteči pixelů monitoru |
| Prach, mastnota a špína méně viditelné | Všeobecně obtížnější čištění kvůli pronikání špíny a relativně obtížnému vidění plodů vaší práce |
| V některých případech je patrná zrnitá nebo zamlžená textura, zejména při zobrazení bílé a jiných světlých barev |
Lesklá obrazovka
Na rozdíl od drsného povrchu matné obrazovky má lesklá obrazovka mnohem hladší vnější polarizační vrstvu. Namísto rozptylování okolního světla má tento hladký povrch tendenci odrážet ho zpět zcela přímo, což způsobuje nežádoucí odrazy a oslnění – zejména při silném přímém světle. Na druhé straně je světlo vyzařované z monitoru nerušené silnými rozptylovými procesy. A kromě odrazů se obraz jeví bohatší, živější a nezkreslený. Moderní lesklé polarizační fólie jsou často ošetřeny antireflexní (AR) chemickou vrstvou, jako je fluorid hořečnatý nebo speciální polymery, které částečně napomáhají absorpci části okolního světla. Některé lesklé modely společnosti Samsung mají povrch obrazovky pokrytý nanočásticemi stříbra v takzvaném „Ultra Clear Panelu“. To je navrženo tak, aby napomáhalo absorpci části okolního světla v o něco větší míře než tradiční antireflexní chemická vrstva, aniž by to snižovalo výkon obrazu.
Níže uvedený obrázek ukazuje, jak si vede povrch Ultra Clear Panel notebooku Samsung T27A950 a neupravený lesklý povrch notebooku Dell Studio XPS15 za poměrně jasného britského letního dne. Pojem britské léto není v kontextu této fotografie nijak masivně důležitý, ale je třeba říci, že v době pořízení fotografií bylo pěkně jasno a dokonce mírně slunečno. Krátce poté však bylo sychravo a deštivo. Světlo přichází z okna vpravo od monitoru, ale na obrazovku nedopadá žádné přímé sluneční světlo.
Na snímku výše je vidět, že za takových světelných podmínek jsou na obou plochách obrazovky vidět odrazy. Odraz je intenzivnější na obrazovce Dell, kde jsou zřetelné obrysy dveří, kamery, kameramanovy ruky a předloktí a červené počítačové židle. Na displeji Samsung jsou tyto prvky méně zřetelné (židle samozřejmě není vidět vůbec, protože ji blokuje notebook). Dalším zjištěním je, že obraz na počítači Samsung se zdá být bohatší, zatímco obraz na počítači Dell se zdá být vybělený. Obě obrazovky byly nastaveny na jas 160 cd/m² a za tmavých pozorovacích podmínek se obraz Dellu nezdá takto vybělený – to je způsobeno poměrně silným okolním světlem a je to něco, čím Samsung netrpí stejným způsobem. Mezi antireflexní povrchy běžně používané na noteboocích a někdy i na větších obrazovkách patří: Dell TrueBright, ASUS ColorShine, HP BrightView a Sony Xbrite. Ty při odrazu vytvářejí tmavší obraz než neupravený Dell.
I přes toto mírné snížení odrazů a ztmavující efekt je Ultra Clear Panel stále velmi lesklý povrch. Při zobrazování černé a tmavých barev (nebo dokonce světlých barev, pokud je okolní světlo dostatečně jasné) jsou odrazy stále problémem a okolní osvětlení je třeba pečlivěji kontrolovat. Lidé mohou doporučovat zvýšení jasu, aby s tím pomohli bojovat, ale relativní jas tmavých oblastí (zejména černé) je výrazně nižší než jasných oblastí bez ohledu na nastavení jasu. Pokud to z výše uvedeného smíšeného obrázku nebylo jasné, nebudete si dělat iluze, že se jedná o něco jiného než lesklý povrch obrazovky, když je monitor vypnutý. To je vidět na fotografii níže, která byla opět pořízena za jasného letního dne. Všimněte si, že odražený obraz místnosti na displeji Samsung je o něco tmavší než na displeji Dell, ale objekty mají stále zřetelné detaily.
