Технологии отображения: AMOLED, Retina, LCD, TFT – вот что стоит за этим

Сокращения для дисплеев смартфонов могут немного сбивать с толку – AMOLED, MiniLED, LCD, LED, IPS, TFT, PLS, LTPO2… – но если вы хотите знать, что означают все эти цифры и сокращения, связанные с экранами смартфонов, у нас есть для вас решение. Хотите знать, для чего лучше всего подходит каждый тип экрана и что означают различия в разрешении экрана? Тогда, пожалуйста, читайте дальше, чтобы быть посвященными даже в самые маленькие секреты.

Как будто количество доступных технологий уже недостаточно, отделы маркетинга производителей компонентов и мобильных телефонов выпускают все новые и новые названия, такие как «Super Retina XDR» и «Dynamic AMOLED 2x», что только добавляет путаницы. Поэтому мы постараемся также рассмотреть наиболее популярные обозначения, которые появляются в технических спецификациях.

Два основных типа панелей: ЖК-дисплей и OLED

Короче говоря, на рынке существует два типа технологий для дисплеев смартфонов: ЖК-дисплеи и OLED-дисплеи. Каждая из этих технологий имеет несколько вариаций и поколений, что приводит к появлению большего количества сокращений, аналогичных тем, которые используются в телевизорах и их различных модификациях, таких как LED, QLED и Mini LED, которые на самом деле являются вариациями ЖК-технологий.

OLED-экраны (Galaxy S23 Ultra вверху) завоевали рынок смартфонов высокого и среднего класса.

ЖК-экраны

ЖК-дисплей означает жидкокристаллический дисплей (жидкокристаллический дисплей), а название относится к расположению жидких кристаллов, которые освещаются подсветкой. Их повсеместность и относительно низкая стоимость делают их популярным выбором для смартфонов и многих других устройств.

Современные ЖК-дисплеи основаны на тонкопленочном транзисторном (TFT) слое с активной матрицей, что позволяет снизить затраты и сложность по сравнению со старыми пассивными дисплеями с более низким разрешением, такими как калькуляторы, старые часы и даже оригинальный Game Boy.

В TFT для каждого пикселя не требуется отдельный разъем для получения напряжения, необходимого для включения и выключения, поскольку крошечные транзисторы управляют током в каждом ряду и столбце пикселей.

Преимущество ЖК-дисплеев в том, что они довольно хорошо работают под прямыми солнечными лучами, поскольку весь дисплей имеет подсветку, но недостатком является то, что цвета могут отображаться менее точно, чем на дисплеях, которым не требуется подсветка.

ЖК-дисплей или светодиод? Что является правильным поступком?

Вопрос о подсветке регулярно задавался после появления «светодиодных» телевизоров, и короткий ответ — просто ЖК-дисплей. Технология, используемая в светодиодном (светодиодном) дисплее, по-прежнему представляет собой жидкие кристаллы, с той разницей, что светодиоды создают подсветку.

Преимущество светодиодов в том, что они потребляют очень мало энергии, что объясняет, почему отделы маркетинга уделяют этому термину особое внимание в телевизорах, но не так много в смартфонах с их дисплеями меньшего размера. С другой стороны, из-за подсветки ЖК / светодиодным дисплеям трудно обеспечить уровень контрастности, который мог бы конкурировать с OLED-дисплеями, поскольку управление освещением осуществляется не каждым отдельным пикселем, а областями на дисплеях.

Дисплей Xiaomi Mi 10T Pro с частотой 144 Гц по-прежнему остается одним из самых современных ЖК / светодиодных дисплеев.

Панели IPS / PLS

Технология IPS (переключение в плоскости) решает проблему первого поколения TFT-ЖК-дисплеев, работающих по технологии TN (Twisted Nematic): искажение цвета при взгляде на дисплей сбоку — эффект, который все еще наблюдается в более дешевых смартфонах и планшетах. возникновение.

