Какая технология лучше ips или ltps?

Какая технология лучше IPS или LTPS?

В каждом электронном устройстве есть дисплей, который состоит из 4 вещей: сенсорного экрана, прослойки из воздуха или клея, матрицы, источника света. От матрицы зависит то, как будет отображаться графика, яркость, разрешение экрана его время отклика — это то, за сколько миллисекунд будет выполнено какое-нибудь действие. Её вставляют в экраны для того, чтобы у него были пиксели — точки, которые передают цвета, чтобы получить изображение.

Матрицы делают по трём технологиям: TN, IPS, LTPS. Первая устарела и не используется, а 2 следующие популярны. Вот информация о них.

IPS — это технология производства жидкокристаллических матриц. Она представляет собой слоёный пирог из 4 элементов:

1. Фильтры, которые регулируют цвет пикселя с его яркостью. Находятся сверху и снизу.
2. Жидкие кристаллы. Когда питание отключено, они выглядят как шарики. При подаче тока — меняют свою форму на овальную.
3. Направительные электроды. Меняют яркость свечения за счёт того, что они могут поворачивать жидкие кристаллы.
4. Лампа — подаёт свет на дисплей.

Технология IPS заменила TN, потому что те уступают им по всем характеристикам. Углы обзора равны 170 градусам, а у TN — 90-150. Цветопередача ЖК-дисплеев в несколько раз лучше. Например, IPS выдаёт “эталонный” чёрный цвет, который получается, если смешать красный, зелёный, синий цвета.

В устройствах используют 2 вида таких экранов: с мощной светодиодной подсветкой — для больших размеров, с просветлённой прослойкой — для маленьких. Это происходит потому, что ЖК-дисплеи толще TN. Свету сложно пройти через него. Поэтому, либо увеличивают мощность свечения, либо уменьшают сопротивления среды.

LTPS — это технология, в которой используется низкотемпературный поликристаллический кремний. Он представляет из себя кристаллы кремния размером 0,1 микрон. Чтобы сделать кремний поликристаллическим, его осаживают специальным газом, а затем отжигают температурой 900 градусов. После этого кремний ещё раз обжигают лазером, после чего его плёнка становится поликристаллами.

У этой матрицы меньше время отклика за счёт высокой активности электронов. Она равна 200 см 2 /см, а у IPS только 100. Разница во времени человек не ощущает на себе, но если дать ему два разных дисплея, то он скажет, что LTPS чувствительнее.

Низкотемпературная технология отличается от других тем, что:

• Она делается из меньшего количества деталей.
• У неё низкое потребление энергии. Экраны меньше разряжают аккумулятор или потребляют тока.
• Электроны быстрее реагируют. Телефоны с таким дисплеем лучше реагируют на нажатия.

Общие черты

Эти матрицы делаются по разным технологиям и между ними есть отличия. Но есть сходства. Вот они:

Основной материал — кремний

Из кремния делаются жидкие кристаллы. Они поворачиваются управляющим электродом, который подаёт на кристалл электроны и поворачивает его. Это главная часть любого ЖК-дисплея.

Производители выбрали кремний потому, что:

• У него рабочая температура до 200 градусов.
• Он холодостойкий.
• Хорошо проводит ток, если добавить примеси.
• В природе кремния больше, чем других полупроводников.
• Его просто обрабатывать

В 2015 году выпустили смартфоны с матрицей на оксиде индия-галлия-цинка. Но телефоны получились дорогими без отличий качества.

Большой угол обзора

Когда у телефона маленький угол обзора, то пользователю не удобно на него смотреть. Ему сложно держать смартфон перпендикулярно глазам, потому что физиологические особенности не дают этого делать.

У ЖК-экранов угол обзора 170 градусов. Этого достаточно, чтобы комфортно смотреть на экран телефона, разглядывая текст или картинки. Большой угол обзора особенно нужен для мониторов.

Похожее строение

У этих технологий примерно одинаковая схема устройства: фильтры, жидкие кристаллы, управляющие электроды. светодиоды.

Разница только в том, как производят поликристаллы из кремния. У PTLS он полимеризуется при температуре 400 градусов. Так не повреждается стекло, которое плавится при 650 градусах.

Разные названия технологий не означают, что их по-разному изготавливают. Они устроены по одному принципу, у них один полупроводник — кремний. Даже применяются в одинаковой технике.

Различия

Технологии похожи по принципу производства. Но между ними есть различия, которые отражаются на их устройстве, а, значит, производительности. Теперь о разнице между ними:

Количество элементов

Производителям важно, каким образом изготавливаются их матрицы. Они стремятся, чтобы производство было проще. Поэтому, при разработке учитывается количество компонентов.

