Типы экранов

Что такое жидкокристаллический экран (LCD)

LCD означает жидкокристаллический дисплей. Эти экраны используются в смартфонах, телефонах, телевизорах, планшетах и многих других устройствах. Это объясняется их компактностью. В результате экран может быть встроен даже в такие гаджеты, как часы. ЖК-экраны, с другой стороны, отличаются технологией производства.

Первые ЖК-экраны были монохромными. Позже появились цветные экраны. Производители пытались усовершенствовать технологию, чтобы сделать экраны более яркими, с более насыщенными цветами, широкими углами обзора и более глубоким черным цветом.

Что такое TFT экраны

TFT (тонкопленочный транзистор) — это технология, используемая для производства ЖК-дисплеев. В ЖК-дисплеях TFT используется «технология активной матрицы». Фактически, каждый пиксель может иметь до четырех транзисторов. Два наиболее распространенных типа TFT ЖК-дисплеев — IPS и TN. Кроме того, существует больше запатентованных сортов. Их общая особенность заключается в том, что жидкокристаллическая пленка подсвечивается снизу источником света.

Конкуренцию TFT составляют экраны LED, OLED и AMOLED. Где источником света является сама матрица.

Как работают TN экраны

LCD TN (Twisted Nematic) — одна из самых простых технологий и разновидностей TFT, появившаяся в 1980-х гг. И сейчас она уже практически не используется в производстве экранов для смартфонов. Технология основана на том, что жидкие кристаллы в матрице TN поворачиваются на 90° относительно друг друга под воздействием электрической энергии.

Такие матрицы печально известны неравномерными углами обзора. Также не очень насыщенные цвета. Другой проблемой этих матриц является невозможность получения идеально черного цвета.

Что такое IPS экраны

Компания Hitachi разработала первый IPS TFT LCD с активной матрицей в 1996 году. Эта матрица позволила устранить недостатки ЖК-дисплеев TN TFT. IPS расшифровывается как In-Plane Switching. И по многим причинам это самый популярный тип ЖК-панелей не только в смартфонах, но и в телевизорах и мониторах. Во-первых, углы обзора на таких матрицах достигают 178 градусов! Во-вторых, цвета более насыщенные, чем на TN. А черные могут быть почти идеальными.

IPS-дисплеи также имеют недостатки. Время отклика этих экранов меньше, чем у экранов TN TFT. К этому добавляется более высокое энергопотребление. Но производители разрабатывают эту технологию.

Варианты IPS:

• Матрица PLS была разработана вездесущей компанией Samsung. Это эквивалент IPS. И это очень хорошо. Насыщенные цвета, хорошие углы обзора, высокая яркость — все зависит от дисплея.
• Super-IPS (S-IPS) для свободного изменения цвета и улучшенного времени обновления пикселей.
• Усовершенствованный супер-IPS (AS-IPS) для высокой пропускной способности.
• Улучшенный IPS (E-IPS) для увеличения углов обзора по диагонали и уменьшения времени отклика.
• Горизонтальный IPS (H-IPS) для улучшения контрастности и более естественного белого цвета.
• Профессиональный IPS (P-IPS) для более точной глубины цвета.

IPS-экраны являются одними из самых популярных в настоящее время. Используется в смартфонах, телевизорах, мониторах и даже умных часах.

Чем отличаются MVA, ASV TFT, PVA экраны?

Несмотря на то, что IPS считается лучшей среди TFT матриц, производители много экспериментировали. И по этой причине возникли различные промежуточные и не самые популярные технологии.

• Матрицы MVA TFT характеризуются глубоким черным цветом и углами обзора около 160 градусов. MVA — это компромисс между технологиями TN и IPS.
• TFT-дисплеи ASV основаны на технологии ASVA компании Sharp. Это аналог технологии MVA. Он характеризуется глубоким черным цветом и углами обзора около 160 градусов. ASV — это компромисс между технологиями TN и IPS.
• Экраны PVA были разработаны компанией Samsung. Они характеризуются глубоким черным цветом, углами обзора около 160 градусов. PVA — это компромисс между технологиями TN и IPS. Редко встречается в смартфонах.