Některé displeje používají velmi mírnou matnou antireflexní úpravu povrchu obrazovky. Mají velmi nízkou hodnotu zamlžení kolem 2-4 %. Ta popisuje úroveň rozptylu světla povrchem obrazovky, přičemž většina běžných matných povrchů obrazovek má hodnotu haze 25 % nebo vyšší. Takové displeje lze proto klasifikovat jako lesklé, protože jejich vlastnosti vyzařování a odrazu světla se nejvíce blíží lesklému povrchu s mírnou antireflexní vrstvou. Výše popsaný druh úpravy. Menšina výrobců (zejména společnost Apple se svou dřívější řadou „LED Cinema Display“) se rozhodla upustit od jakékoli antireflexní úpravy a jako vnější povrch použít vysoce reflexní neupravené sklo. Děje se tak převážně z estetických důvodů, protože pokud jde o kvalitu obrazu, nemá tato úprava oproti řádně ošetřenému antireflexnímu povrchu žádnou výhodu. Obecně platí, že množství světla odraženého jakýmkoli antireflexním povrchem s velmi nízkým stupněm zamlžení je ve srovnání s neupraveným lesklým povrchem sníženo. Princip lesklého povrchu obrazovky zkoumá níže uvedený diagram, který bere v úvahu jak okolní světlo, tak světlo vyzařované samotným monitorem.
Přestože lze odraz okolního světla snížit použitím antireflexní nebo velmi mírné antireflexní vrstvy, není zcela eliminován, zejména tam, kde je světlo silné nebo je obraz tmavý. Pokud je monitor nastaven na přiměřený jas, úroveň okolního světla je relativně nízká a přímo na obrazovku dopadá málo světla, neměly by odrazy představovat problém. Protože vyzařované světlo prochází přímější cestou a není rozptylováno matným povrchem, získáte „čistší“ a živější obraz, který lze za takových podmínek plně ocenit. Pozitivní a negativní vlastnosti lesklého povrchu obrazovky jsou shrnuty v následující tabulce.
| Výhody lesklé obrazovky | Nevýhody lesklé obrazovky |
| Snížená odrazivost za určitých světelných podmínek v porovnání s neupraveným lesklým povrchem | Silná úroveň okolního světla a přímé světlo dopadající na monitor mohou způsobit nepříjemnosti. odrazy a „vybělení“ obrazu |
| Snadnější čištění díky menšímu pronikání nečistot a větší viditelnosti mastnoty a špíny | Potenciálně větší namáhání očí kvůli obtížnému zaostřování na obraz přes odrazy |
| Všeobecně větší estetický vzhled – např.za předpokladu, že je obrazovka udržována v čistotě | Prach, mastnota a nečistoty viditelnější – zejména když je monitor vypnutý. Nutné běžné čištění |
| „Čistší“ obraz bez zamlžení a zrnitosti | |
| Přímé vyzařování světla zvyšuje kontrast a živost obrazu |
Pol.řešení
Někteří výrobci nabízejí kompromis mezi oběma variantami – typ povrchu, který se často označuje jako „pololesklý“. Tyto povrchy jsou ve skutečnosti matné, ale jsou zdrsněné buď trochu, nebo mnohem méně, což jim dodává hladší vzhled a oslabuje rozptyl světla. Jinými slovy; mají relativně nízkou hodnotu zamlžení. Výrobce panelů AU Optronics používá takový povrch u některých svých moderních VA panelů, které mají hodnotu haze 13-18 % (podstatně nižší než 25 % u typické matné obrazovky). To zvyšuje živost a čistotu obrazu a výrazně snižuje viditelnou zrnitost bílé a světlých barev. Nepřináší sice takovou úroveň živé čistoty nebo nenabízí stejný vizuální pocit jako lesklý monitor, ale rozhodně snižuje rozptyl vyzařovaného světla a zlepšuje tyto vlastnosti ve srovnání s matnými povrchy s vyšší hodnotou haze. Mírnou nevýhodou, která z toho vyplývá, je, že světlo z okolí, které dopadá na povrchy obrazovky, je také méně redukováno, což mírně zvyšuje odlesky. Odrazy jsou za většiny světelných podmínek skutečně bezproblémové a v tomto oddělení je situace rozhodně lepší než u lesklého povrchu obrazovky. Následující obrázek ukazuje odlesky a odrazivost obrazovky BenQ EW2420 s matným povrchem s nízkým leskem (zadní strana) ve srovnání s notebookem Dell Studio XPS15 s lesklým povrchem obrazovky TrueLife (přední strana). Fotografie byla pořízena za jasného dne na konci jara, kdy oknem vpravo dovnitř proudí sluneční světlo.
