Какие типы экранов бывают на смартфонах. Выбираем лучший экран для смартфона. Что такое LTPS

Врачи-офтальмологи не устают твердить, что визуальный контакт с экраном гаджета – не лучшее времяпровождение для наших глаз. Какие характеристики экрана смартфона влияют на зрение и что необходимо учитывать при выборе дисплея, расскажем в этом материале.

Медицинский «ликбез» от CHIP

Человеку, который проводит много времени в компании смартфона или любого другого устройства с дисплеем, следует опасаться двух вещей. Первая из них – это сухость глазного яблока, вторая – риск развития близорукости.

В норме мы моргаем около восемнадцати раз в минуту. При такой частоте движения век роговица глаза постоянно увлажняется слезной жидкостью. Глядя в экран, будь то монитор, экран ТВ или дисплей смартфона, мы попросту забываем моргать, из-за чего возникает ощущение сухости и усталости глаз. Ученые подсчитали, что при контакте с экраном частота опускания век снижается до 2-3 раз в минуту – почти в 9 раз!

Защитные очки без диоптрий пригодятся не только хипстерам, но и гаджетофилам

Близорукость, или миопия, вызванная контактом с экраном, бывает истинной и ложной. Сначала возникают спазмы глазных мышц, из-за которых при резком отрыве от экрана окружающая действительность начинает «расплываться». Это так называемая ложная миопия. Если же глазные мышцы постоянно испытывают напряжение, она постепенно нарастает, переходя в близорукость истинную, при которой глазное яблоко немного вытягивается. Тут уже ничего не попишешь – приходится надевать очки.

Каким образом дисплей цифрового устройства так плохо влияет на наши глаза? Есть несколько важных характеристик экрана смартфона, которые определяют, насколько вреден контакт с ним для человеческого зрения.

PPI: количество точек на дюйм

Первая важная с офтальмологической точки зрения характеристика дисплея смартфона – это соотношение между его размером и разрешением, то есть количество точек на дюйм (pixels-per-inch или PPI).

В плане вреда для зрения это соотношение следует рассматривать следующим образом. Маленький экран с высоким разрешением гораздо более безопасен для глаз, чем большой с низким. На маленьком экране с высоким разрешением PPI будет выше, так как пиксели будут располагаться плотнее друг к другу, и картинка будет более четкой.

И наоборот: чем больше экран и ниже разрешение, тем ниже показатель PPI, и тем более размытым становится изображение. Из-за этого наши глаза вынуждены будут напрягаться, самостоятельно подстраивая резкость. Это ведет к вышеупомянутому перенапряжению и спазму мышц, который впоследствии может привести к близорукости.

Если не следить за собой, то очки вскоре станут печальной необходимостью

Если вы хотите выбрать смартфон, который будет более безопасным для глаз, при покупке обратите внимание на размер диагонали экрана (в дюймах) и разрешение (ширина в пикселях и высота в пикселях). Соотношение между ними и будет значением PPI.

Для примера возьмем два экрана с одинаковым разрешением 720×1280 (HD). Первый имеет диагональ 4,3″, и его PPI будет равен 342. Второй с диагональю 4,7″, и его PPI – 312. Несмотря на то, что оба дисплея являются HD-экранами, первый для глаз все-таки безопаснее.

Подсчитать PPI смартфона вашей мечты можно при помощи специальных онлайн-калькуляторов – например, вот такого . А если вам любопытно, насколько вреден для глаз ваш текущий смартфон, можно посетить сайт DPI love , который автоматически определит фактическую диагональ и разрешение экрана и подсчитает ваш показатель PPI.

Яркость и технология подсветки

Человеческий глаз не приспособлен к тому, чтобы долго смотреть на яркий свет. Сколько вы продержитесь, уставившись на лампочку? Смартфоны и другие цифровые гаджеты помещают нас в искусственную обстановку, в которой мы вынуждены долго различать текст и изображения на фоне яркого освещения.

Именно это является причиной неестественной реакции организма: мы перестаем моргать. Глазное яблоко не смачивается достаточным количеством слезной жидкости, и в глазах возникает сухость, напряжение, ощущение «песка». Все в совокупности называется специальным медицинским термином – «синдром сухого глаза».

Здесь действует следующее правило: чем ярче и резче свет, тем вреднее он для глаз. Первый параметр зависит от того, насколько ярко светит экран по отношению к окружающей обстановке (читать с экрана ночью в темноте – определенно вредно), но это можно подкорректировать в настройках смартфона. Второй больше зависит от типа дисплея и использующейся в нем технологии подсветки.

От солнца мы защищаемся темными очками, а от подсветки — почему-то ничем

Более старые дисплеи семейства LCD используют технологию постоянной подсветки. Жидкие кристаллы, составляющие основу таких дисплеев, подсвечиваются изнутри, за счет чего и формируется изображение. В зависимости от подвида дисплея, подсветка может быть более яркой или более приглушенной. Так, более дешевые дисплеи LCD-TFT тусклее, чем более продвинутые LCD-IPS, в которых применяется усиленная подсветка. Тем не менее, эффект здесь один и тот же: глаза постоянно подвергаются воздействию яркого света.

Более современные OLED-дисплеи в этом плане менее вредоносны, так как подсветка в них выборочная. Фактически, OLED-дисплей «всегда выключен», а светодиоды, составляющие основу экрана, загораются в зависимости от того, где и что нужно отобразить. Соответственно, световое воздействие этих экранов куда ниже, чем у предшественников, а свет намного мягче и безвреднее для глаз.

В целом, можно сказать, что четко ранжировать смартфоны по безвредности для глаз при всем желании не получится. Нельзя с уверенностью утверждать, что смартфон не портит зрение только потому, что он имеет разрешение Ultra HD или использует технологию Super AMOLED. Оценивать то, насколько экран подходит для ваших глаз, нужно исходя из комплекса факторов, и в первую очередь – из соображений собственного комфорта.