Чем OLED-экраны лучше TFT и IPS?

OLED расшифровывается как «органический светодиод». В отличие от TFT ЖК-дисплеев, OLED-панели производят собственный свет и не зависят от подсветки. Этот эффект достигается, когда электрический ток проходит через два проводника, между которыми находится слой органического углерода.

А чтобы на таком экране появился черный цвет, нужно просто отключить электричество. Это делает OLED гораздо более экономичными с точки зрения потребления энергии. Кроме того, черный цвет на таком экране просто идеален.

OLED-панели, как правило, тоньше, рассеивают меньше тепла и имеют лучшую контрастность, чем TFT ЖК-дисплеи. Однако их производство обходится дороже. А это, в свою очередь, приводит к увеличению цены смартфона, в котором они используются.

Apple впервые использовала OLED-дисплеи с технологией Super Retina в iPhone 2018 года (iPhone XS и iPhone XS Max).

В чем AMOLED экраны лучше OLED

AMOLED — это усовершенствованный тип OLED-дисплея, в котором используется технология «активной матрицы». AMOLED расшифровывается как Active Matrix Organic Light Emitting Diode (AMOLED). Как и OLED, пиксели AMOLED также излучают свой собственный свет, а затем используют систему активной матрицы, прикрепленной к тонкопленочному транзистору (TFT), чтобы обеспечить больший контроль над каждым пикселем.

В результате улучшается визуальное восприятие. Более темные черные цвета, лучшая насыщенность, более высокая частота обновления.

Панели AMOLED, в основном, используются в больших смартфонах, поскольку они поддерживают практически любой размер дисплея. Сильная потеря яркости под прямыми солнечными лучами считается недостатком таких экранов.

Супер AMOLED экраны – еще больше яркости!

Также называемый S-AMOLED, Super AMOLED является усовершенствованием матрицы AMOLED. В отличие от обычного AMOLED, в этой модернизации используется практически та же технология, но с архитектурными изменениями, которые делают ее лучше. В S-AMOLED сенсорный элемент интегрирован в экран; в обычном AMOLED они расположены отдельно.

Эта разница приводит к более яркому дисплею, снижению энергопотребления, уменьшению бликов от солнечного света, лучшей читаемости на улице и более широким углам обзора. Super AMOLED — один из лучших дисплеев, встречающихся во многих флагманских устройствах, таких как Samsung Galaxy Note 10.

IPS LCD экран: недостатки

Преимущества IPS LCD экранов были подробно описаны, пришло время подробно поговорить о недостатках, иначе картина будет неполной и необъективной.

Серый цвет — вместо черного

ЖК-экран IPS построен на жидких кристаллах, которые вращаются для отображения нужного цвета. Сами кристаллы, в отличие от светодиодов в Amoled-дисплеях, не являются источником света, поэтому в IPS-матрице освещается весь экран. «Закрытые» кристаллы, передающие черный цвет, также в некоторой степени пропускают свет, поэтому добиться идеального черного цвета на IPS невозможно. В этом отношении данный тип матрицы действительно уступает Amoled.

Из-за отсутствия идеального черного цвета страдает максимальная контрастность, а это приводит к одной из главных проблем смартфонов с IPS-экраном — не самой лучшей читаемости при солнечном свете. Яркие матрицы с хорошей подсветкой обеспечивают приемлемую читаемость, но в этом отношении Amoled всегда впереди: хорошие экраны Amoled лучше читаются при солнечном свете, чем хорошие IPS, соотношение мощности не меняется в категории бюджетных или референсных дисплеев.

Время отклика

Инерция матрицы IPS LCD намного больше, чем у экрана Amoled, из-за необходимости «переворачивать» кристаллы. Конечно, процесс идет быстро, но в данном случае счет идет на миллисекунды, и эти миллисекунды имеют значение.

