Екрани в смартфонах: який вибрати?

33


До масового поширення смартфонів, при купівлі телефонів ми оцінювали їх, головним чином, по дизайну і лише зрідка звертали увагу на функціональні можливості. Часи змінилися: тепер всі смартфони мають приблизно однакові можливості, а при погляді тільки на фронтальну панель, один гаджет ледве можна відрізнити від іншого. На передній план вийшли технічні характеристики пристроїв, і найважливішою серед них для багатьох є екран. Ми розповімо, що ж криється за термінами TFT, TN, IPS, PLS, і допоможемо підібрати смартфон з потрібними характеристиками екрану.
Типи матриць
В сучасних смартфонах головним чином застосовуються три технології виробництва матриць: дві засновані на рідких кристалах — TN+film і IPS, а третя — AMOLED — на органічних світлодіодах. Але перш ніж почати, варто розповісти про абревіатурі TFT, яка є джерелом безлічі помилок. TFT (thin-film transistor) — це тонкоплівкові транзистори, які використовуються для управління роботою кожного субпікселя сучасних екранів. Технологія TFT застосовується у всіх перерахованих вище типів екранів, включаючи AMOLED, тому, якщо десь йдеться про порівняння і IPS TFT, то це в корені неправильна постановка питання.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
У більшості TFT-матриць використовується аморфний кремній, але нещодавно у виробництво стали впроваджуватися TFT на полікристалічному кремнії (LTPS-TFT). Головні переваги нової технології — зменшення енергоспоживання і розмірів транзисторів, що дозволяє досягати високих значень щільності пікселів (понад 500 ppi). Одним з перших смартфонів з IPS-дисплеєм і матрицею LTPS-TFT став OnePlus One.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
Тепер, коли ми розібралися з TFT, перейдемо безпосередньо до типів матриць. Незважаючи на велику різноманітність різновидів LCD, всі вони мають один і той же базовий принцип роботи: прикладений до молекул рідких кристалів струм задає кут поляризації світла (він впливає на яскравість субпікселя). Поляризоване світло потім проходить через світлофільтр і забарвлюється у колір відповідного субпікселя. Першими в смартфонах з’явилися найбільш прості і дешеві матриці TN+film, назва яких часто скорочується до TN. Вони мають малі кути огляду (не більше 60 градусів при відхиленні від вертикалі), причому навіть при невеликих нахилах зображення на екранах з такими матрицями інвертується. Серед інших недоліків TN-матриць — мала контрастність і низька точність передачі кольору. На сьогоднішній день такі екрани використовуються тільки в самих дешевих смартфонах, а переважна більшість нових гаджетів мають вже більш досконалі дисплеї.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
Найбільш поширеною в мобільних гаджетах зараз є технологія IPS, іноді позначається як SFT. IPS-матриці з’явилися 20 років тому і з тих пір випускалися в різних модифікаціях, кількість яких наближається до двох десятків. Тим не менш, виділити серед них ті, які є найбільш технологічними та активно використовуються на даний момент: AH-IPS від компанії LG і PLS — від компанії Samsung, які досить близькі за своїми властивостями, що навіть було приводом для судового розгляду між виробниками. Сучасні модифікації IPS мають широкі кути огляду, які близькі до 180 градусів, реалістичну передачу кольору і забезпечують можливість створення дисплеїв з високою щільністю пікселів. На жаль, виробники гаджетів практично ніколи не повідомляють точний тип IPS-матриць, хоча при використанні смартфона відмінності будуть видні неозброєним оком. Для більш дешевих IPS-матриць характерно вицвітання картинки при нахилах екрану, а також невисока точність передачі кольору: зображення може бути або занадто «кислотним», або, навпаки, «сірим».