В IPS-панелях жидкие кристаллы расположены на одном уровне с дисплеем, что обеспечивает превосходные углы обзора – на телевизорах они обычно обозначаются как 178 градусов. Еще одной особенностью IPS-дисплеев по сравнению с другими ЖК-технологиями является лучшая цветопередача, что объясняет использование таких панелей в мониторах, предназначенных для обработки изображений.

Дисплеи IPS, как правило, ассоциируются с LG, хотя они были изобретены Hitachi. Вот почему Samsung Displays разработала почти идентичную технологию под названием PLS (переключение между плоскостями и линиями). Samsung утверждает, что ее технология обеспечивает более высокую яркость и лучшие углы обзора, но в основном обе технологии обладают одинаковыми характеристиками.

Мини-светодиод: новый ребенок в городе

Флагманский планшет Apple, iPad Pro с диагональю 12,9 дюйма (2022 г.), оснащен мини-светодиодным экраном.

Мини-светодиоды представленные в 2021 году как следующая большая вещь, они сначала были представлены на телевизорах, но вскоре достигли 12,9 » (2021) с iPad Pro от Apple для мобильных устройств. Несмотря на рекламную шумиху, мини-светодиодные экраны в основном представляют собой ЖК-панели с большим количеством светодиодов на задней панели.

В результате улучшается контроль над уровнями контрастности в различных областях экрана, поскольку на экране появляется больше областей подсветки. Еще одно преимущество, которое Apple выделяет в новом iPad, – это более высокая пиковая яркость — до 1600 нит в режиме HDR по сравнению с 600 нит в предыдущем поколении.

Несмотря на улучшение контрастности (и, возможно, яркости) по сравнению с традиционными ЖК-дисплеями, мини-светодиоды по–прежнему делят экран на зоны яркости — более 2500 на iPad и на некоторых телевизорах LG с «QNED» — по сравнению с десятками или сотнями зон на дисплеях FALD (более 1000 на iPad и на некоторых телевизорах LG с «QNED»). — по сравнению с десятками или сотнями зон на дисплеях FALD (Локальное затемнение с полным массивом) предыдущего поколения, в котором светодиоды расположены за ЖК-панелью, а не по краям.

Однако для еще лучшего контроля контрастности, который выполняется индивидуально в каждой точке экрана, необходимо использовать панели с технологиями MicroLED, которые в 2021 году все еще будут слишком дорогими, или просто традиционные OLED-дисплеи.

Мини-светодиодная подсветка (справа) имеет больше зон затемнения, что обеспечивает лучшую контрастность. / © Samsung

OLED-экраны

OLED расшифровывается как органический светоизлучающий диод. OLED-дисплей состоит из тонких листов электролюминесцентного материала, который, как следует из названия, излучает свет, когда через него проходит электричество. В отличие от ЖК-дисплеев, которые имеют подсветку, OLED-дисплеи всегда выключены, если на отдельные пиксели не подается питание.

Это означает, что OLED-дисплеи имеют гораздо более чистый черный цвет и потребляют меньше энергии при отображении черного или более темных цветов на экране. Однако более яркие объекты на OLED-экранах потребляют значительно больше энергии, чем ЖК-экран с таким же изображением. Кроме того, OLED-экраны более дороги в производстве, чем ЖК-дисплеи.

Поскольку черные пиксели на OLED-экране «выключены», контрастность также выше по сравнению с ЖК-экранами. OLED-экраны также могут иметь очень высокую частоту обновления, но они не так хорошо видны под прямыми солнечными лучами, как ЖК-экраны с подсветкой. Выгорание экрана и ухудшение качества диодов (поскольку они органические) — это другие факторы, которые следует учитывать.

Положительным моментом является то, что OLED-экраны можно сделать тоньше, чем ЖК-дисплеи (поскольку они не требуют подсветки), и что они являются гибкими.

Гибкие характеристики OLED можно увидеть на складных устройствах, таких как Oppo Find N2 Flip.