Время отклика современного IPS-экрана на смартфоне составляет около 5 мс. Если вы используете свой телефон для чтения, пользования социальными сетями или просмотра YouTube, время отклика не имеет значения, но для виртуальной реальности, которая стремительно набирает популярность, экраны с медленным временем отклика — не самое лучшее решение. Для сравнения, время отклика матрицы Amoled составляет менее 0,1 мс.

Толщина

Кому-то этот недостаток IPS-экрана покажется несущественным, ведь даже «толстый» смартфон с IPS LCD-экраном на самом деле остается очень тонким, но, тем не менее, толщина имеет значение. Такие экраны невозможно согнуть, можно только имитировать эффект 2.5D из-за стекла, сам дисплей остается плоским. Amoled-экраны не гнутся, что активно используется ведущими брендами при разработке флагманских моделей. Яркими примерами являются Huawei Mate 20 Pro или Galaxy S9+ с Infinity Display.

Еще один нюанс заключается в том, что модная ныне технология с экранным датчиком отпечатков пальцев не может быть реализована в телефоне с IPS-экраном. Буквально на днях был представлен Honor View 20, и многие пользователи критикуют новинку за «неприглядный» сканер на заднем корпусе. Видимо, они не знают, что в телефон с матрицей IPS невозможно поместить сенсор экрана, по крайней мере, на данном этапе развития технологии.

Подсветка IPS матрицы

Помимо технологии матрицы, на качество изображения, и в первую очередь на глубину черного, влияет реализация подсветки монитора. Существует два основных подхода: люминесцентный и светодиодный — если первый тип сейчас считается устаревшим, то второй используется практически повсеместно.

Светодиодная подсветка способствует повышению контрастности и яркости изображения и является более комфортной для человеческого глаза. Светодиодная подсветка, с другой стороны, может быть выполнена в одном из двух вариантов:

• Direct-LED — распределение светодиодов по всей поверхности матрицы;
• Edge-LED — освещение только по краям с последующим рассеиванием.

В первом случае возможность локального отключения светодиодов позволяет передавать более глубокий черный цвет, тем самым повышая контрастность изображения.

Однако в случае IPS-матриц более распространена Edge-LED подсветка из-за дешевизны и плохого эффекта локального затемнения на IPS-панелях.

Яркость и особенности работы

Экраны смартфонов полностью идентичны по размеру и разрешению, отличаясь лишь размером «выреза» для фронтальной камеры. Это позволяет нам более детально рассмотреть параметры.

И мы будем делать это не в лаборатории, а в боевых условиях при сложном освещении, чтобы было понятнее и интереснее. Особенно когда речь идет о самом главном: яркости, равномерности подсветки и четкости изображения.

Более равномерная подсветка позволяет добиться более заметной плотности цвета, которая выглядит «жирной» на Mi 8 с AMOLED. Дело в том, что яркость, контрастность и динамический диапазон на самом деле выше, даже при одинаковых уровнях.

Если вы обратите внимание, шрифты на экране AMOLED более четкие, более резко очерченные. А в случае со сложными цветами оттенки также матовые.

Тем не менее, фоновые области на жидкокристаллическом дисплее лучше детализированы, мягкие переходы ярче и более различимы.

Какие встречаются типы IPS матриц?

Общее название IPS объединяет всю матричную технологию, а ее развитие со временем привело к появлению модифицированных решений от крупнейших производителей. AH-IPS, E-IPS и некоторые другие типы матриц сегодня являются основой рынка.

