До какого значения увеличился угол обзора при применении технологии изготовления жк дисплеев ips

Обновлено: 04.07.2024

Впервые жидкие кристаллы были обнаружены в 1888 году австрийским ботаником Фридрихом Райнитцером в ходе исследования холестеринов в растениях. Он выделил вещество, имеющее кристаллическую структуру, но при этом странно ведущее себя при нагреве. При достижении 145.5°C вещество мутнело и становилось текучим, но при этом сохраняло кристаллическую структуру вплоть до 178.5°C, когда, наконец, превращалось в жидкость. Райнитцер сообщил о необычном явлении своему коллеге – немецкому физику Отто Леманну, который выявил ещё одно необычное качество вещества: эта псевдожидкость в электромагнитных и оптических свойствах проявляла себя как кристалл. Именно Леманн и дал название одной из ключевых технологий отображения информации на сегодняшний день – «жидкий кристалл».

Технический словарь разъясняет термин «жидкий кристалл» как мезофазу, переходное состояние вещества между твёрдым и изотропным жидким. В этой фазе вещество сохраняет кристаллический порядок расположения молекул, но при этом обладает значительной текучестью и стабильностью в широком диапазоне температур.

Почти столетие это открытие относилось к рангу удивительных особенностей природы, пока в 70-х годах ХХ века компания Radio Corporation of America не представила первый работающий монохромный экран на жидких кристаллах. Вскоре после этого технология начала проникать на рынок потребительской электроники, в частности, наручных часов и калькуляторов. Однако до появления цветных экранов было ещё очень далеко.

Принцип работы жидкокристаллических экранов

Работа жидкокристаллических матриц основана на таком свойстве света, как поляризация. Обычный свет является неполяризованным, т.е. амплитуды его волн лежат в огромном множестве плоскостей. Однако существуют вещества, способные пропускать свет только с одной плоскости. Эти вещества называют поляризаторами, поскольку прошедший сквозь них свет становится поляризованным только в одной плоскости.

Если взять два поляризатора, плоскости поляризации которых расположены под углом 90° друг к другу, свет через них пройти не сможет. Если же расположить между ними что-то, что сможет повернуть вектор поляризации света на нужный угол, мы получим возможность управлять яркостью свечения, гасить и зажигать свет так, как нам хочется. Таков, если описывать вкратце, принцип работы ЖК-матрицы. Конкретную реализацию этого принципа в разных матрицах мы рассмотрим ниже.

В упрощенном виде матрица жидкокристаллического дисплея состоит из следующих частей:

CCFL (ртутная) лампа подсветки;
система отражателей и полимерных световодов, обеспечивающая равномерную подсветку;
фильтр-поляризатор;
стеклянная пластина-подложка, на которую нанесены контакты;
жидкие кристаллы;
ещё один поляризатор;
снова стеклянная подложка с контактами.

В цветных матрицах каждый пиксель формируется из трёх цветных точек (красной, зелёной и синей), поэтому добавляется ещё и цветной фильтр. В каждый момент времени каждая из трёх ячеек матрицы, составляющих один пиксель, находится либо во включённом, либо в выключенном положении. Комбинируя их состояния, получаем оттенки цвета, а включая все одновременно – белый цвет.

Глобально матрицы делятся на пассивные (простые) и активные. В пассивных матрицах управление производится попиксельно, т.е. по порядку от ячейки к ячейке в строке. Проблемой, встающей при производстве ЖК-экранов по этой технологии, стало то, что при увеличении диагонали увеличиваются и длины проводников, по которым передаётся ток на каждый пиксель. Во-первых, пока будет изменён последний пиксель, первый успеет потерять заряд и погаснуть. Во-вторых, большая длина требует большего напряжения, что приводит к росту помех и наводок. Это резко ухудшает качество картинки и точность цветопередачи. Из-за этого пассивные матрицы применяются только там, где не нужны большая диагональ и высокая плотность отображения.