Що стосується енергоспоживання, то у рідкокристалічних дисплеях воно здебільшого визначається потужністю елементів підсвічування (в смартфонах для цих цілей використовуються світлодіоди), тому споживання матриць TN+film і IPS можна вважати приблизно однаковим при співпадаючому рівні яскравості.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
На LCD зовсім не схожі матриці, створені на основі органічних світлодіодів (OLED). У них джерелом світла служать самі субпиксели, що представляють собою надмініатюрні органічні світлодіоди. Так як немає необхідності в зовнішній підсвічуванню, такі екрани можна зробити тонше рідкокристалічних. В смартфонах застосовується різновид технології OLED — AMOLED, яка використовує активну TFT-матрицю для управління субпикселями. Саме TFT-матриці є найпоширенішим способом створення кольорових OLED-дисплеїв, оскільки вони дозволяють керувати кожним субпикселем окремо. AMOLED-матриці забезпечують найбільш глибокий чорний колір, оскільки для його «відображення» потрібно лише повністю відключити світлодіоди. У порівнянні з LCD, такі матриці мають більш низьким енергоспоживанням, особливо при використанні темних тем оформлення, в яких чорні ділянки екрана зовсім не споживають енергію. Інша характерна особливість AMOLED — надто насичені кольори. На зорі своєї появи такі матриці дійсно мали неправдоподібну передачу кольору, і, хоча подібні «дитячі болячки» давно в минулому, досі більшість смартфонів з такими екранами мають вбудовану налаштування насиченості, яка дозволяє наблизити зображення на AMOLED по сприйняттю до IPS-екранів.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
Іншим обмеженням AMOLED екранів раніше був неоднаковий термін служби світлодіодів різних кольорів. Через пару років використання смартфона це могло призвести до вигоряння рендерінгу і залишковим зображення деяких елементів інтерфейсу, в першу чергу — на панелі сповіщень. Але, як і у випадку з передачею кольору, ця проблема давно пішла в минуле, і сучасні органічні світлодіоди розраховані мінімум на три роки безперервної роботи.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
Підіб’ємо короткий підсумок. Найбільш якісне і яскраве зображення на даний момент забезпечують AMOLED-матриці: навіть Apple, за чутками, в одному з таких iPhone буде використовувати такі дисплеї. Але, варто враховувати, що всі новітні розробки компанія Samsung, як основний виробник таких панелей, залишає собі, а іншим виробникам продає «торішні» матриці. Тому, при виборі смартфона не від Samsung варто дивитися у бік якісних IPS-екранів. А ось гаджети з дисплеями TN+film вибирати ні в якому разі не варто — сьогодні ця технологія вже вважається застарілою.
Малюнок рендерінгу
На сприйняття зображення на екрані може впливати не тільки технологія матриці, але і малюнок рендерінгу. Втім, з LCD все досить просто: в них кожен RGB-піксель складається з трьох витягнутих рендерінгу, які, в залежності від модифікації технології, можуть мати форму прямокутника або «галочки».
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
В AMOLED-екранах все цікавіше. Оскільки в таких матрицях джерелами світла є самі субпиксели, а людське око більш чутливий до чистого зеленого світла, ніж до чистого червоному або синьому, використання в AMOLED того ж малюнка, що і в IPS, погіршило б передачу кольору і зробило картинку нереалістичною. Спробою вирішити цю проблему стала перша версія технології PenTile, в якій використовувалися пікселі двох типів: RG (червоний-зелений) і BG (синій-зелений), що складаються з двох рендерінгу відповідних кольорів. Причому, якщо червоні і сині субпиксели мали форму, близьку до квадратах, то зелені більше нагадували сильно витягнуті прямокутники. Недоліками такого малюнка були «брудний» білий колір, зазубрені краї на стику різних кольорів, а при низькому ppi — чітко видима сітка підкладки рендерінгу, що з’являється з-за занадто великої відстані між ними. До того ж, дозвіл, визначене в характеристиках таких пристроїв, було «нечесним»: якщо HD IPS матриця має 2764800 рендерінгу, то AMOLED HD матриця — всього 1843200, що призводило до видимої неозброєним оком різницю в чіткості IPS — і AMOLED-матриць з, здавалося б, однаковою щільністю пікселів. Останнім флагманським смартфоном з такою AMOLED матрицею став Samsung Galaxy S III.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
У смартпэде Galaxy Note II південнокорейська компанія зробила спробу відмови від PenTile: екран пристрою мав повноцінні RBG-пікселі, хоча і з незвичайним розташуванням рендерінгу. Тим не менш, з незрозумілих причин, у подальшому Samsung від такого малюнка відмовилася — можливо, виробник зіткнувся з проблемою подальшого збільшення ppi.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
У своїх сучасних екранах Samsung повернулася до RG-BG пікселям з використанням нового типу малюнка, який був названий Diamond PenTile. Нова технологія дозволила зробити білий колір більш натуральним, а що стосується зазубрених країв (наприклад, навколо білого об’єкта на чорному тлі були чітко видні окремі червоні субпиксели), то ця проблема була вирішена ще простіше — збільшенням ppi до такої міри, що нерівності перестали бути помітними. Diamond PenTile використовується у всіх флагманах Samsung починаючи з моделі Galaxy S4.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
На завершення цього розділу варто сказати ще про одному малюнку AMOLED-матриць — PenTile RGBW, який виходить додаванням до трьох основних субпикселям четвертого, білого. До появи Diamond PenTile такий малюнок був єдиним рецептом чистого білого кольору, але він так і не отримав широкого розповсюдження — одним з останніх мобільних гаджетів з PenTile RGBW став планшет Galaxy Note 10.1 2014. Зараз AMOLED-матриці з RGBW-пікселями застосовуються в телевізорах, оскільки в них не потрібно високий показник ppi. Справедливості заради, також згадаємо, що RGBW-пікселі можуть використовуватися і в LCD, але приклади використання таких матриць в смартфонах нам не відомі.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
На відміну від AMOLED, якісні IPS-матриці ніколи не відчували проблем як, пов’язаних з малюнком рендерінгу. Тим не менш, технологія Diamond PenTile, разом з високою щільністю пікселів, дозволила AMOLED наздогнати і обігнати IPS. Тому, якщо ви вибираєте гаджети прискіпливо, не варто купувати смартфон з дисплеєм AMOLED, у якого щільність пікселів менше 300 ppi. При більш високій щільності жодні дефекти помітні не будуть.