В году так 2007, покупая очередной мобильный телефон, мы оценивали его дизайн, редко обращая внимание на функциональные возможности и тем более экран – цветной, не слишком маленький, ну и здорово. Сегодня мобильные устройства едва можно отличить от друг от друга, но самой важной характеристикой для многих остается экран и не только его размер диагонали, но и тип матрицы . Давайте посмотрим, что скрывается за терминами TFT, TN, IPS, PLS , и как выбрать экран смартфона с необходимыми характеристиками.

Типы матриц

В настоящее время в современных мобильных устройствах применяют три технологии производства матриц основанных:

• на жидких кристаллах (LCD): TN+film и IPS;
• на органических светодиодах (OLED) – AMOLED .

Начнем с TFT (thin-film transistor), которая представляет собой тонкоплёночные транзисторы, использующиеся для управления работой каждого субпикселя. Данная технология применяется во всех указанных выше типах экранов, включая AMOLED, поэтому сравнивать TFT и IPS не всегда правильно. В подавляющем большинстве TFT-матриц применяется аморфный кремний, но также стали появляться TFT на поликристаллическом кремнии (LTPS-TFT), преимущество которой заключается в уменьшенном энергопотреблении и большей плотности пикселей (более 500 ppi).

TN+film (TN) – наиболее простая и дешевая матрица, используемая в мобильных устройствах c малыми углами обзора, слабой контрастностью и низкой точностью цветопередачи. Данный тип матриц устанавливается в самые дешёвые смартфоны.

IPS (или SFT) – самый распространенный тип матрицы в современных мобильных гаджетах, обладающий широкими углами обзора (до 180 градусов), реалистичной цветопередачей и обеспечивают возможность создания дисплеев с высокой плотностью пикселей. У данного вида матриц несколько видов, рассмотрим самые востребованные:

• AH-IPS – от компании LG;
• PLS – от компании Samsung.

Говорить о преимуществах относительно друг друга бессмысленно, так как матрицы идентичны по свойствам и характеристикам. Отличить дешёвую IPS-матрицу можно на глаз по характерным свойствам:

• выцветание картинки при наклонах экрана;
• низкая точность цветопередачи: изображение с перенасыщенными цветами, либо с очень тусклыми.

От LCD особняком стоят матрицы, созданные на основе органических светодиодов –OLED. В мобильных устройствах применяется разновидность технологии OLED - матрица AMOLED , демонстрирующая самый глубокий чёрный цвет, низкое энергопотребление и слишком насыщенные цвета. Кстати, срок работы AMOLED ограничен, но современные органические светодиоды рассчитаны минимум на три года беспрерывной работы.

Вывод

Наиболее качественное и яркое изображение на данный момент обеспечивают AMOLED-матрицы, но если вы смотрите в сторону смартфона не от Samsung, то рекомендую IPS-экран. Мобильные устройства с матрицей TN+film попросту устарели технологически. Рекомендую не покупать смартфон с экраном AMOLED, у которого плотность пикселей менее 300 ppi, это связано проблематикой рисунка субпикселей в данном типе матриц.

Перспективный тип матрицы

– самые перспективные дисплеи, основанные на технологии квантовых точек. Квантовая точка представляет собой микроскопический кусочек полупроводника, в котором важную роль играют квантовые эффекты. QLED матрицы в перспективе будут иметь лучшую цветопередачу, контрастность, более высокую яркость и низкое энергопотребление.

LTPS (низкотемпературная поликремневая) технология - это новейший производственный процесс изготовления TFT ЖКИ. В этой технологии используется лазерный отжиг, который позволяет производить кристаллизацию кремниевой пленки при температуре менее 400°C.

Поликристаллический кремний - материал на основе кремния, который содержит множество кристаллов кремния размером от 0.1 до нескольких микрон. При производстве полупроводников поликристаллический кремний обычно изготавливается при помощи LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition - химическое осаждение при низком давлении из газообразной фазы), а затем отжигается при температуре более 900 C. Это так называемый SPC (Solid Phase Crystallization - кристаллизация твердой фазы) метод. Очевидно, что такой метод не может быть применен при производстве индикаторных панелей, так как температура плавления стекла порядка 650 C. Поэтому LTPS технология - новая технология, предназначенная для производства ЖКИ панелей.

На приведенном ниже рисунке показаны структуры однокристального, аморфного и поликристаллического кремния.

Теперь рассмотрим несколько методов формирования LTPS пленки на стеклянной или пластиковой подложке, которые используются в настоящее время:

1. MIC (Metal Induced Crystallization - кристаллизация, вызываемая металлом): Это разновидность SPC метода, но, по сравнению с обычным SPC методом, он позволяет получить поликристаллический кремний при более низкой температуре (приблизительно 500 - 600 C). Достигается это за счет металлизации пленки перед отжигом. Металл позволяет снизить энергию, необходимую для активизации процесса кристаллизации.

2. Cat-CVD: При этом методе осаждается уже поликристаллическая пленка, которая в дальнейшем не подвергается термической обработке (отжигу). В настоящее время уже имеется возможность выполнять осаждение при температуре ниже 300C. Однако, механизм выращивания при каталитическом взаимодействии приводит к растрескиванию смеси SiH4-H2.

3. Лазерный отжиг: Это - самый популярный метод, используемый в настоящее время. В качестве источника энергии используется эксимерный лазер. Он нагревает и расплавляет a-Si с низким содержанием водорода. После этого кремний повторно кристаллизуется в виде поликристаллической пленки.

Подготовка LTPS пленки очевидно более сложна, чем a-Si пленки, но LTPS TFT имеют в 100 раз большую надежность, чем тонкопленочные транзисторы, изготовленные по a-Si технологии, а кроме того LTPS технология позволяет на стеклянной подложке изготавливать в едином цикле и КМОП интегральные схемы. p-Si технология имеет следующие основные преимущества по сравнению с a-Si технологией:

1. Обеспечивает возможность изготовления на стеклянной подложке в едином технологическом цикле интегральные схемы драйверов, что позволяет уменьшить необходимое количество периферийных устройств и стоимость.

