Главная
Устройства
Виды экранов телефона. IPS-экран – что это такое и в чем преимущества технологии. Медицинский «ликбез» от CHIP

Виды экранов телефона. IPS-экран – что это такое и в чем преимущества технологии. Медицинский «ликбез» от CHIP

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.

LTPS (Low Temperature Poly Silicon) – современная технология изготовления LCD TFT-дисплеев.

Ранее тонкоплёночные транзисторы создавались на основе аморфного кремния. Это весьма ограничивало их полезную площадь и требовало довольно высоких значений напряжения. Значительно расширить возможности этих транзисторов можно было, применив низкотемпературный кристаллический кремний.

Осаждение кристаллического кремния требует высокой температуры (в районе 900°C). Проблема заключается в том, что при такой температуре плавится и стекло, на которое осаждается кремний. Следовательно, возникла потребность в технологиях, позволяющих осаждать кремниевые молекулы при сравнительно небольшой температуре.

Существует несколько методов LTPS, наиболее распространенным из которых является лазерный отжиг. Суть его в том, что на стекло наносится аморфный кремень, который вначале расплавляют при помощи эксимерного лазера, а после кристаллизуют при температуре порядка 300°C.

После того, как на стеклянной подножке образовывается слой из LTPS, начинается формирование прозрачных транзисторов из окисла индия. Так как подвижность электронов в кристаллическом кремнии во много раз выше, чем в аморфном кремнии, то значительно уменьшается размер самого транзистора. Плюс к этому, кристаллическая форма кремния позволяет разместить здесь же логику драйвера панели.

В результате, на свет появляются панели System on Panel - они значительно легче традиционных, благодаря снижению количества контактов их проще интегрировать в монитор, они потребляют намного меньше электричества.

На данный момент, технология LTPS еще далека от повсеместного распространения. Основные причины этого – дороговизна и сложность производства.

К 2018 году соперничество между экранными технологиями свелось к тому, что на рынке осталось всего два достойных варианта. TN матрицы были вытеснены, VA в мобильных аппаратах не использовались, а чего-то нового еще не придумали. Поэтому конкуренция развернулась между IPS и AMOLED. Тут стоит напомнить, что IPS, LCD LTPS, PLS, SFT – это то же самое, как и OLED, Super AMOLED, P-OLED и т.д. являются лишь разновидностями светодиодной технологии.

На тему того, что же лучше, IPS или AMOLED, сказано уже немало. Но технологии не стоят на месте, поэтому в 2018 году не будет лишним внести коррективы и сделать разбор с учетом сегодняшних реалий. Ведь оба типа матриц постоянно совершенствуются, избавляются некоторых недостатков или эти минусы становятся менее существенными.

Что лучше для смартфона, IPS или AMOLED, сейчас попробуем выяснить. Для этого взвесим все плюсы и минусы каждой из технологий, чтобы по перевесу сильных сторон выявить абсолютного лидера или, с учетом специфики, решить, что лучше в конкретных условиях.

Плюсы и минусы IPS дисплеев

Разработка и совершенствование IPS дисплеев длится уже два десятилетия, и за это время технология успела обзавестись рядом плюсов.

Слои матрицы IPS

Преимущества матриц IPS

IPS матрицы являются лучшими среди всех типов ЖК-панелей благодаря ряду достоинств:

  • Доступность. За годы развития технологию массово освоили многие компании, сделав массовый выпуск экранов IPS недорогим. Стоимость экрана для смартфона с разрешением FullHD сейчас стартует с отметки около $10. Благодаря низкой цене такие экраны делают смартфоны более доступными.
  • Цветопередача. Хорошо откалиброванный IPS экран передает цвета с максимальной точностью. Именно поэтому профессиональные мониторы для дизайнеров, графиков, фотографов и т. д. выпускаются на IPS матрицах. Они обладают наибольшим охватом оттенков, что позволяет получить на экране реалистичные цвета объектов.
  • Фиксированное энергопотребление. Жидкие кристаллы, формирующие картинку на IPS экране, почти не потребляют ток, основным потребителем являются диоды подсветки. Поэтому расход энергии не зависит от изображения на дисплее и определяется уровнем подсветки. Благодаря фиксированному расходу энергии IPS экраны обеспечивают примерно одинаковую автономность при просмотре фильмов, веб-серфинге, письменном общении и т.д.
  • Долговечность. Жидкие кристаллы почти не подвержены процессу старения и износа, поэтому в плане надежности IPS лучше, чем AMOLED. Деградировать могут светодиоды подсветки, но срок службы таких LED весьма велик (десятки тысяч часов), поэтому даже за 5 лет экран почти не теряет в яркости.