OLED с активной матрицей

Использует TFT-слой, как в ЖК-дисплеях, для управления отдельными пикселями, в отличие от PMOLED (OLED с пассивной матрицей), которые управляют дисплеем на уровне строки и строки. Результат аналогичен результатам ЖК-дисплеев и позволяет получать более плотные и большие дисплеи. Как правило, можно сказать, что все OLED-экраны, представленные сегодня на рынке, являются вариантами технологии AMOLED.

Дисплеи будущего: MicroLED

Ходят слухи, что смартфоны и умные часы скоро будут оснащены технологией MicroLED, которая полностью отличается от ЖК-дисплеев / светодиодных дисплеев, поскольку они имеют характеристики изображения, аналогичные OLED-дисплеям.

Дисплей MicroLED имеет один светодиод для каждого субпикселя экрана – обычно это набор красных, зеленых и синих диодов для каждой точки. Вероятно, при этом используется неорганический материал, такой как нитрид галлия (GaN).

Благодаря использованию технологии самосвечения дисплеи MicroLED не нуждаются в подсветке, поскольку каждый пиксель «выключается» по отдельности. Результат впечатляет: ваши глаза видят ту же контрастность, что и на OLED-дисплеях, без риска сохранения изображения или его выгорания, что и на органических диодах.

Еще одним преимуществом технологии MicroLED является возможность отображать изображения с более высокой яркостью при одновременном снижении энергопотребления за счет сочетания преимуществ OLED- и ЖК-панелей.

Стоимость технологии и миниатюризация диодов остаются самыми большими проблемами для MicroLED. / © Samsung Electronics

С другой стороны, использование нескольких диодов для каждого пикселя создает проблему для миниатюризации компонентов. Например, разрешение Full HD составляет чуть более двух миллионов пикселей (1920 x 1080 точек), для чего требуется 6 миллионов микроскопических светодиодов с традиционной структурой RGB (красный, зеленый и синий).

Это одна из причин того, что распространение этой технологии на сегодняшний день довольно ограничено. Вы увидите их в основном на больших экранах от 75 до 150 дюймов с разрешением 4K (3840 x 2160 пикселей), что составляет почти 8,3 миллиона пикселей или 24,8 миллиона субпикселей RGB. Это огромное количество пикселей, на которые можно смотреть!

POLED, динамический AMOLED, плавный AMOLED, Super Retina и многое другое…

Несмотря на то, что существует около полудюжины поставщиков дисплеев и доступно ограниченное количество технологий, отделы маркетинга производителей мобильных телефонов пытаются превзойти друг друга, изобретая все более креативные термины, чтобы соблазнить клиентов — за что им (хорошо) платят — и это приводит к множеству дополнительных преимуществ. Имена в технических паспортах:

• POLED: В отличие от ситуации с технологией IPS, OLED для смартфонов обычно ассоциируются с дисплеями Samsung, которые популяризировали эту технологию благодаря ее использованию в семействе Galaxy S — хотя OLED дебютировали с Benq Siemens S88 намного раньше. Как и Samsung со своими панелями PLS, LG Displays также создала свою собственную аббревиатуру, чтобы выделиться: POLED.
  Хотя аббревиатура расшифровывается как «Пластиковый OLED», базовая технология соответствует «AMOLED» от Samsung (и его вариантам), в обоих случаях вместо стекла используются слои пластиковой подложки.
• Super AMOLED: название, которое Samsung дала своим дисплеям, которые раньше использовались только в моделях более высокого класса, но теперь используются и в более дешевых устройствах. Super AMOLED улучшает базовую технологию AMOLED, интегрируя сенсорный слой в сам дисплей, а не нанося его в качестве дополнительного слоя.
• Динамичный и плавный AMOLED: Эти термины используются Samsung и Microsoft соответственно. OnePlus использует и обозначает, по сути, тот же вариант AMOLED, что и AMOLED. Они используются для дисплеев, которые не только имеют высокую частоту обновления, но и могут переключаться между различными скоростями.
• Super Retina: маркетинговый термин Apple для обозначения OLED-дисплеев, используемых в iPhone. Также можно увидеть с добавлением «XDR», которое описывает экраны, способные отображать контент с высоким динамическим диапазоном (HDR).
• Жидкая сетчатка: термин, придуманный задним числом для описания ЖК-устройств с разрешением «сетчатка», то есть таких, в которых человеческий глаз не может видеть отдельные пиксели при нормальном расстоянии просмотра. На бумаге это касается каждого телефона Apple со времен iPhone 4.
• Liquid Retina XDR: название Apple для технологии мини-светодиодов, в которой используется как «жидкость» для ЖК-панели, так и «XDR» для возможностей HDR.
• продвижение: Еще один маркетинговый термин от Apple, на этот раз для описания экранов с высокой частотой обновления, которые можно динамически настраивать. Однако, как и упомянутые ранее префиксы Dynamic & Fluid, в случае Apple они также могут применяться к ЖК-экранам.