Для преодоления этой проблемы были разработаны активные матрицы. Основой стало изобретение технологии, известной всем по аббревиатуре TFT, что означает Thin Film Transistor – тонкоплёночный транзистор. Благодаря TFT, появилась возможность управлять каждым пикселем на экране отдельно. Это резко сокращает время реакции матрицы и делает возможными большие диагонали матриц. Транзисторы изолированы друг от друга и подведены к каждой ячейке матрицы. Они создают поле, когда им приказывает управляющая логика – драйвер матрицы. Для того, чтобы ячейка не потеряла заряд преждевременно, к ней добавляется небольшой конденсатор, который играет роль буферной ёмкости. С помощью этой технологии удалось радикально уменьшить время реакции отдельных ячеек матрицы.

Виды матриц

Различия между разными типами матриц обусловлены расположением жидких кристаллов и, как следствие, особенностями прохождения через них света.

TN+film

Кристаллы в TN-матрице

Первой и наиболее простой технологией производства матриц была технология TN (Twisted Nematic, скрученные нематические), представленная в далёком 1973 году. Особенностью нематических кристаллов является то, что они выстраиваются друг за другом, как солдаты в колонне. Организация их в матрице выглядит как спираль. Для этого на стеклянных подложках делаются специальные бороздки, благодаря которым первый кристалл в спирали всегда расположен в одной и той же плоскости. Следующие за ним кристаллы располагаются друг за другом по спирали, пока последний не укладывается в аналогичную бороздку на второй подложке, расположенную под углом 90° к первой. К каждому концу спирали подведены электроды, которые и влияют на расположение кристаллов созданием электрического поля. При отсутствии напряжения и поля кристаллы поворачивают ось поляризации света, прошедшего через первый поляризатор, на 90°, чтобы он оказался в одной плоскости со вторым поляризатором и беспрепятственно прошёл сквозь него. Так получается белый пиксель. Если подать напряжение на электроды, спираль начинает сжиматься. Максимальное значение напряжения соответствует такому положению, при котором кристаллы не поворачивают поляризованный свет, и он поглощается вторым поляризатором (чёрный пиксель). Для получения градаций (оттенков серого) напряжение варьируется, тогда кристаллы занимают такое положение, при котором свет проходит через фильтры неполностью.

Принцип работы ЖК-матриц на примере TN

Из-за особенностей TN чёткое формирование оттенков сильно затруднено, и по сей день цветопередача является их ахиллесовой пятой.

Проблемой первых TN-матриц были очень небольшие углы обзора, при которых ячейка была видна с нужным цветом. Поэтому была разработана специальная плёнка, которая накладывается сверху на матрицу и расширяет углы обзора. Технология стала называться TN+film. В этом исполнении она существует и по сей день. Разъясним её. Угол между нормалью фронта световой волны и углом директора молекул ЖК (так научно называются те самые бороздки) равен j. Интенсивность пропущенного через 2 поляризатора света равна sin2 j. С практической точки зрения эти построения означают, что при полностью включённом пикселе угол j составляет не более 30°, а интенсивность света меняется в пределах 10%. А вот в среднем положении при уровне серого 50% угол j составит 45°, а изменение интенсивности – примерно 90%. Естественно, вряд ли кого устроит то, что, пошевелившись на стуле, он увидит вместо красного цвета зелёный. Поэтому сверху на матрицу клеится плёнка, имеющая другое значение j, из-за чего изменение интенсивности при смене угла обзора уже не так заметно. Сегодняшние матрицы обеспечивают нормальное изображение при отклонении от центра примерно на 50-60° по горизонтали (угол обзора 100-120°), а вот с вертикальными углами дело обстоит хуже. При отклонении от центра по вертикали хотя бы на 30 градусов нижняя часть матрицы начинает светлеть, иногда появляются тёмные полосы и т.д.