Все схемы IPS матрицы находятся непосредственно на поверхности. От неё идёт 4 тысячи контактов для соединения с драйвером. А у LTPS их меньше 200 за счёт того, что часть схем расположено на стекле. Это сделало производство проще и быстрее.

Вместе с уменьшением контактов, появилась возможность уменьшить размеры. Это увеличивает варианты применения экрана с этой технологией.

Скорость отклика

У низкотемпературного дисплея скорость отклика в 2 раза выше, чем у IPS. Это происходит за счёт лучшей подвижности электронов и упрощённого устройства дисплея. За счёт скорости отклика он становится чувствительнее.

Стоимость

LTPS — это “продвинутая” версия IPS. Для неё используется другой материал — низкотемпературный поликристаллический кремний, который больше обрабатывается, прежде чем вставляется в матрицу. 20-кратная разница количества контактов и вынос части схем на стекло тоже повлияли на цену.

Сейчас экран с IPS матрицей стоит 1,5 тысячи рублей, а LTPS — от 5 тысяч. Притом диагональ экранов одинаковая.

Какую технологию выбрать

В LTPS исправили недостатки IPS. Они быстрее, проще устроены, легче в производстве. Технология потребляет меньше энергии. Но их стоимость начинается от 5 тысяч рублей.

IPS матрицы уступают LTPS, но это не значит, что они плохие. Кроме скорости отклика, они похожи. У них одинаковая яркость. Тем более, производят их с одинаковыми разрешениями. А стоят от 1.5 тысячи.

Дисплеи с этими технологиями практически не отличаются, кроме цены.

Битва устройств

• 20 января 2020
• Битва устройств

На сегодняшний день в мире смартфонов сложилось довольно неоднозначное обстоятельство. Всё дело в том, что с точки зрения обычного покупателя, смартфонов на рынке сейчас чрезмерно много. Но в то же время все они практически одинаковы и отличаются не так уж и сильно. А если говорить грубо, то по аппаратной части они практически идентичны (если не полностью).

По сути существует три больших сегмента смартфонов. И в таких рамках разница между устройствами довольно велика. Итак, существует 3 сегмента: Бюджетный, Средний и Флагманский. И вот если вы современный человек и хоть как-то разбираетесь в современной технике, то отличия между смартфонами этих классов для вас будут очевидными.

Основными параметрами, которые отличают смартфоны по классам являются: технология изготовления экрана, аппаратная часть (железо), камеры и материалы корпуса. И вот сейчас мы с вами поговорим о том, что можно назвать самым главным — об экранах смартфонов. Всё-таки дисплей — это и есть смартфон, поэтому на него мы обращаем внимание в первую очередь.

У дисплеев есть довольно большое количество параметров и характеристик. И начать пожалуй стоит с того, что наиболее распространенными технологиями изготовления экранов можно назвать — LCD и OLED. Но это вы и без нас прекрасно знаете. Однако всё-таки и оба этих типа экранов имеют различные технологии изготовления. Кстати, все виды дисплеев представлены здесь.

Начнём с LCD дисплеев:

LCD-дисплей — это по сути жидкокристаллический монитор, где под жидкокристаллической основой находится подсветка. В качестве этих кристаллов используется аморфный кремний. И во всём он хорош, только вот греется значительно и разрешение экрана имеет ограничения. Этот тип экранов практически полностью занимает бюджетный и средний сегменты рынка смартфонов. Потому что технология уже давно известна, хороша собой, и довольно дешевая в производстве. Ну и раз уж подсветка находится снизу, то и качество вместе с яркостью изображения на экране отлично себя проявляют под солнцем и прочими яркими источниками освещения. Но в то же время в минусы можно отнести необходимость использования подсветки изображения не даёт возможности сделать идеальную цветопередачу, аналогичную OLED-экранам, которым такая подсветка не требуется. О них мы поговорим чуть позже.

LCD-экраны изготавливаются с применением разных технологий: TFT LCD, IPS LCD, LTPS LCD. Так же есть и маркетинговые названия, такие как Retina или Triluminos display. Но в это даже и вдаваться не стоит, потому что суть примерно одна и та же. Ну и следующем поколением таких экранов является IGZO LCD. Об этом мы расскажем чуть ниже, так как всё нужно делать по порядку.

TFT LCD или Thin Film Transistor — это технология создания LCD, где к каждому отдельному пикселю присоединены конденсатор с транзистором. Это позволяет сделать достаточную контрастность, которая удовлетворит любого пользователя. Но углы обзора здесь оставляют желать лучшего, с цветопередачей тоже не всё идеально, да и потребление энергии значительно больше, чем в других технологий. Ну а существует данная технология лишь потому, что она очень дешевая и простая в производстве.