2. Более высокий апертурный коэффициент: более высокая подвижность носителей означает, что можно обеспечить требуемое время заряда пикселя при помощи меньшего тонкопленочного транзистора. Это ведет к тому, что большая площадь элемента может быть задействована под область пропускания света.

3. Носитель для OLED: Более высокая подвижность носителей означает, что тока питания вполне достаточно для управления OLED приборами.

4. Компактность модуля: За счет наличия встроенного драйвера требуется меньшая площадь печатной платы для схемы управления.

Характеристики получаемых таким образом TFT ЖКИ будут рассмотрены ниже, а пока рассмотрим основные аспекты LTPS технологии.

Лазерный отжиг

При лазерном отжиге кристаллизация a-Si пленки происходит уже при температуре менее 400°C. На рисунке показана структура a-Si до лазерного отжига и структура p-Si, полученная уже после лазерного отжига.

Подвижность электронов

Подвижность электронов в тонкопленочных транзисторах (TFT), изготовленных по технологи LTPS достигает ~200 см 2 /В*s, что намного выше, чем у транзисторов a-Si технологии (всего ~0.5 см2/В*s). Повышенная подвижность электронов позволяет увеличить степень интеграции формируемой на подложке ЖКИ интегральной схемы, а так же уменьшить размеры самого тонкопленочного транзистора.

Приведенный ниже рисунок упрощенно показывает к чему приводит повышенная подвижность электронов.

Апертурный коэффициент

Апертурный коэффициент - это отношение полезной площади ячейки к ее полной площади. Так как тонкопленочный транзистор LTPS ЖКИ имеет намного меньший размер, чем транзистор ЖКИ, изготовленного по a-Si технологии, то полезная площадь ячейки, а, следовательно, и апертурный коэффициент, такого ЖКИ будет выше. Как известно, при всех равных параметрах яркость ячейки с большим апертурным коэффициентом будет больше!

На приведенном ниже рисунке можно видеть, что эффективная площадь LTPS TFT больше, чем у тонкопленочного транзистора, изготовленного по a-Si технологии.

Встроенные драйверы

LTPS технология позволяет в едином цикле формировать непосредственно на подложке ЖКИ и интегральные схемы драйверов. Это позволяет существенно снизить количество необходимых внешних контактов и уменьшить размеры самой подложки. Это ведет к тому, что требуемая надежность устройства может быть достигнута при меньших затратах, а следовательно стоимость всего изделия также будет ниже.

На приведенном ниже рисунке упрощенно показаны ЖКИ, изготовленный по a-Si технологии и ЖКИ с интегрированным драйвером, изготовленный по LTPS технологии,. Как видно, количество контактов и площадь подложки у первого намного больше.

Характеристики LTPS технологии:

• Более высокая реакция электронов
• Меньшее количество соединений и элементов
• Низкое потребление
• Возможность интеграции на подложке интегральных схем драйверов

Производство LTPS TFT ЖКИ

На приведенном ниже рисунке показана структурная схема производства LTPS TFT ЖКИ.

Добро пожаловать на темную сторону.

Экраны OLED - бесспорно одна из важнейших революций со времен появления LCD экрана. OLED экранам не нужна подсветка, они идеально отображают черный цвет, показывают яркие цвета и обладают малым временем отклика.

Технология не нова: экраны OLED состоят из излучающих свет органических диодов и уже несколько лет используются в смартфонах, планшетах и телевизорах. Исключением были ноутбуки, прежде всего из-за стоимости такого экрана.

Все меняется, и несколько производителей – Lenovo, Alienware и HP анонсировали OLED ноутбуки на 2016 год. Нашим первым кандидатом на тестирование стал ноутбук Lenovo ThinkPad X1 Yoga. Ноутбук поставляется с IPS экраном, который может быть заменен на OLED (того же разрешения QQHD 2560 x 1440 пикселей) за $330. Мы решили выяснить оправдана ли замена, и что предлагает новая конфигурация.

Почему OLED?

Прежде чем вдаваться в детали, давайте поговорим об OLED технологии в целом. В то время, как обычные LCD экраны фактически являются фильтрами, которые пропускают через себя свет подсветки и регулируют интенсивность и цвет, OLED пиксели сами являются источниками света. У такого подхода есть несколько преимуществ:

• Черные области экрана не светятся
• Чем темнее становится экран, тем меньше энергии он потребляет
• Углы обзора безупречны
• Очень широкая цветовая палитра
• Короткое время отклика
• Отсутствие подсветки делает экраны намного тоньше

У этой технологии есть и недостатки, мы нашли четыре из них:

• Максимальная яркость ограничена
• Высокая стоимость производства
• Возможны случаи выгорания пикселей экрана
• Данные экраны не долговечны

В этой статье мы постараемся выяснить, каким образом экраны OLED в ноутбуках подвержены данным недостаткам.

Яркость и ее распределение

Как мы упомянули ранее, подсветка LCD экрана всегда горит с постоянной яркостью (технологии затемнения в телевизорах это исключение). Зона с белым цветом всегда абсолютно яркая и не важно, вся ли это картинка или только маленькая область экрана.

OLED дисплеи отличаются: для получения белого экрана все пиксели должны светиться максимально ярко белым светом, при этом очень сильно увеличивается энергопотребление. Чтобы увеличить срок службы экрана и снизить его энергопотребление, производители ограничивают яркость таких экранов.

ThinkPad X1 Yoga ведет себя в похожей манере: в то время, как IPS матрица (LG LP140QH1) обладает постоянной яркостью в 250 кд/м2, OLED версия экрана (Samsung ATNA40JU01) меняет яркость от 198 до 305 кд/м2. Пиковую яркость мы зафиксировали, измерив яркость одного белого пикселя, который находился на черном фоне. С большей белой областью экран показал другие результаты. Во время работы в Word или веб-серфинга яркость изменялась от 240 до 260 кд/м2. Стандартный тест в программе i1Profiler (40% белого) показал фиксированную яркость в 277 кд/м2.