Ещё одна особенность TN состоит в том, что положением пикселя по умолчанию (т.е. при отключённом токе на электродах) является белый цвет. При этом, если транзистор сгорает, мы получаем всегда ярко горящую точку на мониторе. А если учесть, что добиться абсолютно точного положения кристаллов невозможно, на TN-матрицах невозможно добиться и хорошего отображения чёрного цвета.

В связи с ограниченной скоростью пассивных матриц для уменьшения скорости реакции была разработана технология STN (Super Twisted Nematic). Смысл её заключается в том, что бороздки на стеклянных подложках, ориентирующие первый и последний кристалл, расположены под углом более 200° друг к другу, а не 90°, как в обычной TN. В таком случае переход между крайними состояниями резко ускоряется, однако становится крайне сложно управлять кристаллами в средних положениях. Более-менее стабильными они были при углах между бороздками около 210°. Однако без недостатков не обошлось и тут: при отклонении от центра ячейки белый свет становился либо грязно-жёлтым, либо голубоватым. Чтоб хоть как-то сгладить эту проблему, инженеры Sharp разработали DSTN – Dual-Scan Twisted Nematic. Суть технологии состоит в том, что экран делится на две части, каждая из которых управляется отдельно. Помимо увеличения скорости, преимуществом технологии было смягчение искажений цветов, а недостатком – большой вес и высокая стоимость.

Итак, выделим достоинства и недостатки матриц TN+film (во всех исполнениях) на сегодняшний день:

Плюсы	Минусы
высокая скорость переключения ячеек	абсолютно низкое качество цветопередачи
низкая цена	малые углы обзора
низкая контрастность (соотношение между белым и чёрным)
низкая цена

К сожалению, подавляющее большинство производимых сегодня ЖК-мониторов самой ходовой диагонали 17” производится на базе TN+film из-за дешевизны технологии. В принципе, для нетребовательного к качеству изображения пользователя ничего страшного в этом нет, однако для работы с графикой придётся обратить взор на другие матрицы.

В отличие от разрешения экрана или диагонали дисплея, технология изготовления матрицы зачастую уходит на второй план при выборе монитора: аббревиатуры IPS, TN и VA не несут в себе значимой информации для среднего покупателя.

Что такое IPS матрица?

История жидкокристаллических матриц берет свое начало с появления технологически простых TN-дисплеев, основанных на явлении поляризации. Скрученные в спираль кристаллы такой матрицы не позволяли достичь высокой контрастности и комфортных углов обзора, и на основе методики Гюнтера Баура в 1996 году японской компанией Hitachi была изготовлена модернизированная версия существующей технологии.

В альтернативной схеме жидкие кристаллы располагаются в несколько слоев параллельно друг другу, благодаря чему в отсутствие напряжения экран передает куда более контрастный черный цвет, а также достигается больший угол обзора в ущерб энергопотреблению и скорости отклика.

Новый подход в производстве дисплеев со временем вытеснил TN-матрицы, за исключением бюджетного и игрового сегмента, где критически важно максимальное быстродействие, которым пока не может похвастаться технология IPS и ее производные.

Какие встречаются типы IPS матриц?

Под общим названием IPS объединяется целая технология производства матриц, а ее развитие со временем породило модифицированные решения от крупных компаний-производителей. На рынке сейчас основу составляют AH-IPS, E-IPS и ряд других типов матриц.

Существующие ветвления призваны совместить преимущества технологий IPS, TN и VA, однако достичь по-настоящему универсального решения производителям по-прежнему так и не удалось.

Подсветка IPS матрицы

LED-подсветка способствует как повышению контрастности и четкости картинки, так и более комфортной работе для человеческого глаза. Светодиодная подсветка в свою очередь может быть исполнена в одном из двух вариантов:

В первом случае возможность локального выключения LED-лампочек позволяет передавать более глубокий черный цвет, повышая тем самым контрастность изображения.

В случае IPS-матриц однако более распространен именно Edge-LED тип подсветки в силу дешевизны и слабовыраженного эффекта локального затемнения на IPS панелях.