IPS LCD или In Plane Switching — это более совершенная модификация TFT LCD, и к тому же самая распространенная в среднем сегменте смартфонов. У IPS-экранов имеется уже по 2 транзистора на каждый отдельный пиксель, а подсветка гораздо мощнее. Поэтому цветопередача лучше, углы обзора больше, и потребление энергии уже меньше, но всё равно далеко до OLED.

LTPS LCD или Low Temperature PolySilicon — это некое решение проблем со всеми LCD экранами, работающими на аморфном кремнии. Собственно говоря LTPS – это поликристаллический кремний, который во всём хорош по сравнению с аморфным. Электроны ходят быстрее, частота обновления экрана выше, транзисторы уже используются меньшего размера. Отсюда более низкое энергопотребление, ниже тепловыделение и поддерживается разрешение, превышающее FullHD, потому что транзисторы с меньшими габаритами гораздо легче сделать более плотными.

Дисплеи, созданные по данной технологии еще и гораздо тоньше, чем любой другой представитель LCD-семейства. Но всё это делает LTPS дороже в производстве, где-то на 15%.

Ну а теперь перейдем к самому дорогому и интересному. К OLED экранам, которые в 2019 году стали хэдлайнером мобильного рынка. Технология OLED или Organic Light Emitting Diode — это те самые органические светодиоды, которые хороши абсолютно во всём, кроме долговечности. Этих светодиодов в пределах площади экрана миллионы, и каждый из них светится без посторонней помощи, и каждый своим цветом красный, зеленый, синий (или RGB). А изображение получается из-за включения различных комбинаций этих светодиодов.
Как мы уже и сказали выше, главное отличие OLED от LCD — это самостоятельное свечение диодов, каждый из которых передаёт свой цвет и яркость. Отсюда лучшая контрастность, цветопередача, отзывчивость. К минусам, опять же повторимся, относится их относительная недолговечность. Хороший OLED экран сможет прослужить вам всего около 3 лет (максимум 5 лет). Но учитывая периодичность замены смартфонов в современном мире — вы не успеете увидеть порчу светодиодов, потому что смартфон свой уже поменяете. А еще такие экраны очень сильно боятся влаги. Но это даже и не минус, если честно.

OLED экраны подразделяются на AMOLED, Super AMOLED, PM-OLED, P-OLED, и Dynamic AMOLED.

AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) — это всё те же органические светодиоды, оснащенные активной матрицей. По сути к каждому пикселю подключен транзистор и конденсатор, и если говорить грубо, то это тот же TFT, только немного по другому. Такая технология идеально подходит для дисплеев с большой диагональю (от 10 дюймов) и в принципе размер может быть неограничен.

Super AMOLED — это более совершенная модификация AMOLED. В принципе по названию уже это понятно. Совершенство этой технологии заключается в том, что компания Samsung смогла интегрировать в дисплей сенсорный слой. В обычном случае этот слой накладывается сверху экрана, а здесь всё единое целое. Благодаря этому решению значительно улучшилась энергоэффективность, а так же экраны стали гораздо лучше работать при ярком освещении. Всё это довольно дорого, и поэтому Super AMOLED-экран можно встретить только в премиальном сегменте смартфонов.

PM-OLED (Passive Matrix Organic Light Emitting Diode). Здесь используется уже пассивная матрица. Отличается она от активной (та, что в AMOLED) тем, что умеет включать несколько светодиодов сразу, а не на каждый светодиод в индивидуальном порядке. Это конечно же сказывается в худшую сторону на качестве изображения, но они довольно дешевые при создании. Но тут есть одна оговорка: такие экраны сейчас невозможно встретить в мобильных устройствах, потому что технология идеально подходит для дисплеев до трёх дюймов. Собственно говоря, сейчас даже и 5 дюймов экран нигде не найти среди популярных устройств. А уж о трёх дюймах пожалуй вообще промолчим.

P-OLED (Plastic Organic Light Emitting Diode). Эту технологию ни в коем случае нельзя путать с PM-OLED. Потому что суть тут в использовании пластиковой подложки, а в PM-OLED суть в пассивной матрице.

Раньше OLED экраны имели под собой подложку из стекла. Но тут внезапно всем захотелось более интересных экранов, да чтоб с изгибами и разными формами. А стекло, как вы понимаете, не особенно-то и гнётся (потому что лопается). Собственно говоря, поэтому стекло пришлось заменить на пластик. Поэтому сейчас мы и можем видеть на рынке экраны с загнутыми краями. Споров по поводу удобства таких экранов не утихают до сих пор. А с приходом гибких OLED панелей всё это вышло на новый уровень.