Мы можем рассеять все опасения, экран меняет яркость настолько быстро и плавно, что это остается незаметным для человеческого глаза.

OLED Display

286 cd/m² 293 cd/m² 281 cd/m² 277 cd/m² 279 cd/m² 275 cd/m² 266 cd/m² 271 cd/m² 269 cd/m²

Distribution of brightness

Maximum: 293 cd/m² Average: 277.4 cd/m² Minimum: 7 cd/m²
Brightness Distribution: 91 %
Center on Battery: 279 cd/m²
Contrast: ∞:1 (Black: 0 cd/m²)
ΔE Color 5.15 | - Ø
ΔE Greyscale 5.44 | - Ø
100% sRGB (Argyll) 98% AdobeRGB 1998 (Argyll)
Gamma: 2.28

IPS Display

256 cd/m² 270 cd/m² 260 cd/m² 237 cd/m² 269 cd/m² 247 cd/m² 221 cd/m² 232 cd/m² 227 cd/m²

Distribution of brightness

Maximum: 270 cd/m² Average: 246.6 cd/m² Minimum: 2 cd/m²
Brightness Distribution: 82 %
Center on Battery: 268 cd/m²
Contrast: 791:1 (Black: 0.34 cd/m²)
ΔE Color 4.73 | - Ø
ΔE Greyscale 5.3 | - Ø
90.38% sRGB (Argyll) 58.86% AdobeRGB 1998 (Argyll)
Gamma: 2.42

PWM и время отклика

Для того, чтобы пиксели в экране OLED никогда не достигали своего теоретического максимума яркости, ими нужно управлять через PWM. Управление происходит при частоте 240 Гц. Субъективно, мы не заметили никаких мерцаний на экране. У некоторых чувствительных людей возникают головные боли при работе за ноутбуками со стандартными LCD дисплеями, которые тоже используют PWM.

Мерцание экрана / PWM (широтно-импульсная модуляция)

Чтобы затемнить экран, некоторые ноутбуки циклически включают и выключают подсветку – это и есть метод, который называется PWM (широтно-импульсная модуляция). Частота «мерцания» в идеальном случае должна быть незаметна для человеческого глаза. Как мы уже сказали ранее, если частота слишком низкая, то у некоторых пользователей может заболеть голова.

Экран мерцает с частотой 240 Гц. Мерцание было зафиксировано и при 100% яркости. Это неправильно, при максимальной яркости мерцание должно пропадать.

Частота в 240 Гц слишком низкая, чтобы чувствительный пользователь ее не заметил.

Для сравнения: 56% протестированных нами устройств вовсе не использовали PWM, а те, которые делали этого, использовали частоту в 500 Гц.

Время отклика OLED панели находится в пределах нескольких микросекунд, поэтому она намного быстрее LCD. По этой причине ThinkPad X1 Yoga мог бы быть отличным игровым ноутбуком, но для этого явно недостаточно встроенной графики HD Graphics 520. Среди всех производителей, только Dell Alienware 13 R2 заявил о выпуске игрового ноутбука с экраном OLED.

Поскольку отклик черного/белого/серого цветов OLED панели слишком короткий, наши инструменты не смогли его зафиксировать.

Время отклика дисплея

Время отклика экрана показывает насколько быстро экран способен сменять один цвет на другой. Плохое время отклика может привести к эффекту размытия движущихся объектов. Особое внимание данному параметру уделяют игроки в 3D шутеры.

Экран показывает феноменально быстрое время отклика в наших тестах. Для сравнения, все протестированные нами устройства показывали время отклика от 0.9 до 172 мс.

Контраст и углы обзора

IPS панели последних поколений способны светиться на уровне одного к нескольким тысячам от максимальной яркости. Обладая яркостью в 300 кд/м2, панель покажет черный цвет с яркостью в 0.3 кд/м2. Производители OLED дисплеев заявляют контраст 20000:1, что означает яркость черного цвета в 0.00015 кд/м2 – слишком маленький показатель, чтобы его заметить и подтвердить глазами.

Попользовавшись OLED экраном какое-то время, можно с точностью сказать, что он показывает намного более насыщенные цвета, чем панель IPS. В темном помещении разница становится огромной и ее невозможно не заметить. IPS экраны показывают черный цвет как слабонасыщенный серый цвет, а OLED показывают настоящий черный цвет. При просмотре фильмов, особенно таких как Стар Трэк, Интерстэллар или Гравитация, появляется ощущение, что фильм смотрится намного лучше на 14-дюймовом экране ноутбука, чем на телевизоре, в несколько раз большем по диагонали.

При оценке углов обзора становится очевидным еще одно преимущество технологии OLED. В целом, IPS панели имеют хорошие углы обзора и стабильную цветопередачу при взгляде со стороны, но при этом непременно теряется яркость и контраст. Картинка на OLED экранах выглядит одинаково при любом угле обзора. При взгляде с 45 градусов OLED экран в два раза ярче, чем IPS экран.

Отображение цветов

Очень редко можно увидеть такие насыщенные цвета, палитра превосходит стандарт AdobeRGB.

Высокая цветовая насыщенность может быть важной при рассмотрении цветового пространства sRGB. Lenovo поставляет несколько цветовых профилей, которые могут быть выбраны на рабочем столе. В дополнение к режиму “Native”, имеются режимы “Standard” (цветовое пространство sRGB) и “PhotoPro” (эквивалент палитре AdobeRGB). Цветовая температура немного низкая, показатель среднего отклонения Delta-E равен 3.1 (ColorChecker sRGB) и 3.8 (ColorChecker AbobeRGB).

К сожалению, нам не удалось улучшить результат с помощью калибровки экрана. Все профили, которые мы создали в процессе настройки, оказались хуже предложенных Lenovo.

