Чем еще отличаются дисплеи мобильных гаджетов?
В экранных модулях последних лет важна не только технология, но и четкость изображения. Пока одни производители смело устанавливают на смартфоны среднего ценового сегмента матрицы с разрешением Full HD (1920×1080) и Full HD+ (2160 х 1080), другие привлекают покупателей 2К и даже 4К дисплеями – с разрешением 2560×1440 и 3840х2160 соответственно. Еще красноречивее о четкости изображения говорит параметр PPI – количество точек на дюйм. Чем их больше, тем менее зернистой будет картинка. Хотя уже в разрешении Full HD на диагонали 5,5 дюймов вы вряд ли сможете рассмотреть отдельные пиксели.
Многие новинки поступают в продажу с 2.5D-дисплеями. Ничего общего с «недотрехмерностью» это обозначение не имеет. Это маркетинговое название фасонной кромки по периметру экрана, которая делает его края более гладкими. В таком дизайне устройство выглядит более премиальным, но добавляет забот владельцу. Теперь ему будет сложно найти качественное стекло, а защитные свойства обычной пленки, которую рекомендуют наклеивать производители, вызывают большие сомнения.
Еще более продвинутый вариант – стекло 3D. Оно может быть изогнутым самым непредсказуемым способом – например, по центру (в горизонтальной или вертикальной плоскости) или по краям. Самые яркие примеры смартфонов с 3D-экранами – LG G Flex и Samsung Galaxy Edge.
В скором будущем мы ожидаем появления смартфонов с гибкими складывающимися OLED-дисплеями от Samsung, полностью безрамочных дисплеев и тех, которые занимают всю лицевую поверхность устройства. Скоро ли они станут популярными? Увидим через 2-3 года.
OLED или QLED: плюсы и минусы
QLED — это дисплеи на квантовых точках, то есть на сверхмаленьких носителях заряда размером в несколько нанометров. QLED принято считать следующей ступенью эволюции дисплеев за счет еще более заметного уменьшения размера пикселя, а вместе с этим и повышенной четкости изображения.
При этом в существующих сейчас дисплеях, которые позиционируют как QLED, квантовые точки используют исключительно для подсветки. Они не генерируют изображение самостоятельно. Это значит, что имеющиеся в продаже QLED-устройства — это просто качественное изображение без подлинного прорыва в технологиях. Хорошая альтернатива для OLED, но не более того.
Полноценного QLED-телевизора или QLED-ноутбука не существует до сих пор. Исследования в области квантовых точек ведутся с 1990-х годов, но готового к продаже товара с таким дисплеем никто пока не выпустил.
Компании-гиганты инвестируют в это направление миллиарды долларов и анонсируют появление настоящих QLED-экранов к середине 2020-х годов. В 2011-м компания Samsung показала опытный образец четырехдюймового QLED-дисплея. Смогут ли инженеры довести эту технологию до ума, пока неясно.
Индустрия 4.0
Телевизор-свиток и материнское молоко из пробирки: итоги форума CES-2021
Частота обновления
Стандартная частота обновления светодиодного экрана составляет 60 Гц. Это означает, что картинка на экране перезагружается 60 раз в секунду. С 2019 года производители стали оснащать флагманские аппараты дисплеями, которые обновлялись в полтора раз чаще – 90 раз в секунду.
При обычной работе это не заметно. Новшество полезно при просмотре роликов с быстрым движением, его оценили любители мобильных игр. Согласно инсайдам, в Samsung и Apple работают над созданием дисплеев с частотой 120 Гц.
Единственный, но жирный минус высокочастотных экранов очевиден – быстро не только обновляется картинка, но и садится аккумулятор, в том числе и в автономном режиме.
Если все-таки победит концепция увеличения пиксельной плотности, мы можем стать свидетелями появления дисплеев 8K. Специалисты считают, что будущее за технологией MicroLED. В её основе сверхтонкие светодиоды из неорганического материала нитрита галлия. По яркости и контрастности такие панели превосходят и LCD, и OLED. Поскольку материал диодов неорганический, они в гораздо меньшей степени подвержены выгоранию. Камнем преткновения пока остается себестоимость таких устройств. Производство пока несовершенно, высок процент брака.