Особенности IPS-матриц

Когда дело доходит до выбора технологии изготовления матрицы, дисплеи сравнивают прежде всего по ряду наиболее характерных параметров: углы обзора, быстродействие, цветопередача, глубина цветовой гаммы и контрастность.

Углы обзора

Пожалуй, главным преимуществом мониторов IPS является то, что картинка выглядят одинаково, вне зависимости от того, под каким углом смотреть на монитор.

Матрицы TN в этом плане существенно уступают: при взгляде на монитор сверху, снизу или сбоку, цвета начнут меняться и даже могут полностью инвертироваться. Яркость экрана также меняется при движении, а иногда даже при еле-заметных сдвигах. По этой причине возникает неверное восприятие изображения, что приводит к несогласованности, если вы работаете с фотографиями или цифровой графикой.

Мониторы IPS хоть и не идеальны в этом отношении и могут также искажать картинку при взгляде сбоку, однако такой эффект сведен к минимуму. Для резкого изменения цвета требуется взгляд с экстремально большого угла, близкого к 178°, что позволяет забыть о необходимости центрирования по всем направлением, как это бывает в случае TN-матриц.

Время отклика

Этот недостаток IPS матриц на самом деле не имеет значения для графических дизайнеров, поскольку обычно в процессе работы нет динамических сцен и быстро движущихся объектов на экране. Однако это может стать принципиальным фактором в пользу TN мониторов, если дело касается, например, сверхдинамичных игр, где промедление даже в доли миллисекунды может оказаться критичным.

Цветопередача

Цветовая гамма

В тех случаях, когда в работе над графикой требуется как можно большая глубина оттенков, IPS-матрица по-настоящему незаменима. Несмотря на то, что на рынке нет мониторов, способных отображать всю цветовую гамму, которую может различать человеческий глаз, дисплеи с IPS матрицей в разы превосходят полноту палитры экранов, выполненных по другой технологии.

Под заявлениями производителей о «100% цветового пространства sRGB» или «98% цветового пространства AdobeRGB», как правило, имеется в виду подмножество цветов, которые мониторы могут отображать. Предпочтительна в свою очередь более широкая гамма, поскольку она увеличивает диапазон цветов, который может быть изображен в ходе работы с графикой.

Контрастность

Мониторы с лучшим коэффициентом контрастности позволяют различать больше деталей в темной области дисплея с большей тональностью в тенях. Это очень важно для фотографии и графического дизайна, где вы потенциально можете иметь дело с еле-заметными различиями в темных областях изображения.

Мониторы IPS почти всегда имеют лучший коэффициент контрастности, чем сопоставимые панели TN, даже несмотря на то, что их догоняют новые усовершенствованные TN-матрицы. Третий же тип дисплеев, мониторы VA, часто имеют лучший коэффициент контрастности из всех, однако они, как правило, уступают по точности цветопередачи, поэтому фотографы в большинстве своем придерживаются именно IPS-мониторов.

Что выбрать: TN или IPS

Делая выбор между двумя принципиально разными технологиями, стоит еще раз обратить внимание на сильные и слабые стороны каждого решения.

Tn Матрица плюсы и минусы

Классические TN-матрицы, продолжающие однако модифицироваться, по сей день пользуются спросом за счет ряда преимуществ:

Доступная цена;
Низкий уровень потребления энергии;
Лучшее время отклика и частота обновления.

С другой стороны, достоинства TN-дисплеев нивелируются существенными недостатками, если монитор используется в работе с графикой и некоторых повседневных задачах:

Небольшие углы обзора: не более 160-170 градусов;
Плохая цветопередача;
Низкая контрастность.

IPS матрица плюсы и минусы

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

Однако же претендовать на универсальность IPS-матрицы по-прежнему не могут в силу существующих недостатков:

Увеличенное время отклика: от 2 до 5 мс, но встречаются и более дорогие варианты с 1 мс
Дороговизна в сравнении с TN-мониторами;
Повышенное энергопотребление.