Ну и теперь о самом совершенном — это Dynamic AMOLED. Эта технология является самой новейшей версией AMOLED экранов производства Samsung. Суть та же самая, но такие экраны поддерживают HDR10+. К плюсам еще можно отнести уменьшенное количество вредного синего спектра излучения. Хотя недавно британские ученые доказали, что синее свечение никак не влияет на глаза и не портит зрение. Но это уже совсем другая история.

На этом пожалуй можно и закончить этот разбор типов экранов. Не будем спорить, что в этот раз мы прошлись по всем технологиям очень поверхностно, а некоторые в принципе можно было и не называть, так как их сейчас не встретить в смартфонах. Многое было упущено из вида, потому что у нас не хватит познаний, чтобы добраться до абсолютно каждого аспекта и осветить их. Слишком много различных дополнительных параметров, особенностей, производителей и так далее. Мы постарались сделать и кратко и как можно более ёмко.

Вообще вся эта затея была призвана помочь обычным пользователям понять, какой же экран им больше подойдет. Но здесь всё на самом деле упирается в бюджет на покупку смартфона, и личным предпочтениям к брендам. Поэтому, подводя итог, можно сказать, что LCD – это бюджетно, не доставит неудобств, полностью удовлетворит все ваши потребности и желания. Но OLED более совершенная технология, более эффективная, работает лучше и после смартфона с OLED экраном вам будет сложно перейти на LCD, потому что цветопередача будет откровенно резать глаз первое время. Особенно заметно будет как LCD больше уходит в синий цвет по сравнению с OLED.

Учи матчасть. Ищем лучший дисплей в смартфонах

В этой серии материалов мы подробно разбираем смартфоны «по винтикам». В прошлый раз говорили о том, какую роль в современных телефонах играет процессор. Сегодня речь пойдет о другом важнейшем компоненте любого смартфона — дисплее. OLED или IPS? Full HD или 4K? 60 или 120 Гц? В конце концов, что все это вообще такое и на что ориентироваться при выборе?

Коротко, о чем пойдет речь

• Дисплей любого современного смартфона построен на матрице IPS или OLED. Несмотря на несколько ключевых различий, для пользователя нет принципиальной разницы между двумя типами панелей. Многое зависит от качества конкретной матрицы и ее настройки. И OLED, и IPS в равной степени могут быть как крутыми, так и не очень.
• Восприятие изображения во многом зависит от разрешения, точнее от разрешающей способности дисплея. Чем она выше, тем четче картинка. Но работает это до определенного показателя, после которого все переходит в сферу чистого маркетинга.
• Чем выше частота обновления дисплея, тем приятнее смотреть на текст при скроллинге браузера. За это придется поплатиться повышенным энергопотреблением и очень высокой ценой. Готовы к такому?
• Стандартные плоские дисплеи в обиходе практичнее изогнутых. А вот гибкие экраны в смартфонах-раскладушках нового поколения смотрятся интересно, хотя их перспективы пока непонятны.

Тип матрицы

Абсолютное большинство современных смартфонов используют экран одного из двух типов: OLED (матрицы на органических светодиодах) или LCD (жидкокристаллические — или ЖК — панели). Так уж сложилось, что первые чаще применяются в телефонах подороже, а вторые — в более бюджетных аппаратах. Впрочем, бывают и исключения.

Если у вас есть стационарный компьютер, то вы наверняка смотрите в ЖК-экран. Если речь идет о более-менее современном дисплее, очень высока вероятность, что это IPS-матрица. Вот именно такие и встречаются во многих нынешних телефонах.

Если говорить максимально упрощенно, то работает эта технология следующим образом. Есть своеобразный «бутерброд» из слоя с множеством жидких кристаллов и слоя со светодиодной подсветкой этих самых кристаллов-пикселей. Благодаря подсветке и реакции на нее кристаллов мы и видим изображение на экране. Ключевое отличие технологии OLED в том, что там не нужен слой с подсветкой — и свет, и цвет способны выдавать сами пиксели.

Нет идеального дисплея, потому что и у IPS, и у OLED (еще можно встретить название AMOLED) есть свои достоинства и недостатки. Так, у IPS-матриц очень большой ресурс работы и имеется то, что принято называть «естественной цветопередачей». Однако они не обеспечивают отображение глубокого черного цвета (обычно вместо черного мы видим темно-серый) и отличаются довольно высоким энергопотреблением из-за наличия отдельного слоя подсветки. Это из того, что может быть заметно любому пользователю.