Цветопередача и яркость
Цвета OLED-экранов очень насыщенные, поэтому они могут казаться неестественными. Для снижения яркости применяется ШИМ – широтно-импульсная модуляция, то есть включение и выключение цифрового сигнала с частотой более 60 Гц. Считается, что ШИМ незаметна для глаз, но на практике многие люди испытывают от нее усталость и головную боль.
Обычное расположение субпикселей и схема Pentile с дополнительным зеленым субпикселем
Дисплеи на базе OLED могут воспроизводить глубокий черный цвет, так как для этого они просто отключают светодиоды. Однако у них есть проблема с отображением белого цвета – он может иметь серый или желтый оттенок. Этот недостаток устраняется с помощью технологии PenTile: так, Samsung в экранах AMOLED и Super AMOLED к привычным красным, синим и зеленым субпикселям добавила два зеленых субпикселя. За счет этого также увеличивается разрешение дисплея и на треть снижается количество субпикселей.
Угол обзора OLED-экрана — 180º, так что картинка видна без искажений цвета, яркости и контрастности под любым острым углом.
Рекомендации по выбору экрана
При покупке смартфона многие пользователи обращают внимание на качество экрана. Прежде всего, следует учитывать свой бюджет
OLED и AMOLED экраны стоят дорого и устанавливаются преимущественно на флагманские модели. Это подразумевает технически продвинутую аппаратную часть и, как следствие, высокую стоимость такого гаджета. Если же вас не интересуют передовые технологии и смартфон требуется прежде всего как средство голосовой связи, а не персональный развлекательный центр, можно отдать предпочтение и моделям с более скромными характеристиками. При выборе смартфона учитывайте следующие параметры экрана:
- Разрешение и соотношение сторон. Рекомендуем соотношение 16:9, под которое адаптировано большинство контента, доступного в интернете. Разрешение должно быть не менее HD (1280х720 пикселей), а еще лучше Full HD (1920х1080).
- Плотность пикселей. Чем она выше, тем более детализованный будет изображение. Рекомендуемый минимум 300 ppi.
- Диагональ. Зависит от личных предпочтений, но для удобства использования нужен экран с диагональю нее менее 5 дюймов
- Угол обзора. Доя комфортного использования смартфона, он должен достигать не менее 120°.
- Частота обновления экрана. Чем она выше, тем меньше нагрузка на глаза. Предпочтительнее 120 или 90 Гц перед 60 Гц.
- Контрастность. Если она достаточно высокая, вы сможете просматривать HDR контент именно в таком виде, как задумывали авторы.
- Время отклика. Для гейминга это значение должно быть не менее 1 мс. Для прочих развлечений роли не играет.
Функция Always On-Display и расход энергии
Смартфоны с OLED-дисплеями поддерживают режим Always On-Display (всегда включенный экран), позволяющий отображать данные даже на выключенном экране. Чаще всего на него выводятся время, уведомления и оставшийся заряд аккумулятора. Но в зависимости от производителя этот список может меняться.
Все благодаря той самой способности органических светодиодов самостоятельно излучать свет. Каждый такой пиксель можно «включить» отдельно, оставив «выключенными» другие пиксели. А это резко снижает энергопотребление экрана, и почти не сказывается на заряде аккумулятора.
С IPS такая «фишка» не пройдет. IPS-экраны используют единый блок подсветки для всех пикселей. А это значит, что даже если мы выведем на экран только часы, его подсветка будет работать по полной программе, быстро «кушая» совсем небезграничный заряд батареи.
Кроме того, такая особенность OLED позволяет снизить энергопотребление смартфона, просто активировав темную тему. Ведь черный цвет на таком экране — это выключенный пиксель, который не потребляет ровным счетом ничего.
Глубокий черный цвет
Об особенности OLED-дисплея демонстрировать глубокий черный цвет твердит каждый маркетолог. И это один из тех случаев, когда поспорить с ним не получится. Вы ведь помните, что черный цвет пикселя в OLED-экране — это выключенный пиксель. А что может быть чернее точки, совершенно не излучающей свет?
Если же говорить об IPS-дисплеях, то они светятся постоянно, в том числе и когда демонстрируют черный оттенок. С определенного угла такой цвет действительно может показаться черным, но стоит лишь немного изменить угол зрения, как он посветлеет. Иными словами, добиться действительно глубокого черного цвета на IPS-матрицах просто невозможно из-за их особенностей работы.