Стоит ли покупать IPS монитор?

Для профессиональных же решений, нужно подходить индивидуально, исходя из сферы деятельности и задач. Например, графическим дизайнерам и профессиональным фотографам очень важна натуральность цвета и далеко не каждый IPS монитор такое сможет дать.

Чем мощнее становится компьютерное железо, тем больше совершенствуются и мониторы. Современные видеокарты весьма производительны. И для того, чтобы раскрыть их потенциал, необходим монитор, который передаст изображение с максимальным качеством.
Как и на любом рынке, среди мониторов возникла некая конкуренция. И, естественно, конкурирующие технологии пытаются превзойти друг друга по качеству и цене. Одной из самых распространённых технологий изготовления жк мониторов, является IPS матрица.

Первая In-Plane Switching матрица, она же IPS, разработана в далёком 1995 году. Предпосылками тому было желание избавиться от недостатков предыдущих технологий изготовления мониторов. А также сделать новый шаг в сторону технологического прогресса.
Попытка совершить технологический скачок удалась. И новая матрица отличалась повышенным качеством передачи цвета, а также большими углами обзора. Однако были и трудности. Из-за особенностей технологии IPS время отклика монитора удалось увеличить всего на пару процентов. Показатель не критичный, но, увы, уступал конкурирующей технологии TN.
Название In-Plane Switching показывает то, что жидкие кристаллы в матрице расположены на одной плоскости и параллельны плоскости панели. Именно такая конструкционная особенность позволила заметно увеличить углы обзора. По сравнению, например, с VA экранами.

Как это работает?

В отличие от предшествующих TN матриц в IPS дисплеях кристаллы при подаче сигнала поворачиваются все одновременно. Благодаря этому IPS матрицы обладают одним из своих главных преимуществ – углами обзора. На такой экран возможно смотреть и под углом в 178 градусов. И всё равно видеть чёткую картинку без искажения цвета. Когда сигнал на матрицу не подаётся, кристаллы остаются неподвижными. Фильтры находятся перпендикулярно друг к другу и свет в это время не проходит. Поэтому выгоревший пиксель на IPS мониторе будет чёрным, а не белым. Когда на матрицу подаётся сигнал, кристаллы поворачиваются, тем самым пропуская свет. Так как все кристаллы поворачиваются единовременно, цветовой фильтр передаёт картинку максимально схожую с исходником. Это является ещё одним выдающимся плюсом IPS технологии.
А также при нажатии на дисплей у IPS матрицы практически не будет никакой реакции. В то время как на TN и VA мониторах появятся цветные «волны».

Разновидности IPS

За всё время существования IPS технологии неоднократно модифицировались. Из-за этого появилось множество моделей:

Матрица PLS изготавливается на базе технологии IPS и напрямую с ней конкурирует. Эта технология в большинстве своём используется южнокорейскими производителями смартфонов, ноутбуков и мониторов. PLS технология отличается расширенными углами обзора и качественной цветопередачей. Контрастность и глубина цветов таких дисплеев подойдёт для профессионалов, работающих с видео и фотографией.

Характеристики

Итак, мы узнали о том, что такое IPS матрица. А также принципы работы этих ЖК дисплеев и основные разновидности. Для того чтобы лучше понимать сильные и слабые стороны ips экранов, нужно глубже изучить характеристики этой технологии.

Тип подсветки

Одним из основных атрибутов ЖК монитора, является подсветка матрицы:

светодиодная подсветка (LED);
подсветка люминесцентными лампами.

На 2019-й год подсветка люминесцентными лампами считается уже устаревшей. И в ближайшее время LED подсветка, скорее всего, вытеснит её с рынка.
И поэтому при выборе монитора стоит отдавать предпочтение IPS матрицам именно с LED подсветкой. Так как они делают изображение более ярким и качественным.