• S-IPS, или Super IPS, — одна из первых модифицированных технологий IPS, позволяющая сократить время отклика до 5 миллисекунд и максимально приблизить новый тип матрицы по производительности к панелям TN.
• S-IPS II — это новое поколение чипов S-IPS, одним из достижений которого является более низкое энергопотребление.
• E-IPS, AS-IPS или Enhanced и Advanced Super IPS — компания Hitachi разработала улучшенную технологию IPS с повышенной яркостью и более быстрым временем отклика.
• H-IPS или Horizontal IPS — благодаря горизонтальной упаковке пикселей в матрице, эта технология демонстрирует улучшенную цветопередачу и более высокую контрастность.
• e-IPS — это модификация, запатентованная компанией LG для снижения производственных затрат за счет широких углов обзора.
• UH-IPS и H2-IPS — второе поколение H-IPS с более высоким светопропусканием и расширенным диапазоном яркости.
• AH-IPS — одна из самых популярных в настоящее время модификаций для дисплеев высокой четкости (UHD), улучшенный аналог H-IPS с быстрым временем отклика, низким энергопотреблением, максимальными углами обзора и высокой яркостью.

Существует также PLS матрица от Samsung, которая основана на ips матрице, подробнее о ней читайте в нашей статье — PLS матрица — технология, особенности, преимущества и недостатки. IPS против PLS

Существующие матрицы призваны объединить преимущества IPS, TN и VA, но получить действительно универсальное решение производителям не удалось.

Что выбрать: TN или IPS

Выбирая между двумя принципиально разными технологиями, стоит еще раз отметить сильные и слабые стороны каждого решения.

Tn Матрица плюсы и минусы

Классические TN-матрицы, которые все еще модифицируются, тем не менее, остаются популярными и сегодня благодаря ряду преимуществ:

• Доступная цена;
• Низкое энергопотребление;
• Улучшенное время отклика и скорость обновления.

С другой стороны, преимущества TN-дисплеев компенсируются значительными недостатками, если монитор используется для работы с графикой и некоторых повседневных задач:

• Малые углы обзора: не более 160-170 градусов;
• Плохая цветопередача;
• Низкий коэффициент контрастности.

IPS матрица плюсы и минусы

IPS — самая популярная альтернатива устаревшей технологии, которая занимает львиную долю рынка благодаря своим отличительным преимуществам:

• Отличная цветопередача;
• Высокая контрастность;
• Широкие углы обзора;
• Лучшая видимость при солнечном свете;
• Более длительный срок службы.

Однако матрицы IPS все еще не могут претендовать на универсальность из-за имеющихся недостатков:

• Увеличенное время отклика: от 2 до 5 мс, но есть и более дорогие варианты с 1 мс.
• Дорого по сравнению с мониторами TN;
• Повышенное энергопотребление.

Преимущества IPS-экранов

1. Доступность. Когда были разработаны IPS-матрицы, они имели высокую стоимость, но компаниям удалось удешевить технологию производства. Сегодня стоимость жидкокристаллического дисплея составляет $10, поэтому они доступны даже в бюджетных моделях.
2. Отличная цветопередача. Если производитель хорошо откалибровал дисплей, потенциальные пользователи оценят реалистичные цветовые оттенки. Телефон удобен для просмотра фотографий или видео.
3. Низкое энергопотребление. Сами жидкие кристаллы обладают впечатляющей энергоэффективностью — они почти не потребляют энергию батарей. Большая часть энергии потребляется светодиодами в подсветке. Благодаря низкому энергопотреблению IPS-дисплеи обеспечивают одинаковое время автономной работы независимо от того, смотрите ли вы фильм, пользуетесь Интернетом или просматриваете фотографии.
4. Долговечность. Производители утверждают, что жидкокристаллические дисплеи мало устойчивы к износу. Поэтому матрица IPS служит гораздо дольше, чем конкурирующая технология AMOLED. Только светодиоды подсветки могут испортиться, хотя срок службы таких компонентов также впечатляет — десятки тысяч часов активного использования. Именно поэтому экран вашего телефона после пяти лет использования остается таким же ярким и насыщенным, как и в момент покупки.

Читайте также: Какие кнопочные телефоны стоит покупать в 2023 году: Филипс, Нокия, Texet и другие

Что выбрать и почему?

Подвести итоги матричного сравнения достаточно сложно. Для человеческого глаза в лабораторных условиях изображение на качественном AMOLED и качественном IPS будет полностью идентичным.