Равномерность подсветки
Как устроена подсветка любого IPS-экрана? В подавляющем большинстве случаев она использует ряд светодиодов в нижней части экрана. От них свет распространяется по всей площади дисплея с помощью специальной светопроводящей пленки.
Тренды на рынке дисплеев в ближайшие годы
- Замещение LED-дисплеев на более современные OLED-дисплеи. От массового обновления останавливает только цена: по состоянию на 2021 год OLED стоят дороже. Но бурное развитие этой технологии и открытие новых заводов неизбежно приведет к удешевлению — вопрос только в сроках.
- Захват верхней ценовой категории еще более совершенными экранами — такими как TOLED. Это прозрачные экраны, позволяющие легко видеть изображение даже на очень ярком свете.
- Дополненная реальность. Абсолютная прозрачность TOLED-дисплеев позволит крепить их прямо на окна или лобовые стекла автомобилей и при необходимости выводить всплывающие подсказки для водителя при движении по дороге. Технологию также можно будет адаптировать для шлемов: удачная находка для мотоциклистов, летчиков и профессиональных гонщиков.
- Технология microLED. «Эта технология должна решить главный недостаток текущих OLED-панелей: выгорание органических светодиодов. В технологии microLED органический светодиод заменили на микроскопический светодиод из нитрида галлия, который способен проработать намного дольше и не подвержен выгоранию. На ближайшие десять лет у разработчиков microLED стоит главная задача — добиться качественно нового подхода в пайке микроскопических светодиодов, чтобы стало возможным увеличение количества пикселей на дюйм. Соответственно, по качеству строения дисплея microLED сможет догнать OLED. С течением времени стоимость производства microLED снизится настолько, что технология будет конкурировать с OLED-панелями», — рассказал Влад Захаров.
- Еще одна перспективная разработка — PHOLED. В ней задействованы диоды с электрофосфоресценцией ультравысокого КПД. Если классический OLED преобразует в свет всего 25% полученной электроэнергии, то результативность PHOLED стремится к 100%. Следовательно, энергии тратится вчетверо меньше, и образуется колоссальная экономия: как в деньгах, так и в размерах батареи для смартфона или ноутбука.
Но что еще важнее — эффективность PHOLED сделает возможной давнюю мечту фантастов: превращение в дисплей целых стен. Низкое энергопотребление таких диодов позволит покрыть ими, к примеру, стену комнаты и освещать помещение диодами, а не лампочкой. Это изменит сам принцип того, как освещаются дома, и сделает здания со светящимися снаружи стенами привычным атрибутом городского пейзажа.
Чем OLED отличается от LED и LCD
Собственно, эти слои нужны в том числе для того, чтобы вместить подсветку: для минимизации объема ее принято размещать по бокам. В более простых вариантах LСD-экран светится весь: по сути, экран превращается в одну большую лампу, которая светит пользователю прямо в глаза.
OLED-экранам такая подсветка не требуется: как только на устройство подается ток, нужные диоды начинают светиться без дополнительного стимулирования. «Нужные» — определяющее слово при описании OLED-технологии.
Поскольку в LCD и LED светятся не конкретные пиксели, а подсветка под группами пикселей, даже кристально черный экран будет немного засвеченным — «сероватым». В OLED светятся исключительно те пиксели (диоды), что должны. В результате контрастность OLED-дисплеев может достигать миллиона к одному, в то время как LED-варианты предлагают тысячу к одному.
- Масса устройства. Если LED-дисплеям нужно уместить внутрь всю «начинку», то в OLED слоев меньше. Поэтому они оказываются легче и тоньше. Этот параметр особенно важен для больших настенных телевизоров и ноутбуков: более легкие ноутбуки проще носить с собой. А легкие настенные телеэкраны проще закрепить на стене.
- Энергопотребление. LCD и LED-экраны расходуют электричество всегда, поскольку подсветка необходима каждую секунду работы. OLED позволяет тратить меньше ватт.
- Возможность согнуть экран. Формирование OLED-дисплея из тысяч маленьких диодов позволяет придать ему любую форму: например, полукруга в случае с большими телевизорами. Производители смартфонов помещают OLED-экран на кромки телефонов — получается, что дисплей словно «налезает» на боковые грани телефона.