Цветопередача и контрастность

Этот параметр является одним из преимуществ IPS. Качество цветопередачи немного уступает плазменным панелям. Но при этом IPS монитор гораздо дешевле.
Что касается контрастности, то TFT IPS матрицы чуть-чуть уступают VA технологиям.

Угол обзора и яркость

Эти показатели являются одной из главных «фишек» IPS мониторов. Углы обзора гораздо лучше, чем у конкурентов. А яркость как минимум не уступает другим матрицам.

Время отклика и ресурсоёмкость

Время отклика IPS монитора немного выше, чем, например, у MVA. Что касается ресурсоёмкости, то этот параметр находится на приемлемом уровне и не сильно отличается от конкурентов.

Преимущества IPS экранов

IPS дисплей, благодаря высоким показателям, является прямым конкурентом плазменных панелей. Отсюда вытекает первый плюс – демократичная цена по отношению к дорогой «плазме».
А также IPS экраны долговечнее, чем плазменные панели. При этом случаи «выгорания» пикселей в новых IPS дисплеях практически исключены. Приобретая такой монитор, вы можете не бояться того, что из-за продолжительной работы в одном цветовом спектре ваш монитор потеряет свои качества.
Но главным преимуществом является качество изображения. Последние версии IPS матриц дают возможность комфортно просматривать видео и изображения в качестве 4к. Среди конкурентов IPS мониторы выделяются наилучшими углами обзора. И это позволяет с удобством смотреть фильмы или работать с фотографиями. А также неоспоримым преимуществом будет и яркость изображения.

Недостатки IPS дисплеев

Несмотря на множество плюсов, IPS мониторам присущ и ряд недостатков:

Первым является высокое время отклика по сравнению, например, с MVA мониторами.
Вторым недостатком можно считать более высокую цену, нежели у VA дисплеев.

Применение

IPS мониторы прекрасно подходят для домашнего кинотеатра. Потрясающие углы обзора позволят с удобством расположиться за просмотром любимого сериала. А также IPS экраны будут полезным приобретением для профессиональных фотографов и цифровых художников.
IPS матрица для ноутбука также порадует своего владельца отличным качеством изображения.

IPS мониторы обладают рядом привлекательных качеств, которые перекрывают незначительные минусы. Если вы коротаете время за просмотром фильма или же профессионально занимаетесь фотографией, то выбор IPS экрана для вашего компьютера очевиден.

Разных типов матриц очень много, но актуальных технологий производства экранов для смартфонов две – LCD и OLED. Все остальные варианты — их разновидности и маркетинговые названия.

В технологии LCD (Liquid Crystal Display) используются жидкие кристаллы кремния, в OLED (Organic Light-Emitting Diode) – органические светодиоды. Первоначально и LCD- и OLED-матрицы были пассивными, но такие дисплеи быстро расходовали заряд батареи. Для решения проблемы к матрицам добавили TFT (Thin film transistor) – тонкопленочные транзисторы, которые управляют работой кристаллов или диодов. Так появились активные матрицы: IPS – на основе LCD, а AMOLED – разновидность OLED.

Из LCD-матриц в смартфонах сейчас применяются IPS и LTPS – улучшенная версия IPS с использованием низкотемпературного поликристаллического кремния. Экраны на LTPS реагируют на нажатия почти в два раза быстрее IPS и потребляют меньше энергии, но и стоят дороже.

У активных матриц AMOLED также есть несколько маркетинговых названий: Super AMOLED, Super AMOLED Plus и Dynamic AMOLED. Они незначительно отличаются точностью цветопередачи и четкостью изображения, но основаны на одной и той же технологии. А в смартфонах с изогнутым дисплеем применяется P-OLED: та же OLED-матрица, но с пластиковой подложкой, которая позволяет изгибать экран.