Na notebooku Dell je vidět jasný a zrcadlový odraz, přičemž jsou zřetelně vidět dveře, zeď, židle a klávesnice notebooku. Na počítači BenQ je vidět rozmazaný odraz dveří, zadní části notebooku a ruky kameramana. Po zapnutí obrazovky tento mírný odraz přestane vadit. Přímé světlo dopadající na obrazovku může stále způsobovat nepříjemné odlesky, ale takové podmínky sledování jsou často problematické i pro silnější matné povrchy obrazovek. Na obrázku níže je zobrazen monitor BenQ EW2420 za podobných světelných podmínek jako na první fotografii, zobrazující smíšené pozadí pracovní plochy při 160 cd/m². Odražené objekty na obrazovce již nejsou vidět.
Samsung představil podobný „velmi lehce matný“ (low-haze) povrch obrazovky u svých monitorů řady SA850 PLS (Plane to Line Switching) a byl použit i u novějších modelů, včetně některých PLS a zakřivených VA modelů. Povrch využívá nový skleněný substrát zpracovaný tak, aby hodnota oparu činila přibližně 18 %, což je podstatně méně než 24-28 %, které jsou typické pro monitory Samsung s TN panelem a matným povrchem obrazovky. Textura povrchu obrazovky je díky použitému procesu také hladší. Výsledkem je, že vlastnosti obrazu a manipulace s odlesky jsou na pomezí mezi „běžným“ matným a lesklým povrchem. Na obrázku níže je porovnání modelu S27A850D (s nízkoodleskovým povrchem obrazovky) s modelem Samsung 2030BW (běžný matný povrch obrazovky) s oběma vypnutými obrazovkami. Na displeji S27A850D jsou vidět obrysy oken směřujících k obrazovce, zatímco na displeji 2030BW jsou na okrajích vidět mírné odlesky, ale žádný odraz. Když je S27A850D zapnutý na přiměřený jas, není to obecně problém, stejně jako u modelů BenQ.
Podobné řešení je použito u některých panelů AH-IPS společnosti LG, včetně modelů 2560 x 1440 a 3440 x 1440. Panely AHVA společnosti AUO (například BL2710PT a BL3201PT/PH) mají ještě nižší hodnotu zamlžení, která se nachází poměrně blízko hodnotě jejich panelů VA (13-16 %). Čistota a relativní plynulost obrazu je u nich vynikající. Některé modely, zejména od společnosti HP s úpravou „Low Haze Enhancement“ a různé modely Philips, jako například BDM4350UC (níže), používají úpravu s velmi nízkým stupněm oparu, obvykle kolem 1-5 % oparu. Ty poskytují obraz, který je podobný plně lesklému řešení, včetně poskytnutí „mokrého vzhledu“ při dopadu okolního světla na povrch, ale s výrazně sníženým odrazem. Všimněte si, že obrázek níže byl pořízen ve světlé místnosti, ale odrazy se zdají být poměrně jemné. V poněkud tlumenějších podmínkách jsou odrazy, které by na „plně lesklé“ obrazovce mohly zůstat obtěžující, ztlumeny do té míry, že se stanou neviditelnými a splynou s obrazem.
Je důležité poznamenat, že důležitá je také struktura povrchu obrazovky a že existují modely, které se vymykají trendům „hladkosti obrazu“ očekávaným od jejich hodnot zamlžení. Dobrým příkladem mohou být některé 23,6-27″ panely typu IPS s rozlišením ‚4K‘ UHD (3840 x 2160), jako jsou například panely použité v modelech Dell P2415Q nebo ASUS PG27AQ. Jedná se o lehce matné antireflexní panely (relativně nízká hodnota haze), které zachovávají živost a čistotu obrazu, ale nemají nijak zvlášť hladkou strukturu povrchu. To je poměrně zřetelné při sledování světlejšího obsahu, protože se jeví jako zrnitý. Některé nové panely „AD-PLS“ a „AH-IPS“ (včetně těch s rozlišením 1920 x 1080 a 1920 x 1200) mají poměrně lehce strukturovaný matný povrch obrazovky, i když hodnoty zamlžení (~25 %) sdílejí některé modely s výrazně zrnitějším povrchem obrazovky. Panely LG s poměrem stran 21:9 a rozlišením 2560 x 1080 mají podobnou hodnotu zákalu a působivě hladkou a „nezrnitou“ texturu povrchu.