OLED display (profile "Standard", vs. sRGB)

OLED display (profile "Photo Pro", vs. AdobeRGB)

Чтобы определить энергопотребление и эффективность обоих экранов, мы брали разницу между общим потреблением ноутбука и его потреблением с выключенным экраном. Панель IPS показала практически линейную корреляцию между потребляемой мощностью и яркостью. При 2 кд/м2 мы определили потребление в 1.5 Вт, при 150 кд/м2 потребление составило 3.9 Вт и при 240 кд/м2 около 5.2 Вт. При тестировании OLED дисплея мы получили немного большее минимальное потребление в 1.9 Вт. При минимальном количестве белых точек и повышении яркости до 300 кд/м2 потребление практически не менялось. Полностью белый фон при 198 кд/м2 привел к потреблению в целых 8.7 Вт. Во время пользования интернетом или при работе с текстом около 50 -70% экрана остаются белыми. Это важно учитывать, потому что в таком режиме OLED экран будет потреблять намного больше, чем IPS и сильно сократит время автономной работы ноутбука. При просмотре фильмов OLED экран будет эффективнее или не хуже, чем IPS экран. Выгорание и возраст Статические элементы, например панель задач, очень часто встречаются в операционной системе Windows, поэтому выгорание может иметь место. Во время написания статьи мы не столкнулись с этой проблемой. Остается надеяться, что экран будет таким же ярким и качественным через несколько лет использования. Еще одна потенциальная проблема для экранов OLED это старение пикселей, которое происходит для каждого из базовых цветов (красный, синий и зеленый). Samsung и другие производители стараются предотвратить данную проблему изменением размеров субпикселей. Обычно синие субпиксели самый крупные, это можно увидеть на фотографии с микроскопа. Что нельзя обойти, так это постепенное снижение яркости экрана. OLED дисплей теряет порядка 30-50% яркости после 20000 часов работы. Для нашего ноутбука, который использовался по 8 часов в день, срок службы экрана составит 7 лет. Вердикт Экраны для ноутбуков, сделанные по технологии OLED, это сильный скачок в сторону качества изображения. OLED дисплей окажется лучше, насыщеннее и контрастнее любой TN или IPS матрицы. У него отличный черный цвет и богатая цветовая палитра. В данный момент этот экран показывает лучшее качество на рынке. Преимущества OLED дисплея на этом не заканчиваются: у матрицы очень быстрое время отклика и технология еще найдет себя в игровой индустрии и профессиональных мониторах для работы с графикой. Что касается стоимости данных экранов, то еще несколько лет она будет неоправданно высокой. Как только стоимость экрана достигнет $110, выпуск LCD экранов станет более невыгодным.

Сейчас многие смартфоны в плане аппаратной части похожи друг на друга. Одинаковые процессоры, графические ускорители, объем оперативной и долговременной памяти – все, как одно на подбор. И порой решающим фактором, который перевешивает наше решение в сторону определенной модели, становится экран устройства. Поэтому сегодня я хочу рассказать все, что знаю об этом сам. Надеюсь, что информация будет полезна тем, кто учитывает характеристики дисплея при покупке смартфона.

Основная терминология

• LCD (Liquid Crystal Display) - жидкокристаллический дисплей.
• TFT (Thin Film Transistor) - технология изготовления матриц, основанная на использовании тонкопленочных транзисторов.
• IPS (In-Plane Switching) - улучшенная по характеристикам технология изготовления матриц, основанная на использовании тонкопленочных транзисторов.
• OLED (Organic Light-Emitting Diode) - технология изготовления матриц, основанная на использовании полупроводниковых приборов.
• AMOLED (Active Matxrix Organic Light-Emitting Diode) - тип активной матрицы, основанный на использовании одиночных транзисторов.
• Super AMOLED - улучшенная модификация матрицы AMOLED, в которой отсутствует воздушная прослойка между сенсором и экраном.

Матрицы

Чаще всего именно этот показатель красуется на сайтах интернет-магазинов МТС, Связного, Билайна, Мегафона и других компаний. Так и пишется: “тип матрицы”. А за двоеточием скрываются очень страшные английские аббревиатуры. Такие, например, как TFT TN , IPS , AMOLED и так далее. А теперь давайте разложим все из этой области, как говорится, по полочкам.

Прежде всего я хочу упомянуть о разделении матриц на жидкокристаллические и светодиодные. К первым относятся TFT TN и IPS , ко вторым – AMOLED и SuperAMOLED . Что представляют собой матрицы типа TFT ? С английского языка эта аббревиатура расшифровывается как Thin -Film Transistor . С точки зрения схемо- и электротехники, это – тонкопленочные транзисторы. Их в смартфонах используют для того, чтобы управлять работой субпикселей. Считается, что базовые принципы технологии TFT применяются абсолютно во всех видах матриц. Только где-то в большей, а где-то – в меньшей степени. Тем не менее, этот вопрос остается открытым, о чем пользователи, собственно, и спорят уже не первый год.

До недавнего времени производители TFT -матриц для соответствующих операций использовали аморфный кремний. Но, как известно, прогресс не стоит на месте: в ходу уже поликристаллический кремний, и благодаря его использованию, такие матрицы носят новое название (LTPS -TFT ). Сразу следует отметить, что основным преимуществом подобной матрицы является снижение размеров транзисторов и, как следствие, уменьшение энергетического потребления. Несложно сделать логичный вывод: этот факт позволяет добиться более высокого значения PPI (плотность пикселей).

Это познавательно: как вообще работают матрицы? Первично к молекулам жидких кристаллов прикладывается ток. Это приводит к тому, что задается угол поляризации света. К слову, угол непосредственно влияет на то, какой уровень яркости будет иметь каждый отдельный субпиксель. На пути поляризованного света стоит специальный светофильтр. Проходя через него, свет меняет длину волны, вследствие чего меняется цвет, прикладываемый позднее к субпикселю (при подсветке экрана).