У OLED все отлично с выводом черного (лучше просто не может быть), а энергопотребление чуть ниже (в первую очередь за счет того, что «окрашенные» в черный цвет пиксели вообще не потребляют энергии: они просто выключены). С другой стороны, органические светодиоды со временем выгорают и теряют яркость (впрочем, для смартфонов, которые мы меняем относительно часто, это не так уж важно), а еще многие видят мерцание.

Раньше считалось, что у OLED-экранов более «ядовитые» цвета, слишком далекие от естественной цветопередачи. Но с этой «фишкой» (назвать это недугом язык не повернется, ведь многим как раз больше нравится такое перенасыщенное изображение) давно научились бороться — цветопередачу в современных смартфонах с OLED легко настроить на свой вкус.

Но есть другой момент, связанный с передачей белого цвета. Из-за особенности строения матрицы на органических светодиодах светлые тона обычно имеют зеленовато-синий оттенок. А у IPS часто можно заметить уход в теплые оттенки и преобладание желтого с легким отклонением в красный спектр.

Самое главное во всей этой истории — тот факт, что IPS-панели дешевле OLED-матриц. Поэтому в бюджетных смартфонах OLED вы не увидите, хотя в средний ценовой сегмент такие экраны уже проникли благодаря в первую очередь Samsung.

Ответить на вопрос «Какой тип матрицы лучше?» невозможно. При правильной заводской настройке визуально различимые характеристики экранов на разных матрицах очень близки. AMOLED в недорогом телефоне может оказаться куда хуже IPS в смартфоне аналогичной ценовой категории или даже дешевле. Поэтому при выборе мы бы вообще не рекомендовали ориентироваться только на тип матрицы («Ого! OLED в телефоне за 400 рублей! Беру!»). В целом современные телефонные матрицы уже избавились от некогда имевших место существенных недостатков (низкая скорость отклика, маленькие углы обзора), и даже после покупки самых недорогих телефонов вы вряд ли останетесь недовольны тем или иным дисплеем.

Разрешение

В отличие от типа матрицы, этот показатель куда критичнее для восприятия картинки. При этом и разобраться здесь куда проще. Например, вы видите, что разрешение экрана заинтересовавшего вас смартфона выглядит так: 1080×1920. Первое число указывает на количество пикселей, расположенных по горизонтали, а второе — по вертикали. Все разрешения, помимо числового формата, также обозначаются аббревиатурой. Наиболее распространенные вы наверняка видели: так, те же 1080×1920 — это Full HD, 1440×2560 — QHD (или еще 2K), а 2160×3840 — Ultra HD (или 4K) и так далее.

Чем больше пикселей на экране, тем больше информации на нем помещается и тем четче выглядит изображение. Но есть нюанс. Одно дело — разместить 1080 пикселей по горизонтали и 1920 по вертикали, например, на 27-дюймовом компьютерном мониторе, и совсем другое — на относительно маленьком 6,5-дюймовом дисплее смартфона. Разрешение одинаковое, но в первом случае получим огромные пиксели, каждый из которых вы будете видеть невооруженным глазом. Отсюда «зернистость» картинки, которая не радует глаз.

Поэтому вместо разрешения правильнее обращать внимание на такой показатель, как плотность пикселей на дюйм. Потому что он учитывает не только разрешение экрана, но и его размер. Видите значение 300 ppi? Значит, на одном дюйме помещается 300 пикселей. Другой вопрос — много этого, мало или достаточно? Вопрос в некоторой степени анатомический.

Считается, что здоровый глаз человека физически не способен разглядеть нюансы экрана с разрешающей способностью более 350 ppi. То есть что 350, что 1350 ppi — для вас оба дисплея будут в равной степени четкие, без возможности различить отдельные пиксели. Для примера: в том же экране 27-дюймового монитора с разрешением Full HD показатель ppi составит 105, а в 6,5-дюймовом дисплее — неразличимые 340.

Сегодня маркетологи стараются работать в команде с инженерами. Так в смартфонах появляются дисплеи с 500, 600 и даже 800 ppi! Все это не несет никакой пользы для человека. Более того, подобные дисплеи отличаются повышенным энергопотреблением.

Скорее всего, вы будете полностью довольны смартфоном с экраном на 350 ppi. Для чересчур впечатлительных особ, которым нужна особая «противопиксельная гарантия», можно посоветовать что-нибудь в районе 400 ppi. Все, что выше, по крайней мере не стоит рассматривать в качестве определяющего фактора при покупке: экран с 600 ppi не будет четче дисплея с 400 ppi. Именно поэтому во многих флагманских смартфонах по умолчанию установлено разрешение пониже, хотя в рекламе всенепременно делается упор на сверхвысокое разрешение. Пользователь же даже не заметит разницы.