Тем не менее, при длительном использовании именно IPS будет наиболее надежным. AMOLED, хотя и не раздражает с первого взгляда, может вызывать усталость глаз и более подвержен выгоранию. Но только если вы используете экран низкого качества с низким разрешением и частотой обновления. При прочих равных условиях разницы в качестве изображения нет.

Однако широкое распространение матриц AMOLED обусловлено 3 причинами: маркетинг, необходимость снижения первичных затрат за счет массового производства и энергопотребления.

Как и что будем тестировать?

Для чистоты эксперимента и наиболее точного сравнения двух типов экранов мы будем тестировать смартфоны. В них используются матрицы высочайшего качества: маленькие дисплеи легче, чем огромные телевизионные панели.

Объектом испытаний станут 2 смартфона Xiaomi: в левом углу кольца — Mi 8 с матрицей AMOLED, в правом — упрощенный Mi 8 Lite с экраном IPS.

Наличие устройств, принадлежащих одному производителю и поколению, дает приблизительное представление о развитии технологий в срезе.

Более доступный Mi 8 Lite дешевле, не в последнюю очередь из-за экрана, но субфлагман должен быть оснащен максимально качественной матрицей, чтобы сохранить свои позиции. Не хуже, чем во флагмане.

Цвет: где правильный?

С цветами разных типов экранов не все так гладко, как кажется. Широко распространено мнение, что AMOLED имеет токсичную гамму, IPS лучше адаптируется и предлагает максимально точную гамму.

На практике это подтверждается человеческим глазом, а при исследовании оптическими приборами все оказывается с точностью до наоборот.

Все дело в хитрых защитных покрытиях для стекла: разработчикам удалось «смягчить» белый цвет на AMOLED-панели Mi 8 с помощью олеофобного покрытия.

Такое же олеофобное покрытие на стекле Mi 8 Lite имеет противоположный эффект, сильно искажая гамму до холодного спектра.

Такое поведение проявляется при любой настройке цветовой гаммы. Так в чем же проблема?

Экран Mi 8 Lite слишком сильно бликует из-за разделенной структуры, в то время как гамма Mi 8 не нуждается в корректировке. Отсутствие слоев означает, что дисплей может показывать то, что задумали разработчики, независимо от внешних условий.

Энергопотребление

Когда речь заходит об энергопотреблении, вопрос уже не так однозначен, как раньше. В матрицах AMOLED все пиксели подсвечиваются независимо друг от друга, и чем ярче цвет — тем ярче пиксель, поэтому при отображении темных оттенков такие экраны потребляют меньше энергии, чем IPS. Напротив, при отображении белого цвета панели AMOLED имеют такое же или даже более высокое энергопотребление, чем IPS.

Энергопотребление IPS-матриц не зависит от изображения и зависит только от уровня подсветки. При неизменном энергопотреблении экраны IPS обеспечивают одинаковое время автономной работы при просмотре фильмов, работе в Интернете, играх и т.д.

Срок службы

Экраны AMOLED подвержены эффекту памяти, который часто приводит к ухудшению цветопередачи при длительном использовании устройства. В этом отношении особенно страдают синие светодиоды, которые имеют более короткий срок службы. В результате происходит искажение цвета.

Это связано с непрерывным освещением синих субпикселей, которые воспринимаются глазом сильнее, чем остальные. Для решения этой проблемы существует широтно-импульсная модуляция яркости экрана, но тогда снижается коэффициент мерцания и глаз устает быстрее.

Жидкие кристаллы, на которых построены IPS-экраны, практически не подвержены процессу износа, поэтому они надежнее и лучше AMOLED. Единственное, что может выйти из строя — это светодиоды, но их срок службы составляет 60 000 часов, поэтому даже через 7 лет экран практически не теряет яркости.

Цветопередача

Одним из основных критериев сравнения двух технологий является контрастность. Технология LED, которая присутствует в дисплеях AMOLED, имеет значительное преимущество в этом отношении.