- Есть и еще одно свойство, которое отличает OLED от жидкокристаллических экранов предыдущего поколения: скорость реакции диодов. Правда, заметить отсутствие запаздываний на OLED-дисплеях можно разве что при просмотре спортивных трансляций или сцен драк в боевиках, где картинка очень быстро меняется.
Большинство современных гаджетов, будь то телевизоры, ноутбуки или смартфоны, оснащаются LED-экранами. Но в премиальном сегменте OLED уже победил: такие дисплеи ставят на самые продвинутые модели.
Цветопередача LCD- и OLED-экранов
(Фото: ASUS)
«Процесс разработки технологии дисплеев сам по себе небыстрый. Как показывает практика, от момента создания до массового использования проходит 30–40 лет, — рассказал директор по маркетингу ASUS в России, странах СНГ и Балтии Влад Захаров. — Массовое распространение OLED-технологии происходит в данный момент: в ближайшие несколько лет все только и будут говорить про OLED».
Сравнение экранов с IPS и AMOLED (таблица)
Строение IPS (слева) и AMOLED (справа) дисплеев
О том, в чем разница между двумя технологиями изготовления экранов смартфонов сказано уже многое, поэтому лучше просто посмотреть на небольшую сравнительную таблицу.
Сразу отметим, что все проблемы Амоледов в синих субпикселях, если производителям удастся решить эту проблему каким-либо доступным образом, то качество дисплеев увеличится, а срок жизни будет составлять несколько лет без малейшей потери яркости изображения.
Краткое сравнение разницы экранов IPS и AMOLED представлено в таблице ниже.
Характеристика | IPS | AMOLED |
Яркость: | Высокая яркость, которая зависит от светодиодной ленты. | Яркость высокая, но постепенно ослабевает из-за планомерного выгорания синего субпикселя. |
Правильная цветопередача: | Цвета передаются правильно, насыщенно и четко. | В некоторых случаях заметна «кислотность» ярких цветов, так как требуется настройка матрицы. В новых устройствах такой проблемы не встречается. |
Угол обзора: | До 178° | До 180° |
Энергопотребление: | Энергопотребление при серфинге в интернете или просмотре фильмов стандартное. | Низкое потребление при использовании темных тонов меню и приложений. Потребление повышается при просмотре медиа-контента с большим количеством белого. |
Время отклика: | 0,1 мс | 0,01 мс |
Выгорание: | Не выгорает. | Выгорает, необходимо бережное отношение для значительного увеличения срока работы экрана. |
Наличие засветов: | Присутствует выраженно, так как экран находится под постоянной подсветкой. | Отсутствует, так как подсветка осуществляется точечно. |
Размещение датчиков под экраном: | Нет. | Можно разместить сканер отпечатка и любые другие датчики непосредственно под экраном, а также сгибать экран, например как Huawei Mate X. |
Стоимость (в серийном производстве): | ~$11-12 | ~$12-13 |
Технологии имеют свои отличия, однако каждая из них имеет своих поклонников или ненавистников. Каждый человек выбирает смартфон по своему вкусу.
В чем различие между данным ремонтом
Часто в сервисном центре можно услышать следующее: Вам требуется замена стекла iPhone? Замена дисплея iPhone? Естественно, у клиента возникает обоснованное недоумение – в чем разница? Чем отличается замена стекла айфона от замены экрана? Предлагаем внести ясность в данный вопрос. Практически 65% ремонтируемых iPhone приносят на замену дисплейного модуля, так как эта деталь чаще всего подвергается внешнему воздействию, страдает от ударов, падений. Самая незащищенная и представительная часть смартфона, отвечающая за его внешний вид и работоспособность, страдает от невнимательности и неаккуратности человека.
Стекло (тачскрин) и непосредственно сам дисплей представляют собой две составляющие детали общего механизма, обычно называемого экраном. Матрица дисплея отвечает за передачу картинки. Для того, чтобы айфон реагировал на прикосновения человека, поверх дисплея монтируется сенсорное стекло, которое передает на дисплей сигналы пользователя, получаемые во время нажатия. Следовательно, дисплей и стекло имеют разные назначения. Соответственно, при выходе из строя одного элемента нет необходимости менять весь комплект. Часты ситуации, когда поврежден тачскрин, а дисплей работоспособен, либо наоборот. Для того, чтобы заменить один из них, совсем необязательно выбрасывать все устройство, хоть они и объединены в единый блок.