Первый тип матрицы, установленный в смартфоне, носит название TN . Опорные сведения о матрице следующие: малый угол обзора, низкая контрастность, чрезвычайно низкий по сегодняшним меркам уровень цветовой передачи. Если говорить об угле подробнее, то он составляет не более 60 градусов в случае отклонения в вертикальной плоскости. Из-за столь низкого показателя даже при небольших отклонениях заметна инверсия цвета. В данный момент мы можем уверенно говорить о том, что эпоха TN -матриц подходит к концу, потому как они остались только в наиболее старых и/или дешевых смартфонах.

На смену TFT TN пришла TFT IPS . Практически во всех бюджетных смартфонах установлена именно эта матрица. Она распространена больше всего. Альтернативное название IPS – это SFT . Дебют этого типа матрицы состоялся два десятка лет тому назад. С тех пор разные производители неустанно работали над улучшением характеристик и выпуск модификаций. Их число, кстати, тоже почти достигло отметки в два десятка. Согласно последним данным, наибольшей популярностью пользуются наиболее технологичные из них: PLS производства компании Samsung и AH -IPS производства компании LG .

Они близки друг к другу в плане свойств, поэтому вопрос выбора здесь подменяется, скорее, на вопрос о разделении сфер влияния фирм. Интересно то, что подобные схожести технологического плана в свое время стали камнем преткновения между двумя компаниями, что привело к жесткому судебному разбирательству. Ну а что поделать, если у Samsung судьба такая: сегодня судится с LG , завтра с Apple .

Основные преимущества матриц типа IPS заключаются в следующем: они могут похвастаться широкими углами обзора, реалистичной цветопередачей и довольно высоким показателем PPI. Угол обзора может достигать 180 градусов. Однако зачастую производители смартфонов не сообщают информацию о том, какая модификация IPS -матрицы установлена в аппарате. А, между тем, различия можно будет заметить даже невооруженным глазом. Недостатком IPS является выцветание изображения при сильных наклонах.

Принципиальные различия существуют между жидкокристаллическими и светодиодными матрицами, носящими наименование OLED . Источник света в таких матрицах – субпиксели. Они, если так можно выразиться, и есть органические светодиоды НУ ОЧЕНЬ маленького размера. В смартфонах для создания дисплеев используется AMOLED . Важно, что при этом используется также TFT -матрица, позволяющая управлять субпикселями. Это – как раз повод дискуссий между пользователями.

Именно AMOLED -дисплеи лучше всего демонстрируют черный цвет. Его бесподобная глубина объяснима технологической особенностью: чтобы имитировать оттенок черного, матрице достаточно просто отключить или не задействовать светодиоды. Думаю, что это опять приведет читателей к логичному выводу: раз так, то и энергопотребление AMOLED лучше, нежели у LCD . И это на самом деле так. Был в свое время у этого типа матрицы свой недостаток: светодиоды разных цветов имели различные сроки службы. Но с тех пор, как его повысили минимум до трех лет, проблема ушла в небытие.

Влияет ли на восприятие рисунок субпикселей?

Однозначно. Мы привыкли думать, что все дело заключается только в том, по какой технологии изготовлена матрица экрана. Ан-нет, дело обстоит несколько по-другому. Давайте начнем с простейшего, а именно, с жидкокристаллических матриц. В них имеются RGB -пиксели. Каждый из таких пикселей состоит из трех субпикселей. Они могут быть вытянуты в одной из двух форм: либо галочка, либо прямоугольник.

А что тогда бывает в AMOLED -экранах? Я уже рассказывал о том, что источник света в AMOLED ’ах – это сами субпиксели. Так сложилось, что к красному и синему цвету человеческий глаз менее чувствителен, нежели к зеленому. Учитывая этот фактор, можно говорить о том, что подобный рисунок в случае использования его в AMOLED ухудшит цветопередачу по сравнению с IPS . Картинка будет нереалистичной, если говорить совсем просто.

Чтобы устранить этот недостаток, производители попробовали использовать технологию под название PenTile . Она предполагала наличие пикселей двух типов. Первый из них – красно-зеленый, второй – сине-зеленый. Каждый, заметьте, разбивался на два субпикселя соответствующих оттенков. Параллельно этому, субпиксели имели разную форму. Красные и синие были представлены почти идеальным квадратами, а вот зеленые – вытянутыми прямоугольниками. В итоге все привело к тому, что инженеры получили нечистый белый цвет, а также видимые зазубрины на границах цветов. В общем, получили едва не больше проблем, чем было до этого.

Но не все так плохо, как кажется. Samsung решила устранить выявленные проблемы, и ей это удалось. Современные экраны компании построены по принципу системы RG -BG , но теперь там используется новый тип рисунка. Его после успешных испытаний окрестили Diamond PenTile . Если перевести, кстати, то получится символично. Но по делу: технология делает белый оттенок натуральнее, зазубренные края “ликвидируются” за счет увеличения PPI до такого показателя, когда неровности уже просто не заметны.

Особенности конструкции

Хорошо, мы разобрались с типами матриц, принципом их работы и особенностями восприятия человеческого глаза. Теперь пришло время поговорить о том, как конструктивные особенности могут повлиять на качество отображения и выбор потенциальных покупателей, как следствие. Начнем опять же с самого простого фактора.

Производители, задавшиеся вопросом о том, что еще можно улучшить, в первую очередь принялись за воздушную прослойку между сенсором и дисплеем. Именно здесь начинается жизнь технологии под названием OGS . Если говорить опосредовано и грубо, то это есть не что иное, как технический сэндвич. В нем сенсор и матрица объединены в одно стеклянное целое. И такой эксперимент дал свои плоды: качество изображения было значительно улучшено благодаря увеличению углов обзора и повышению уровня цветопередачи. Кроме того, этот “сэндвич” смогли уменьшить в размерах, что положительно сказалось на габаритах смартфонов. Что касается недостатков: если пользователь разбил стекло, то менять придется весь пакет. Отделить составляющую от дисплея не представляется возможным. Хотя это – тот самый случай, когда плюсов больше чем минусов.