«Рекламная панель Super Retina XDR» на iPhone 14 Pro примерно такая же, как и у Samsung «Dynamic AMOLED 2X».

Важные характеристики дисплея

Помимо маркетинга, есть и другие характеристики, которые действительно важны при покупке нового устройства:

Разрешение: HD, Full HD(+), 4K, QHD и т.д…

Разрешение описывает количество отдельных пикселей (или точек), отображаемых на экране, и обычно определяется для мобильных телефонов количеством пикселей по горизонтали, а для телевизоров и мониторов — по вертикали. Большее количество пикселей на одном дисплее позволяет получать более детализированные изображения и четкий текст.

Чтобы облегчить сравнение различных моделей, бренды обычно используют ту же схему обозначения, которая получила широкое распространение на телевизионном рынке, с такими терминами, как HD, FullHD и UltraHD. Но поскольку в мобильных телефонах существует широкий спектр экранов разных размеров, одного знания этого недостаточно, чтобы узнать, сколько пикселей отображается на экране.

Однако само по себе разрешение не является хорошим показателем резкости изображения. Для этого нам необходимо учитывать размер дисплея, который определяется плотностью пикселей на единицу площади, измеряемой с помощью точек на дюйм / пиксель на дюйм (точек / точек на дюйм).

Частота обновления: что означают 60 Гц, 90 Гц и 120 Гц?

Термины «120 Гц», «90 Гц» и другие с аналогичной единицей измерения в герцах обозначает частоту обновления панели, будь то ЖК-дисплей или OLED, которая использовалась в смартфонах высокого класса и даже некоторых смартфонах среднего класса в 2019 и 2020 годах. Чем выше значение, тем больше кадров в секунду будет отображаться на экране.

При более высокой частоте обновления устройства отображают более плавную анимацию. / © Intel

Результатом является более плавная анимация на мобильных устройствах, как при обычном использовании, так и в играх, по сравнению с экранами с частотой обновления 60 Гц, которая остается стандартом на рынке дисплеев.

Первоначально эта функция называлась «уловкой», но с появлением Razer Phone в 2017 году эта функция приобрела все большее значение, даже несмотря на то, что время автономной работы соответственно сократилось. Чтобы максимально использовать эту функцию, производители начали выпускать экраны с переменной частотой обновления, которую можно регулировать в зависимости от просматриваемого контента — для большинства фильмов это 24 кадра в секунду, для домашних видеозаписей — 30 или 60 кадров в секунду и так далее.

Та же единица измерения используется и для частоты дискретизации. Хотя значение аналогично, оно представляет собой количество касаний в секунду, которое экран может регистрировать. Чем выше частота дискретизации, тем быстрее смартфон регистрирует такие касания, что приводит к более быстрому времени отклика.