В случае с черными оттенками это особенно заметно. Из-за того, что пиксели в матрицах IPS нельзя отключить независимо друг от друга, вместо глубоких темных цветов мы получаем серый. Так же обстоит дело и с другими оттенками. Однако стоит отметить, что матрица IPS имеет лучшие углы обзора и более естественную цветопередачу, без присущей AMOLED «кислотности».

Плюсы и минусы

Само появление технологии IPS было связано с недостатками матриц NT:

• Малый угол обзора: т.е. когда пользователь меняет угол обзора, изображение видится в искаженном цвете.
  Для мониторов ПК и экранов ноутбуков это еще терпимо из-за экономической привлекательности таких матриц, но для мобильных устройств это стало серьезной проблемой.
• Плохая цветопередача, особенно в черных тонах.

Поэтому в смартфонах и планшетах эта технология сохранилась только в самых дешевых моделях бюджетного и ультрабюджетного сегментов.

Все остальные используют технологию S-IPS или еще более дорогие матрицы на основе органических светодиодов. Такие дисплеи немного дороже, и это можно считать основным недостатком.

Еще одним недостатком является увеличенное время отклика по сравнению с базовой версией. Именно эта проблема была решена с появлением S-IPS, хотя по этому параметру такие матрицы все еще немного уступают NT-экранам.

Третий недостаток — цветопередача, которая у OLED-устройств намного лучше. На практике это проявляется в некоторых «синеватых» изображениях на гаджетах, оснащенных IPS. Они имеют более низкую контрастность.

Наконец, есть такой важный параметр, как энергоэффективность, где данный тип проигрывает устройствам на органических светодиодах.

К преимуществам относятся широкий угол обзора, хорошее отображение белого цвета, с которым у светодиодных матриц та же проблема, что и у НЦ — с черным, и цена, которая значительно ниже.
Кроме того, OLED-дисплеи имеют неприятную особенность — они «выцветают» со временем, чего не наблюдается у жидкокристаллических дисплеев.

Посмотрим под углом

При более внимательном рассмотрении вблизи положение жидкокристаллических матриц меняется: теперь AMOLED сияет, IPS — нет.

Только тогда становится ясно, что на самом деле нет никакой разницы между балансом белого на экранах, все зависит от внешних искажений и восприятия.

Выбор другого объектива и условий съемки повернет все в другое русло. Поэтому дизайн и частота обновления будут определять качество цветопередачи.

AMOLED придется нелегко, поскольку увеличение частоты обновления оставит белый цвет в IPS и опалесценцию в матрице на органических светодиодах.

Возвращаясь к передней части, важно отметить: при изменении угла обзора для обоих типов матриц явных проблем не возникает. Неудивительно, что частота обновления и плотность пикселей слишком высоки.

При низком разрешении IPS будет показывать черные проблемы именно под углом.

Какой дисплей лучше: IPS или AMOLED?

Конечно, сравнение с гораздо более дорогими экранами, изготовленными по технологии AMOLED, напрашивается само собой. Такие матрицы создаются на основе органических светодиодов. То есть их пиксели не только выровнены параллельно, что обеспечивает максимальные углы обзора, но и сами светятся! В этом отношении дисплей на основе органических светодиодов обеспечивает более глубокий черный цвет, а значит, и реалистичность изображения значительно повышается.

Итак, AMOLED против IPS. Кто победит? Конечно, более дорогая матрица. OLED-экраны встроены в самые современные телевизоры не просто так. Разницу между двумя типами дисплеев очень легко заметить, особенно если сравнить матрицы, встроенные в относительно недорогие смартфоны.

Тем не менее, не стоит забывать, что производство компактных AMOLED-дисплеев в нормальных количествах налажено только в компании Samsung. Конечно, южнокорейцы продают определенный объем своей продукции на стороне, но пока AMOLED-экраны встречаются в других смартфонах довольно редко.

В этом отношении покупателям не приходится выбирать — если сумма, выделенная на покупку устройства, не особенно велика, то стоит поискать устройство с IPS-экраном.