Samsung Galaxy Fold с изогнутым OLED-экраном

Особняком стоят экраны Retina, которые использует Apple. Однако это не отдельный тип матрицы, а наименование дисплеев с повышенной плотностью пикселей на дюйм. При этом под названием Retina могут скрываться обе технологии: до появления iPhone X это была только IPS, но сейчас флагманы Apple с Retina-дисплеем оснащены AMOLED-матрицами.

Что касается новых технологий — Mini LED, microLED, QLED, — то их массовое производство еще не налажено. В частности, Mini LED дешевле, чем OLED, но они пока появились только топовых планшетах Apple. Дисплеи с MicroLED слишком дороги для смартфонов. А QLED-матрицы пока применяются только в телевизорах, так как в маленьких экранах трудно добиться нужной плотности квантовых точек.

Экраны LCD

В LCD используется принцип поляризации света: под воздействием тока частицы в жидких кристаллах поворачиваются и пропускают световые волны с заданной осью поляризации, в результате субпиксели окрашиваются в один из основных цветов спектра (красный, зеленый, синий).

Первоначально в LCD-матрице TN+film (Twisted Nematic) применялись скрученные кристаллы, которые вращались по спирали. В более новой IPS (In-Plane Switching) кристаллы поворачиваются в одной плоскости, что обеспечивает высокое качество изображения.

Схема расположения пикселей в матрицах TN (слева) и IPS

Что касается цены, то производство и ремонт IPS-экранов обходится дешевле, чем OLED, поэтому они больше распространены.

Цветопередача и яркость

В сравнении с яркими OLED-дисплеями LCD отличаются более сдержанными цветами из-за воздушной прослойки между тачскрином и матрицей, которая снижает яркость и насыщенность. Но многим пользователям цвета LCD-экранов кажутся более натуральными, так что это вопрос предпочтений.

Схема жидкокристаллического дисплея

Черный цвет на ЖК-дисплее кажется сероватым их-за постоянной подсветки, а по краям экрана может появляться засветка. При этом белый цвет, напротив, чистый, так как при его отображении кристаллы просто пропускают весь цветовой спектр.

Частота обновления

Частота обновления экрана – количество кадров, которое выводится на него в секунду. Чем больше этот показатель, тем более плавным будет изображение. Стандартом считается 60 Гц, но сейчас производители используют в смартфонах матрицы с частотой 90, 120 и даже 144 Гц. В целом, 60 Гц вполне достаточно для работы с приложениями и просмотра видео. Но в сравнении с экранами с поддержкой 90 Гц и выше недостаточная плавность становится заметна, например, при быстрой прокрутке страниц, не говоря уже об играх и VR.

Apple iPhone 11 с IPS-экраном

IPS-матрицы в теории могут поддерживать все перечисленные частоты, но тогда их стоимость заметно вырастет, и они потеряют свое основное конкурентное преимущество. Поэтому в реальности 120 Гц поддерживают только смартфоны с OLED-экранами – например, модели линейки Samsung Galaxy S21 и новый iPhone 13 Pro.

Быстродействие

Скорость отклика у матриц типа IPS одна из самых низких в сравнении с другими – в среднем она составляет 80-100 мс. У LTPS этот показатель лучше, но все равно ЖК-экраны проигрывают в OLED из-за воздушной прослойки между сенсором и матрицей.

Однако это не тот показатель, за который стоит сильно переживать – низкая скорость отклика LCD-экранов заметна только фанатам видеоигр, для обычной работы ее вполне достаточно.

Энергоэффективность

Матрицам LCD нужна подсветка, а значит, энергии им требуется больше, чем OLED. Так, если вы возьмете два смартфона с одинаковыми характеристиками, но разными экранами, то гаджет с IPS-дисплеем разрядится быстрее.

Экраны OLED

В дисплеях на органических светодиодах источником света являются сами субпиксели. Ток проходит через светодиоды и заставляет их светиться одним из трех цветов: красным, синим или зеленым. Таким матрицам не нужна внешняя подсветка, потому OLED-экраны тоньше, чем жидкокристаллические.