Современные типы дисплеев
Технологии изготовления дисплеев делятся на две больших группы – LCD и OLED. Иные разновидности выступают апгрейдом матриц общей группы, и используются производителями смартфонов в зависимости от заявленной стоимости устройства.
Наглядный пример использования LCD и OLED дисплеев на смартфонах
- LCD
- OLED
- TN
Liquid Crystal Display – жидкокристаллический дисплей. После разработки LCD были созданы ЖК-телевизоры и мониторы, а позже и дисплеи смартфонов.
Главной особенностью технологии выступают жидкие кристаллы, которые одновременно представляют собой твердое и жидкое вещество. В зависимости от ориентации молекул меняются свойства дисплея, что позволяет получать удовольствие от четкого и яркого изображения.
IPS
IPS – популярная технология изготовления матрицы для смартфонов. Данный тип дисплея отличает яркость картинки, углы обзора до 178°, правильная цветопередача и относительная дешевизна в производстве. Все эти качества позволяют использовать данный тип экрана на любых смартфонах от среднебюджетных до флагманских. IPS с некоторыми доработками используют:
- Huawei и Honor;
- Samsung (под названием PLS);
- Apple (под названием Retina).
Organic light-emitting diode – органический светодиод, который загорается в определённый момент времени и не зависит от подсветки экрана. Благодаря данной технологии, экраны перестали «бликовать» и засвечиваться по краям.
Дисплей состоит из тысяч пикселей, каждый из которых содержит в себе субпиксели красного, зелёного и синего цвета (RGB). В редких случаях вместо RGB используется монохром, но таких устройств на рынке мало.
AMOLED
AMOLED-дисплеи сделали качество изображения ещё более привлекательным. Связано это с особенностями управления субпикселями, теперь они могут использоваться только по необходимости, в отличии от IPS. Угол обзора AMOLED-дисплея 180°. У него гораздо лучше передача черного цвета и отсутствие засвеченных углов, так как подсветка находится в самих пикселях.
В эту же группу можно включить Super AMOLED, единственное отличие которого от обычного Амолед-экрана заключается в отсутствии воздушной прослойки между тачскрином и матрицей. Благодаря этому удалось избавиться от расслоения экрана при большом угле обзора.
Разработчиком супер-Амоледа является компания Samsung, которая производит дисплеи как для своих устройств, так и для прямых конкурентов.
P-OLED
P-OLED – подтип Амолед-экрана, который используется сегодня наравне с обычными. Он имеет такой же формфактор и состоит из пикселей с субпикселями RGB.
Отличие от классического AMOLED – использование в изготовлении пластиковой подложки под пиксели вместо стеклянной. Такое решение необходимо для того, чтобы экран можно было согнуть без его повреждения. P-OLED тоньше, чем классические Амоледы.
TN-матрица – ещё одна разновидность технологий, которую стоит выделить отдельно. Данный тип экрана отличается плохой цветопередачей, небольшим углом обзора (искажение цвета может происходить даже на небольшом отклонении от прямого зрительного контакта, обычно угол обзора составляет не более 60°) и дешёвой стоимостью изготовления.
TN-дисплеи использовались на первых смартфонах, однако сейчас эта технология устарела, хотя и до сих пор встречается. Используется TN-матрица на некоторых ультрабюджетных устройствах (до 5 000 рублей) неизвестных брендов (чаще всего смартфоны с AliExpress). Все мировые производители давно отказались от данной технологии.
В споре IPS vs AMOLED покупатель должен определять сам, чем он готов пожертвовать при покупке какого-либо устройства. Независимо от типа матрицы в каждой технологии имеются свои сильные и слабые стороны, поэтому перед непосредственным приобретением смартфона лучше провести сравнение и попользоваться гаджетами хотя бы в магазине, либо посмотреть обзоры.
LCD-экран в смартфоне — особенности, преимущества и недостатки
Как работает технология экранов LCD, и почему она неактуальна сегодня?
Больше 10 лет назад в тренде были смартфоны с LCD-экранами. LCD (Liquid Crystal Display) — жидкокристаллический дисплей, под «жидкими кристаллами» которого расположена подсветка.