Конструктивні особливості
На одних тільки технології формування зображень різноманітність сучасних дисплеїв мобільних гаджетів не закінчується. Одна з перших речей, за яку взялися виробники — повітряний прошарок між проекційно-ємнісним сенсором і дисплеєм безпосередньо. Так з’явилася технологія OGS, що об’єднує сенсор і матрицю в один скляний пакет у вигляді сендвіча. Це дало значний ривок за якістю зображення: збільшилася максимальна яскравість і кути огляду, була поліпшена передача кольору. Само собою, товщина всього пакету також була зменшена, що дозволило створити більш тонкі смартфони. На жаль, але недоліки у технології теж є: тепер, якщо ви розбили скло, поміняти його окремо від дисплея практично нереально. Але переваги в якості все-таки виявилися важливішими і тепер не-OGS екрани можна зустріти хіба що в самих дешевих апаратах.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
Далі всіх у цьому напрямку просунулася компанія Samsung, яка стала ставити ємнісні датчики прямо між субпикселями матриці світлодіодів, що дозволило ще сильніше зменшити товщину пакета.
Популярними останнім часом стали і експерименти з формою скла. І почалися вони не недавно, а як мінімум у 2011 році: HTC Sensation мав увігнуте у центрі скло, яке, за задумом виробника, повинно було захистити екран від подряпин. Але на якісно новий рівень такі скла вийшли з появою «2.5 D екранів» з загнутим по краях склом, що створює відчуття «нескінченного» екрану і робить межі смартфонів більш гладкими. Такі скла в своїх гаджетах активно використовує компанія Apple, останнім часом вони стають все більш і більш популярними.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
Логічним кроком у тому ж напрямку стало вигинання не лише скло, але й самого дисплея, що стало можливим при використанні полімерних замість скляних підкладок. Тут пальма першості, звичайно, належить компанії Samsung з її смартфоном Galaxy Note Edge, в якому була зігнута одна з бічних граней екрану.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
Інший спосіб запропонувала компанія LG, яка зуміла зігнути не тільки дисплей, але і весь смартфон за його короткій стороні. Однак LG G Flex і його наступник не здобули популярності, після чого виробник відмовився від подальшого випуску подібних апаратів.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
Також деякі компанії намагаються поліпшити взаємодію людини з екраном, працюючи над його сенсорної частиною. Наприклад, деякі пристрої оснащуються сенсорами з підвищеною чутливістю, які дозволяють працювати з ними навіть у рукавичках, а інші екрани отримують індуктивне підкладку для підтримки стилусів. Перша технологія активно використовується компаніями Samsung і Microsoft (колишня Nokia), а друга — Samsung, Microsoft і Apple.
Майбутнє екранів
Не варто думати, що сучасні дисплеї в смартфонах досягли вищої точки свого розвитку: технологіям ще є куди рости. Одними з найбільш перспективних є дисплеї на квантових точках (QLED). Квантова точка — це мікроскопічний шматочок напівпровідника, в якому суттєву роль починають грати квантові ефекти. Спрощено процес випромінювання виглядає так: вплив слабкого електричного струму змушує електрони квантових точок змінювати енергію, випромінюючи при цьому світло. Частота випромінюваного світла залежить від розміру і матеріалу точок, завдяки чому можна домогтися практично будь-якого кольору у видимому діапазоні. Вчені обіцяють, що QLED матриці будуть мати кращу передачу кольору, контрастність, більш високу яскравість і низьке енергоспоживання. Частково технологія екранів на квантових точках використовується в екранах телевізорів Sony, а прототипи є у LG і Philips, але про масове застосування таких дисплеїв в телевізорах або смартфонах мови поки не йде.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты
Висока ймовірність того, що в найближчому майбутньому ми побачимо в смартфонах не просто зігнуті, але і повністю гнучкі, дисплеї. Тим більше, що майже готові до масового виробництва прототипи таких AMOLED матриць існують вже пару років. Обмеженням виступає електроніка смартфона, яку гнучкої зробити поки що неможливо. З іншого боку, великі компанії можуть змінити саму концепцію смартфона, випустивши щось на зразок гаджета, зображеного на фотографії нижче — нам залишається тільки чекати, адже розвиток технологій відбувається прямо на наших очах.
Экраны в смартфонах: какой выбрать? гаджеты