Таким образом, применительно к дисплеям важно не столько разрешение, сколько значение ppi — количество пикселей, помещаемых на одном дюйме площади экрана. Однако и в этом случае формула «чем больше, тем лучше» работает только до определенного момента. Точнее, до 300—400 ppi. Все, что выше, — чистейшей воды маркетинг, абсолютно ненужный в быту.

Частота обновления

До недавнего времени большинство смартфонов довольствовались частотой обновления экрана на уровне 60 Гц. Здесь тоже все просто: это означает лишь то, что в течение секунды изображение на дисплее перерисовывается 60 раз. Однако вслед за настольными мониторами этот показатель начал расти и в смартфонах.

Сначала появились модели с частотой обновления экрана 90 Гц, а с недавнего времени расширяется модельный ряд с 120 Гц. Что это дает в реальности? В первую очередь — более плавную анимацию различных эффектов. Плавно скроллится текст в браузере, плавно перемещаются менюшки. В общем и целом глазам становится приятнее. Но опять же не без нюансов.

Во-первых, высокая частота обновления экрана даст о себе знать далеко не во всех играх — в большинстве из них разницы по сравнению с 60 Гц вы не заметите. Во-вторых, повышенная частота заметно активнее высаживает батарею телефона — во время нашего теста Galaxy S20 Ultra аккумулятор садился на 15—20% быстрее. В-третьих, восприятие «уплавнялки» сильно зависит от индивидуальных особенностей конкретного человека. Вы в любом случае ее заметите, однако кто-то придет в восторг от сверхплавного пролистывания страниц, а кто-то хмыкнет и не поймет, в чем тут кайф.

В целом высокая частота обновления экрана — это круто. Но не для всех и не так чтобы «вау!». Лучше всего здесь самому вживую посмотреть на высокогигагерцевый экран, чтобы определиться, насколько этот параметр окажется важным именно для вас.

Как устроены дисплеи, и почему за LTPO будущее?

Дисплей — это второй по важности элемент в любом гаджете. На него мы смотрим всё время, пока пользуемся каким-либо устройством, и производители всё больше внимания уделяют разработке дисплеев. За последние несколько лет мы стали свидетелями самого масштабного и активного развития жидкокристаллических и OLED-матриц, в которых прокачали разрешение и цветопередачу.

Однако за такими улучшениями последовали и проблемы — большую часть заряда аккумулятора любого устройства отнимает именно экран. И здесь производители тоже нашли решение — выпускать дисплеи по технологии LTPO. В этом материале вы узнаете, как работают дисплеи, что такое частота обновления, и как Apple в очередной раз опередила весь рынок.

Какие дисплеи существуют?

Из сотен подвидов матриц и их маркетинговых названий всего существует два основных типа дисплеев — LCD и OLED. Чем они отличаются?

В случае с LCD-экранами матрица имеет более сложную структуру. На подложку сначала наносится слой с внутренней подсветкой — именно она отвечает за то, светится экран или нет. Затем на подсветку наносятся специальные поляризационные слои, затем идёт слой с жидкими неорганическими кристаллами, которые отвечают за пропускание света, цвет формируется на слое со светофильтром.

На нём также находятся разные неорганические вещества. К примеру, кремний, пропуская через себя свет, выдаёт синий оттенок, нитрид индия-галлия выдаёт зелёный, а арсенид алюминия-галлия — красный.

В случае с OLED ситуация с компоновкой иная. Здесь на подложку с тонкоплёночными структурами с помощью распыления наносятся слои с органическими веществами, которые также выдают красный, синий и зелёный цвет. А их свечение достигается путём помещения плёнки, на которой они находятся, между двумя проводниками. Когда ток проходит через вещества, они начинают светиться.

Да, в OLED не нужна подсветка, в отличие от LED, потому что каждый пиксель светится самостоятельно и для управления яркостью применяются два способа: изменение напряжения и широтно-импульсная модуляция или попросту ШИМ, про который вы наверняка слышали. Но что это такое?

Про частоты

ШИМ — это частота, с которой мерцают светодиоды экрана, чем эта частота выше — тем лучше. Комфортным значением, при котором наши глаза перестают замечать мерцания, является частота 60 Гц. Всё, что ниже, уже может приносить дискомфорт. Однако есть ещё такая штука, как частота обновления (развёртки).