Наибольший успех в этой области был снова замечен у южнокорейского гиганта Samsung . Инженеры решили разместить между субпикселями емкостные датчики. К чему это привело? К еще большему сокращению толщины “сэндвича”. Я бы сказал, что сейчас активно распространяется технология 2,5D -дисплеев. Суть заключается в загнутом по краям стекле. Этот принцип позволяет сделать смартфон более привлекательным и комфортным, поскольку грани становятся максимально гладкими.

Как логичное продолжение процедуры, появились не только загнуты стекла, но и загнутые дисплеи. У какой компании они есть? Конечно, тут и так все ясно! Ох уж эти Edge … Хоть первыми на эту своеобразную дорожку вылезли в Samsung , LG тоже внесла свою лепту. Хотя с точки зрения технологий, их способ немного отличается от предложенного “другими корейцами”. В случае LG приходится говорить более об изогнутом смартфоне, а не дисплее.

Технологии создания экранов

1. LTPS (Low-Temperature Poly Silicon или технология низкотемпературного поликремния). Эта технология позволяет получить экран, построенный на поликристаллах кремния. Поликристаллы получают за счет использования (относительно) низких температур. Лазерное прожигание позволяет завершить процесс кристаллизации на отметке интервала 300-400 градусов. Встраивая полупроводниковые элементы прямиком на экран посредством лазерного прожига, мы можем сэкономить на подложках, ведь все транзисторы будут расположены вместе жидкими кристаллами. Мы также экономим энергию, ведь конструкция приводит к меньшему выделению тепла. Этой же цели добиваются инженеры, которые понижают технологический стандарт процессоров. Подробнее об этом можно прочитать здесь. Учтем, что дисплей с технологией LTPS будет демонстрировать повышенную яркость, а также более компактные размеры.

2. GFF (Glass-to-film-to-film full lamination или полное ламинирование стекла от пленки до пленки). Эта технология заключается в том, что экран собирается по схеме бутерброда, где “начинка” - это стекло, а “булочки” - это пленки. Если сравнивать GFF с другими технологиями, то она может не единожды проиграть им в цветопередаче, диапазоне яркости и других параметрах. С другой стороны, не стоит думать, что GFF обеспечивает плохие эксплуатационные характеристики, нет. Все познается в сравнении. А козырем данной технологии является меньшая себестоимость. Для многих пользователей, которые не являются любителями просмотров фильмов на смартфоне, это важный критерий. Ибо он непосредственно влияет на конечную стоимость аппарата.

3. In-Cell. Впервые в мире умных телефонов эта технология была продемонстрирована компанией Apple на примере практически канувшего в Лету iPhone 5. Следом за Купертино свои наработки представили корейцы из LG. Суть технологии заключается в следующем. Внутри дисплея формируется слой, который состоит из смеси оксидов индия и оксидов кремния. Эта убойная химическая смесь оказывает влияние на пропускную способность экрана. Причем сюда входит не только цветопередача, но и преломление падающего на дисплей света. В то же время, использование In-Cell приводит к повышению компактности экрана. А это значит, что и само устройство станет более тонким и легким.

4. OGS (One Glass Solution или решение с одним стеклом). Смысл заключается в том, что матрица и тачскрин представляют собой монолитную нераздельную конструкцию. Сейчас в среднем и высшем ценовом сегменте эта технология пользуется заметной популярностью. Принято считать, что отсутствие OGS можно простить только бюджетнику, да и то наличие этой технологии пользователи временами требуют и от них. В любом случае, смысл использования OGS заключается в необходимости получения лучшей цветопередачи, расширенных углов обзора, малой толщины экрана. Вторично удается улучшить энергоэффективность (из-за отсутствия буферного слоя, где обычно и бывают потери). Кроме того, между тачскрином и матрицей априори не может попасть пыль или грязь. Недостатки технологии очевидны: во-первых, это высокая стоимость изготовления. Во-вторых, при поломке придется менять модуль целиком, что опять-таки выйдет дороже.

Отдельно об IPS

Раз уж так сложилось, что IPS - наиболее распространенный матрицы в современных смартфонах, нужно поговорить о них отдельно. Особенно учитывая тот факт, что на сегодняшний день их выпускают разные компании, да и вообще счет различных модификаций уже почти достиг двух десятков единиц. Если вам удастся уточнить, какой именно тип IPS-матрицы установлен в аппарате, который вы рассматриваете для покупки, это даст большой бонус. Потому как подобное знание - ключ к выбору. Я назову не все виды, а только те, что чаще всего устанавливаются в мобльных устройствах.

1) "Чистая" IPS . База, стандарт - называйте, как хотите. Чистая IPS обладает хорошими углами обзора, и довольно реалистичной цветопередачей (на уровне 8 бит на один канал).

2) S-IPS (Super-IPS) . Улучшение обыкновенной матрицы, в котором вдобавок уменьшается время отклика.

3) A-SIPS (Advanced Super-IPS) . Созданием этой модификации занималась корпорация под названием Hitachi. Улучшения коснулись контрастности, цветовой гаммы.

4) H-IPS (Horizontal IPS) . Как косвенно вытекает из названия, разработчикам удалось улучшить визуальную однородность картинки, выводимой на экран, в горизонтальной плоскости. Вторично улучшена контрастность.

5) H-IPS A-TW (Horizontal IPS with Advanced True Wide Polarizer) . Заказчиком таких матриц стала корпорация NEC, сама матрица была разработана и поставлена специалистами корейской LG. По сути дела, это - панель модификации H-IPS, в которой используется цветовой фильтр True White (в переводе "настоящий белый"). Это приводит к увеличению углов обзора, поскольку белый цвет становится более реалистичным. Использование технологии Advanced True Wide Polarizer (технологически применяется поляризационная пленка) позволяет достигнуть еще больших углов обзора. В итоге получаем дисплей, который можно крутить без потери качества изображения, как только угодно.