Недостатки IPS матриц

Несмотря на весомые плюсы, есть у IPS и минусы. Эти недостатки являются фундаментальными, поэтому путем совершенствования технологии они не устраняются.

  • Проблема чистоты черного цвета. Жидкие кристаллы, которые отображают черный цвет, блокируют свет от подсветки не на 100%. Но так как подсветка IPS экрана общая для всей матрицы, ее яркость не снижается, панель остается подсвеченной, в итоге черный цвет получается не очень глубокий.

В темноте видно, что черный отсвечивает серым.
  • Низкая контрастность. Уровень контрастности ЖК-матриц (примерно 1:1000) приемлем для комфортного восприятия картинки, но по этому показателю AMOLED лучше IPS. Из-за того, что черный не очень глубокий, разница между самым ярким и самым темным пикселем у таких экранов заметно меньше, чем у светодиодных матриц.
  • Большое время отклика. Скорость реакции пикселей у IPS панелей невысока, порядка десятка миллисекунд. Этого хватает для нормального восприятия картинки при чтении или просмотре видео, но маловато для VR-контента и других требовательных задач.

Плюсы и минусы дисплеев AMOLED

В основе технологии OLED лежит использование массива миниатюрных светодиодов, расположенных на матрице. Они независимы, поэтому предлагают ряд преимуществ над IPS, но не лишены и минусов.


Слои матрицы AMOLED

Преимущества AMOLED матриц

Технология AMOLED новее, чем IPS, и ее создатели позаботились об устранении минусов, характерных для ЖК-дисплеев.

  • Раздельное свечение пикселей. В AMOLED экранах каждый пиксель сам является источником света и управляется системой независимо от других. При отображении черного цвета он не светится, а при показе смешанных оттенков может выдавать повышенную яркость. За счет этого AMOLED экраны демонстрируют лучшую контрастность и глубину черного.

Черные пиксели не светятся совсем
  • Почти мгновенная реакция. Скорость отклика пикселей на светодиодной матрице на порядки выше, чем у IPS. Такие панели способны отображать динамичную картинку с высокой частотой смены кадров, делая ее более гладкой. Эта возможность – плюс в играх и при взаимодействии с VR.
  • Сниженное потребление энергии при показе темных тонов. Каждый пиксель матрицы AMOLED светится независимо. Чем светлее его цвет – тем ярче пиксель, поэтому при показе темных тонов такие экраны потребляют меньше энергии, чем IPS. А вот в процессе отображения белого AMOLED панели демонстрируют схожий, или даже больший, чем у IPS, расход заряда батареи.
  • Малая толщина. Так как у AMOLED матриц нет слоя, рассеивающего свет подсветки на жидкие кристаллы, такие дисплеи имеют меньшую толщину. Это позволяет уменьшить габариты смартфона, сохранив его надежность и не жертвуя емкостью аккумулятора. Кроме того, в перспективе возможно создание гибких (а не только изогнутых) матриц AMOLED. Для IPS это невозможно.

Недостатки AMOLED-матриц

Свойственны AMOLED-матрицам и недостатки, причем виновник большинства бед один. Это – синие светодиоды. Освоение их производства дается сложнее, а по качеству они уступают зеленым и красным.

  • Синева или ШИМ. Выбирая смартфон с AMOLED экраном, приходится выбирать между широтно-импульсной регулировкой яркости и голубизной светлых тонов. Все из-за того, что при непрерывном свечении синие субпиксели воспринимаются сильнее, чем красные и зеленые. Исправить это можно с помощью использования ШИМ-регулировки яркости, но тогда всплывает другой недостаток. На максимальной яркости экрана ШИМ нет или частота регулировки достигает около 250 Гц. Этот показатель находится на границе восприятия и почти не влияет на глаза. А вот при снижении уровня подсветки – снижается и частота ШИМ, в итоге на низких уровнях мерцания с частотой около 60 Гц могут приводить к усталости глаз.

  • Выгорание синего. Тут тоже проблема в синих диодах. Их срок службы меньше, чем зеленых и красных, поэтому со временем возможно искажение цветопередачи. Экран уходит в желтизну, баланс белого сдвигается в сторону теплых тонов, общая цветопередача ухудшается.

Вам также может понравиться