Этот параметр никак не зависит от частоты ШИМ. У IPS-экранов частота ШИМ может достигать 2 кГц, однако частота развёртки у них может быть и 60 Гц и 120 Гц.

Частота развёртки — это скорость того, как часто изображение обновляется на экране. Чтобы лучше понять, как этот процесс происходит, давайте обратимся к ЭЛТ-мониторам. Наверняка у тех, кто родился в 90-х и начале 2000-х, такой стоял дома.

Частота обновления матрицы

ЭЛТ — это аббревиатура от «электронно-лучевая трубка». Технология производства таких мониторов была открыта в 1859 году немецким физиком Юлиусом Плюккером.

Внутри трубки находится три излучателя электронов, которые направляют свой поток выборочно на обратную стенку экрана, покрытую люминофором (специальное вещество, которое светится красным, синим или зелёным цветом, формируя конечную картинку). Каждый из этих излучателей отвечает за работу с ячейками красного, зелёного и синего цвета соответственно.

Если посмотреть в замедленной съёмке на то, как работает ЭЛТ-монитор, то можно заметить, что изображение формируется построчно — сверху вниз. Чем чаще это происходит, тем выше частота развёртки такого монитора.

Скорость обновления в случае с ЭЛТ-мониторами зависит от магнитов, которые управляют движением потока электронов и пропускной способностью излучателей. Обычно она фиксированная. В случае с современными экранами ситуация похожая, правда вместо построчного обновления изображение на матрице обновляется всё и сразу. Для этого матрица на долю секунды гаснет и снова загорается.

Скорость того, как часто происходит это обновление, зависит от материала и технологии, по которой изготовлена матрица дисплея и пиксели на ней.

Частота развёртки

Окей, основу устройства дисплеев мы разобрали, теперь переходим к сути. OLED и LCD — это лишь типы матриц, которые производятся разными способами. К примеру, LCD-матрицы могут быть произведены по технологиям IPS, TFT и множеству других.

Если говорить про OLED, который стал в последние годы мейнстримом, то производители придумали новую технологию производства матриц — LTPS. По ней создаётся большинство современных OLED-панелей для любой техники.

LTPS (Low Temperature Poly Silicon), что переводится как «низкотемпературный поликристаллический кремний» — технология производства кремниевых транзисторов дисплея лазерным отжигом, при котором молекулы кремния трансформируются в полукристаллическую форму.

Да, понять из этого можно мало чего. На практике это даёт увеличения подвижности электронов и эффективной площади. Также снижается энергопотребление примерно на 20-30% и появляется возможность использования большей частоты развёртки. То есть уже не 60, а 120 или 144 Гц.

Эта иллюстрация наглядно показывает разницу подвижности электронов между LTPS и матрицами, созданными по другим стандартам.

Долгое время эта технология была «мастхевом», однако LTPS поддерживает лишь фиксированную частоту обновления экрана. Поэтому в некоторых смартфонах вы можете установить строго 60 или 120 Гц. В некоторых случаях подобный расклад дел неэффективен. Согласитесь, зачем вам 120 Гц, если вы просто читаете книгу на телефоне.

Или вот, например, умные часы. В большинстве из них есть функция всегда включённого экрана, с которой время и уведомления показываются всегда. Вот зачем часам в таком режиме какие-нибудь 60 Гц. Всё это дополнительно расходует заряд, а заряд аккумулятора штука очень важная, особенно в носимой электронике.

LTPO в массы

Apple первыми догадались, как обойти это ограничение на фиксированную частоту развёртки и придумали технологию LTPO (Low-Temperature Polycrystalline Oxid). В переводе: «низкотемпературный поликристаллический оксид». А по сути, это тот же LTPS, но только с интегрированной в основание тонкоплёночных транзисторов слоя оксидной плёнки (TFT). Что это даёт в итоге? Возможность контролирования потока электронов, а как следствие — динамическое управление частотой развёртки.

Инженерная схема устройства LTPO-матрицы

Впервые LTPO-экран появился в Apple Watch Series 4, однако наглядно его использование ни в чём особо не выражалось. Потому что лишь в Apple Watch Series 5 был добавлен специальный контроллер для динамической настройки частоты развёртки от 1 до 60 Гц.

То есть, если часы находятся в режиме Always On, экран обновляется один раз в секунду (частота 1 Гц). Если вы занимаетесь спортом, и у вас открыто окно с таймером и динамикой пульса, экран работает на частоте 30 Гц. А если лазаете по менюшкам, то включаются уже 60 Гц для большей плавности.