Budoucí povrchy obrazovek
Jak bylo v tomto článku zkoumáno, snížení odlesků a odrazů na monitoru je dvousečná zbraň a musí být jemně vyvážená, aby se zabránilo nežádoucím důsledkům. Ideální povrch obrazovky by byl takový, který nenarušuje přenos světla, ale zároveň je účinný při snižování vlivu okolního světla dopadajícího na povrch obrazovky. Již v roce 2003 předvedl výrobce optických fólií MacDermid Autotype nový filmový povlak, který měl právě toto splňovat. Fólie, na jejímž vývoji se podílel Fraunhoferův institut pro solární energii, dostala název Autoflex MARAG (MothEye AntiReflection AntiGlare). Byl navržen tak, aby napodoboval kuželovitou nanostrukturu očí můry (níže) a schopnost těchto struktur maximalizovat využití světla s minimálním odrazem – noční můry totiž potřebují pracovat za nízké hladiny osvětlení, aniž by odraz světla na povrchu oka prozradil jejich polohu predátorům.
Fólie by zřejmě nabízela vynikající čistotu obrazu srovnatelnou se současnými antireflexními (lesklými) povrchy a zároveň bojovala proti oslnění ze všech vnějších zdrojů, včetně přímého slunečního světla. Tvrdilo se, že vnější povrch odráží méně než 1 % světla – což je skutečně velmi působivé. Podle naší komunikace se společností MacDermid Autotype byl výzkum a vývoj této konkrétní fólie MARAG dokončen a v roce 2009 byla vydána omezená řada přenosných zařízení, která tuto technologii využívala. V monitorech se s ní nesetkáváme. Podobné principy použily i další společnosti k vytvoření vlastních fólií „moth eye“. Nejvýznamnějším je filtr použitý na televizoru Philips 46PFL9706H, což byl prémiový 46″ LCD televizor. Bohužel proces MARAG, který je zřejmě složitější než povrchy „moth eye“ od jiných výrobců, neměl komerční úspěch, zejména kvůli vysokým nákladům na vývoj i malých ploch takového filmu. Proces bylo možné použít na fólie o rozměrech 800 x 600 mm, které by byly vhodné pro použití na počítačových monitorech. Vyvolání filmu této velikosti s vysokou kvalitou povrchu za konkurenceschopnou cenu však nebylo možné. V důsledku toho byla výroba samotného filmu MARAG od roku 2009 ukončena. Společnost však pokračovala ve vývoji řady antireflexních povrchů a povrchů s nízkým stupněm zamlžení, které by mohly být použity na monitorech.
Další vynikající inovaci, která by se mohla dobře uplatnit na počítačových displejích, vyvinula japonská společnost Nippon Electric Glass (NEG). Takzvané „neviditelné sklo“ se skládá z extrémně tenkého kusu skla pokrytého z obou stran vysoce účinným antireflexním materiálem (AR). Materiál je tvořen 30 ultratenkými vrstvami filmu, z nichž každá má tloušťku jen několik nanometrů, a údajně umožňuje 99,8% propustnost světla skrz sklo, zatímco odráží pouhých 0,1 % světla na každé straně. To je příznivé ve srovnání s 8% odrazivostí na každé straně typické skleněné tabule a výsledkem je kus skla, který se ve všech ohledech jeví jako neviditelný.
Když jsme v roce 2011 kontaktovali společnost NEG ohledně této technologie, uvedla, že prochází dalším zdokonalováním, než se začne uvažovat o jakékoliv komerční dostupnosti. Proces byl považován za příliš drahý na to, aby bylo možné považovat za ekonomicky rentabilní i relativně malé listy, natož větší listy, které by bylo možné použít na obrazovce počítače. Takové aplikace byly a možná stále jsou pečlivě zvažovány. Proto se doufá, že proces vrstvení bude možné použít na něco vhodného k použití jako polarizační vrstva monitoru. Propustnost světla přes vrstvu je vynikající a po zdokonalení materiálů a postupů by o tuto vrstvu měl být skutečný komerční zájem.
.