Одна из особенностей этих экранов — под воздействием температур кристаллы меняют свое агрегатное состояние. Это используется для регулирования светопроводимости, когда транзистора кристаллы ориентируются определенным образом в зависимости от сигнала. Перед ними есть поляризатор, который «собирает» световые волны в плоскость кристаллов. После них свет проходит через RGB-фильтр, благодаря чему становится зеленым, красным и синим. После этого он проступает на экране в виде субпикселя.
Когда дисплей смартфона включен, подсветка осуществляется белыми светодиодами, которые расположены по всему периметру экрана. Они равномерно распределяются по площади при помощи специальной подложки. И это стало одной из проблем LCD-экранов: свет доходит и до тех пикселей, которые должны быть черными. Этот эффект прозвали «черное свечение». Также кристаллы часто «застревают» — перестают двигаться даже когда получают сигнал от транзистора. Это становится главной причиной появления битых пикселей.
Еще одна проблема LCD-экранов — они не могут быть полностью безрамочными, так как из-за специфики источника света по краям дисплея иногда видны засветы.
- Дешевое производство, что позволяет снизить итоговую стоимость телефона.
- Слабая нагрузка на глаза.
- Низкое потребление энергии.
- «Светящийся» черный цвет.
- Часто появляются битые пиксели.
Имеющиеся недостатки LCD-дисплеев стали причиной того, что производители отказались от этих экранов на своих смартфонах. В 2020 году практически не производится мобильных устройств с этим типом экранов. На смену жидкокристаллическим дисплеям пришли более современные технологии.
Отличия IPS от LCD
Конечно, главная причина неактуальности LCD-дисплеев — технология IPS.
В IPS-дисплеях жидкие кристаллы поворачиваются все вместе в одной плоскости, которая параллельна поверхности экрана. Благодаря этому угол обзора увеличивается до 178 градусов. В отличие от LCD-дисплеев, у IPS-матрицы черные цвета более глубокие и без засветов. В IPS-экрана установлено по два транзистора к каждому пикселю. При этом, такие дисплеи потребляют намного больше энергии, чем LCD-дисплеи.
Также в LCD-экране производителям удалось повысить контрастность изображения. Благодаря этому картинка стала намного более четкой и «живой». Также, IPS-матрица оказывает меньше негативного влияния на глаза — даже через 2-3 часа использования телефона глаза не устают.
Разрешение экрана
Под термином «разрешение» понимается число ячеек-пикселей на видимой пользователю рабочей поверхности дисплея. Разрешение зависит от:
- Площади дисплея в дюймах;
- Числа световых ячеек (пикселей) на экране;
- Плотности упаковки ячеек на квадратный дюйм.
Именно последний показатель и зашифрован в аббревиатуре ppi – pixels per inch. Слово пиксель означает picture element (элемент картинки) или picture cell (ячейка картинки).
В документации смартфона обычно сначала указывают длину диагонали экрана, а уже потом длину и ширину в дюймах. Пиксельные характеристики называют только по высоте столбцов и ширине строк, например, 1280×720 px. Зная эти характеристики можно самостоятельно вычислить пиксельную плотность. Если не указаны точные размеры дисплея по ширине и высоте, но известна длина диагонали и соотношение пикселей, придётся вспомнить теорему Пифагора и правило пропорции. Впрочем, производители оборудования стараются предоставить пользователям предельно подробную информацию.
Все виды дисплеев для смартфонов вы можете найти в агрегаторе запчастей для портативной электроники 4Mobile, в партнерстве с которым мы и подготовили данный материал.
Выводы
На практике современные дисплеи LCD и AMOLED все меньше отличаются друг от друга по качеству изображения и энергоэффективности. А вот будущее — за светодиодными технологиями в том или ином виде. Жидкие кристаллы уже отжили свой век и держатся на рынке только за счёт дешевизны и простоты производства, хотя высокое качество картинки тоже присутствует. ЖК-дисплеи благодаря своей структуре толще, чем светодиодные, и бесперспективны с точки зрения новых трендов на изогнутость и безрамочность. Так что их уход с рынка уже виднеется на горизонте, тогда как LED-технологии уверенно развиваются сразу по нескольким направлениям и, что называется, ждут своего часа.
Если вы хотите узнать, как излучение экранов влияет на зрение, прочитатйте статью «Правда или нет? Синий свет экрана вреден».