Устройств с LTPO-дисплеями пока что на рынке не так много, ибо их дорого производить. Однако Samsung Galaxy Note 20 стал первым смартфоном, где эта технология была применена. Частота его экрана варьируется от 1 до 120 Гц. По слухам, iPhone 13 должен получить такой же дисплей.

Согласно разным исследованиям, LTPO-экраны на 10-15% снижают энергопотребление, и это их самое главное преимущество.

Не исключено, что экраны, созданные по технологии LTPO, со временем станут более совершенными и энергоэффективными. Подобные матрицы могут пригодиться в смарт-очках и другой носимой электронике.

Так чем же крут LTPO?

• Автоматизированный динамический контроль частоты обновления экрана
• Энергопотребление становится ниже на 10-15%
• С производственной точки зрения, LTPO-экраны объединяют в себе наработки LTPS и TFT
• Максимальная скорость развёртки может быть больше 100 Гц, но только по необходимости
• Минимальная частота — 1 Гц для сохранения заряда батареи.

Надеемся, вся эта информация вам была полезна. Не забывайте оставлять реакцию!

Что такое LTPS дисплей в смартфоне и в чем его преимущества

Встречать в смартфоне LTPS дисплей наверняка приходилось многим, но ответить, что это такое и чем он лучше (или хуже) других типов матриц, может не каждый.

Наша статья для тех, кто «галопом по европам» хочет пробежаться по технологии изготовления таких матриц, хотя бы ради того, чтобы не позволять маркетинговым ловкачам вешать себе лапшу на уши.

А заодно реально оценить преимущества и недостатки.

Суть проблемы

Когда на смену NT+film матрицам пришли IPS, они обладали массой преимуществ, за исключением одного: TFT транзисторы в них имели в качестве основы так называемый аморфный кремний (a-Si).

Основным недостатком данного материала является низкая подвижность электронов. В результате время отклика таких дисплеев существенно выше, чем у устаревших, но всё же очень «быстрых» NT матриц.

Кроме основного, хватало и других недостатков:

• Высокое энергопотребление.
• Большие физические размеры транзистора управляющей матрицы.
• Крупные субпиксели, не позволяющие добиться высокого разрешения.

Получить монокристаллический кремний, обладающий высокой подвижностью электронов, на стеклянной подложке оказалось невозможно, из-за того, что для этого требовалась высокая температура, превышавшая точку плавления стекла.

Что такое LTPS

Данная аббревиатура расшифровывается как Low Temperature Poly Silicon – низкотемпературный поликристаллический кремний.

Эта технология представляет собой перевод аморфоного кремния в поликристаллическую форму без использования высоких температур, способных повредить стеклянную подложку.

Для этого используется отжиг с помощью эксимерного лазера. Значение температуры при этом не превышает 300-400 градусов.

В результате получаются управляющие элементы, не только более «быстрые», но и куда меньших габаритов. Благодаря этому стало возможным увеличить плотность пикселей матрицы, а дополнительным бонусом стало снижение потребления энергии.

Подвижность электронов возросла по сравнению со структурами на основе аморфного кремния с 0.5 см2/В*s до 200 см2/В*s.

Вдобавок увеличился апертурный коэффициент ячейки, представляющий собой отношение полезной площади к общей.

Интегрированные драйверы

Новая технология дает возможность в рамках единого цикла формировать на той же стеклянной подложке интегральные схемы.

Это позволяет избавиться от некоторой части проводников и контактов, а заодно сократить площадь, занимаемую управляющими элементами.

Это дает плюс к надежности матрицы в целом. В дополнение к этому стоит отметить, что надежность тонкопленочных транзисторов, полученных по LTPS технологии в сто раз выше, чем у изготовленных из аморфного кремния.

Альтернатива

Еще одной попыткой увеличить подвижность электронов стали дисплеи IGZO, разрабатываемые японской компанией Sharp. Их создатели вообще решили отказаться от кремния, заменив их сложным оксидом индия-галлия-цинка.

Первые серийные смартфоны появились еще в 2012 году, но с тех пор моделей, использующих данную технологию, появилось считанные единицы.

Зато LTPS экраны успешно теснят на рынке IPS матрицы на основе аморфного кремния: в 2015 году их доля составила 29,8% против 58,1% у a-Si, а в 2016-ом – уже 34,6% против 51,3%.

В заключение

Следует понимать, что LTPS технология сама по себе не привязана к конкретному источнику света. Она используется только для формирования управляющих матриц, которые подходят как для LCD, так и для OLED дисплеев.

Но при этом данная аббревиатура обычно ассоциируется всё-таки именно с ЖК экранами, заменяя традиционную IPS.