Ниц и уровни яркости

Кандела на квадратный метр в международной системе (кд / м2), является единицей измерения яркости, то есть интенсивности излучаемого света. Для экранов смартфонов и мониторов в целом это значение показывает, насколько ярким является дисплей — чем выше значение, тем интенсивнее свет, излучаемый экраном.

В описаниях продуктов яркость обычно указывается в различных сценариях:

• Максимальное значение: максимально возможная яркость на небольшом участке экрана, на котором отображается белое содержимое.
• Тип (для типичного): максимальная яркость для всего экрана.
• HBM: Или режим высокой яркости, обычно это специальный режим, адаптированный к более высоким значениям яркости, иногда за счет других функций, таких как переменная яркость или энергосбережение.

LTPO, IGZO и другие технологии

Как будто всех вышеперечисленных терминов было недостаточно, есть еще несколько сокращений, с которыми вы можете столкнуться, просматривая спецификацию:

• TFT (Тонкопленочный транзистор): Как упоминалось ранее, это технология, в которой слой активной матрицы используется для индивидуального управления яркостью и цветом пикселей, при этом каждый пиксель имеет свой собственный транзистор и конденсатор. Он используется как в ЖК-, так и в OLED-экранах.
• LTPS (низкотемпературный поликремний): вариант TFT, который обеспечивает более высокое разрешение и более низкое энергопотребление по сравнению с традиционными TFT-экранами и основан на технологии a-Si (аморфный кремний).
• IGZO (оксид индия и галлия цинка): полупроводниковый материал, используемый в TFT-пленках, который также обеспечивает более высокое разрешение и более низкое энергопотребление. Он используется в различных типах ЖК-экранов (TN, IPS, VA) и OLED-дисплеев.
• LTPO (Низкотемпературный поликристаллический оксид): технология, разработанная Apple, которая может использоваться как в OLED, так и в ЖК-дисплеях, поскольку она сочетает в себе методы LTPS и IGZO. Результат? Более низкое энергопотребление. Она уже использовалась в Apple Watch 4 и Galaxy S21 Ultra.

LTPO позволяет дисплею динамически регулировать частоту обновления в соответствии с отображаемым контентом. При прокрутке страниц можно включить самый быстрый режим для плавного отображения, в то время как при просмотре статического изображения телефон может использовать более низкую частоту обновления для экономии заряда батареи.

В 2022 году флагманские телефоны начали использовать версию 2.0 технологии LTPO, основным преимуществом которой является возможность снизить частоту обновления до 1 Гц, а не до 10 Гц, как в случае с панелями LTPO первого поколения. В таких телефонах, как OnePlus 10 Pro, iPhone 14 Pro и Galaxy S23 Ultra, LTPO 2.0 обещает еще большую экономию энергии.

Итог: OLED находится на подъеме, но предстоит еще много работы

Хотя в предыдущей версии этой статьи все еще освещалась борьба между ЖК-дисплеями и OLED-дисплеями на рынке телефонов, эта тенденция стала очевидной с тех пор, как Apple сделала ставку на OLED-дисплеи в iPhone X. ЖК-дисплеи / светодиоды будут заменены на устройства начального уровня. На сегодняшний день единственными отличиями являются экраны от 10 до 19 дюймов, для которых до недавнего времени не производилось крупномасштабных OLED-дисплеев.

Вероятно, именно поэтому в iPad по-прежнему используются ЖК-панели — хотя и с мини-светодиодной подсветкой — одно из немногих устройств высокого класса, которые по-прежнему используют эту технологию. Но есть признаки внедрения OLED и в планшетах, поскольку их конкуренты, такие как Galaxy S8 Ultra, который NextPit рассмотрел в прошлом году, оснащены OLED-панелями.

Гибкие дисплеи и все слухи о микро-светодиодах показывают, что когда дело доходит до электронных экранов, предстоит еще много исследований, и нам, вероятно, еще многое предстоит узнать (и написать) о новых технологиях.