6) IPS-Pro (IPS-Provectus) . Улучшения по большей части касаются уровня контрастности и цветовой гаммы.

7) S-IPS Pro (она же Advanced Fringe Field Switching) . Имеются случа использования в смартфонах, но большинство таких матриц интегрированы в планшетные компьютеры. В них используется более мощное электрическое поле, что позволяет достичь рекордных показателей в плане яркости. Вторично повышаются углы обзора и уменьшается расстояние между пикселями. Это делает картинку более однородной, стирая острые межпиксельные границы.

8) E-IPS (Enhanced IPS) . Снижено время отклика (составляет 5 миллисекунд), увеличен диагональный угол обзора. По сравнению со своими аналогами, матрицы E-IPS используют более выгодные в технологическом плане лампы подсветки. И дело не в том, что их производство обходится дешевле, а в том, что они обладают меньшим энергопотреблением.

9) P-IPS (Professional IPS) . Матрицы такого типа обладают 30-битной глубиной цвета, обладая способностью передавать до 1,07 млрд. оттенков.

1 0) AH-IPS (Advanced High Perfomance IPS) . Главные аргументы "за": повышенное разрешение картинки, увеличенное значение PPI, минимальное энергопотребление, высокая яркость и улучшенная цветопередача.

Кто производит матрицы?

Основными поставщиками матриц для смартфонов являются такие компании, как LG и Samsung. Им вторят Phillips, NEC, Dell. Однако бесспорным лидером в этой области так и остается компания LG. На сегодняшний день именно ее матрицы наиболее востребованы. Оно и понятно: фирма отвечает за качество. Нередко эти матрицы используются в аппаратах компании. При всем этом Samsung ориентируется на выпуск AMOLED и Super AMOLED для своих устройств. Phillips и Dell выпускают среднячковую продукцию. А вот NEC больше работает именно над проектированием и выпуском матриц для профессиональных компьютерных мониторов.

Помощь в выборе

Я рассказал о том, какие бывают типы матриц, как они работают и что оказывает влияние на цветовую передачу изображения, выводимого на дисплей смартфона. А теперь пришло время сделать конечные выводы, которые помогут пользователям определиться с покупкой аппаратов. Обратить внимание нужно на следующие показатели:

1) Тип матрицы . Наверное, самый главный показатель. Если наткнетесь на IPS, старайтесь по возможности уточнить ее модификацию. Неплохие AMOLED-матрицы предлагает компания Samsung в довольно дешевом ценовом сегменте (до 15 000 рублей).

2) Диагональ экрана . Да-да, она оказывает внияние на время автономной работы и производительность в целом. Сегодня стандартом считаются 5 дюймов, хотя переход на "лопаты" с диагоналями от 5.5 дюймов происходит активно. Помните: чем больше диагональ, тем больше расход энергии при прочих равных условиях, поэтому не забудьте проверить данные аккумулятора.

3) Разрешение экрана . Многим может это показаться странным, но разрешение экрана влияет на производительность. Чтобы понять смысл этого высказывания, достаточно вспомнить влияние разрешения на производительность тех же самых ПК в играх. Грубо говоря, устройству приходится тратить больше ресурсов на обработку пикселей, что может привести к подтормаживаниям. С другой стороны, рядовым пользователям хватит обыкновенного HD, а киноманам стоит призадуматься над покупкой устройства, обладающего Full HD. Смотреть дальше вряд ли стоит, поскольку для нашего глаза эта разница будет практически неуловимой.

4) Плотность пикселей . Для бюджетных устройств приемлемым показателем является цифра, попадающая в интервал от 250 до 300 пикселей на дюйм. У более дорогостоящих представителей этого класса цифра может подняться вплоть до 400 PPI. Ну а дальше идут уже предтоповые и топовые конфигурации. Не забываем, что плотность пикселей неразрывно связана с диагональю экрана и его разрешением. Из опыта могу сказать, что в повседневном использовании 5 дюймов с разрешением HD и плотностью чуть выше 300 PPI достаточно, но в VR-очках картинка будет ужасающе пиксельной.

5) Уровень подсветки . Учитывая то, что многие из нас проводят за экранами смартфонов уже едва ли не больше времени, чем перед дисплеями компьютеров и ноутбуков, это - важный параметр. Во-первых, здесь как никогда важно наличие антибликового покрытия или стекла (что, несомненно, лучше). Во-вторых, диапазон регулировки яркости должен быть таким, чтобы на солнце текст оставался читаемым, а в темноте при минимальном уровне подсветки экран не слепил глаза.

6) Технологии . Чем дороже устройство, тем больше в нем будет приятностей в виде самых разных технологий. Более подробно о том, какие технологии могут применяться при изготовлении экранов, мы уже говорили в специально отведенном разделе.

7) Защита экрана . Если у аппарата нет конструкционного защитного стекла, нужно бежать за наклеиваемым в магазин. Во-вторую очередь важно наличие олеофобного покрытия. Сейчас его довольно часто наносят на экраны в том числе и бюджетников. Один плюс олеофобки заключается в том, что по такому покрытию палец скользит ну просто как нож по маслу. Второй плюс, более важный - покрытие защищает экран от жирных разводов. Конечно, с течением времени даже нанесенное олеофобное покрытие начнет стираться.

Что нас ждет?

Компании активно работают не только над улучшением производительности смартфонов. Наивно думать, что аккумуляторы и процессоры являются приоритетным направлением. Нет, фирмы распределяют усилия равномерно. И одной из веток развития являются как раз экраны. Возможно, что в скором времени мы увидим в действии технологию QLED , основанную на использовании квантовых точек. Она позволит еще раз снизить энергопотребление, параллельно повысив уровень цветопередачи. Высокой остается вероятность создания гибких дисплеев. Но пока этого не произошло, будем опираться на итоги этой статьи.