Структура OLED-экрана

Но главная «фишка» OLED — в отсутствии воздушной прослойки между сенсорным дисплеем и матрицей. Это уменьшает время отклика, улучшает цветопередачу и увеличивает угол обзора.

Кроме того, в AMOLED — OLED с активной матрицей, — TFT-транзисторы управляют каждым субпикселем по отдельности, потому можно включать только нужную часть экрана. На этом основана технология Always-On-Display: отображение уведомлений, заряда батареи и другой важной информации на выключенном экране смартфона.

Производство OLED-матриц обходится дорого, поэтому такие экраны ставят, в основном, на флагманские смартфоны. Но технология оптимизируется: например, замена стеклянной подложки на пластиковую сделала дисплеи более доступными, и теперь она применяется не только в P-OLED устройствах с изогнутым экраном, а во всех гаджетах с OLED-матрицами.

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.

Частота обновления

Гаджеты с OLED-экранами используют новые стандарты частоты обновления кадров 90 Гц и 120 Гц. Реже встречаются модели с поддержкой 144 Гц – например, игровой смартфон ASUS ROG Phone 5. Флагманские устройства также поддерживают технологию адаптивной настройки частоты обновления, благодаря которой скорость смены кадров автоматически устанавливается в зависимости от используемого приложения. Это позволяет экономить заряд батареи, так как при постоянно активных 120 или 90 Гц аккумулятор разряжается быстрее.

HUAWEI P40 Pro с OLED-экраном, поддерживающим частоту 90 Гц

Быстродействие

Время отклика OLED-дисплеев намного ниже, чем у LCD, и в среднем составляет около 15-40 мс. А у самых быстрых игровых устройств, например, у смартфона Black Shark 4, достигает 8,3 мс. Это также объясняется отсутствием воздушной прослойки и объединением тачскрина и матрицы.

Отметим, что высокая скорость реакции OLED-дисплеев пригодится в основном для мобильного гейминга – при работе с мессенджерами, серфинге и просмотре видео вы не заметите никакой разницы между быстрым и долгим откликом.

Энергоэффективность

Органическим светодиодам не требуется постоянная подсветка, а точное управление позволяет включать только нужные группы диодов. Следовательно, OLED-дисплеи более энергоэффективны. Кроме того, при включении так называемой «темной темы» на смартфоне можно значительно экономить заряд батареи: темные пиксели будут выключены и перестанут потреблять энергию. С IPS такое не сработает.

Итоги: смартфон с каким экраном выбрать

Итак, подведем итоги, обозначив достоинства и недостатки разных типов экранов у смартфонов.

Плюсы и минусы LCD

чистый белый цвет;
большая четкость при малой плотности пикселей на дюйм;
долгий срок службы экрана;
относительно доступная стоимость.

меньшая в сравнении с OLED яркость;
отсутствие глубокого черного цвета;
не самый экономный расход батареи;
производители пока ограничивают частоту обновления кадров 60 Гц;
могут появляться битые пиксели из-за того, что кристаллы застревают в одном положении и перестают поворачиваться под действием тока;
долгое время отклика экрана;
толщина экрана больше, чем у OLED.

Если вы не любите мобильные игры и слишком насыщенные цвета, то нет смысла переплачивать за устройство с OLED-экраном. Современные технологии IPS и LTPS почти не отстают от AMOLED, к тому же такие матрицы доступнее по цене и долговечнее.

Плюсы и минусы OLED-экранов

малый срок службы органических светодиодов (чуть меньше 3-х лет);
ШИМ;
высокая стоимость;
большая чувствительность к влаге из-за отсутствия воздушной прослойки.

Смартфон с OLED-дисплеем будет хорошим выбором для геймеров и тех пользователей, у которых нет реакции на ШИМ. OLED-матрицы более яркие, позволяют экономить заряд смартфона и обеспечивают плавную работу интерфейса за счет высокой частоты обновления кадров.

Читайте также: