Все секреты AMOLED и IPS-дисплеев. Из чего делают экраны для смартфонов

МОСКВА, 23 мар — РИА Новости, Кирилл Каримов. Подавляющее большинство смартфонов и любой носимой электроники выпускают с жидкокристаллическими дисплеями по технологии IPS. Их главные недостатки — неравномерность подсветки и большое потребление энергии. В последнее время производители все чаще обращаются к OLED. За какой технологией будущее — в материале РИА Новости.

Жидкие кристаллы

Технология Liquid Crystal Display (жидкокристаллический дисплей) фактически предопределила новый виток развития электроники в конце 1990-х. Кинескопные экраны вскоре отправились в музей, а мобильные телефоны оказались в кармане у каждого.

Все LCD подсвечивают белые светодиоды по периметру матрицы. Равномерность обеспечивает специальная подложка. В этом и заключается "родовая травма" ЖК-экранов — неровная подсветка, встречающаяся в смартфонах даже среднего ценового уровня. Смотрится это как белесые пятна на темной картинке.

Жидкокристаллические дисплеи производят по технологиям TFT, TN и IPS. TFT — это тонкопленочные транзисторы, поддерживающие достаточную контрастность. Это недорого, но есть проблемы с углами обзора, цветопередачей и высоким потреблением энергии.

© РИА Новости / Кирилл Каримов

Производители смартфонов сейчас предпочитают IPS-экраны — некоторые из них способны обновляться с высокой частотой

LCD-экраны, выполненные по технологии TN, отличаются малым временем отклика, благодаря чему до сих пор в настольном варианте ценятся геймерами. Но склонность к инверсии цветов даже при минимальном отклонении угла зрения — малоприятная особенность для смартфонов.

В IPS благодаря гораздо более мощной подсветке углы обзора увеличили до 178 градусов. Отчасти решили проблему черного цвета, который раньше выглядел как серый. Эти экраны намного экономичнее, а в последние годы еще и уменьшилось время отклика.

Наконец, технология LTPS с использованием поликристаллического кремния позволила создавать матрицы с высокой частотой обновления, сильно снизить потребление энергии и нарастить разрешение экранов. Все бы хорошо, но, во-первых, эти дисплеи на 15-20 процентов дороже аналогов c IPS, а во-вторых, есть органические светодиоды, которые лучше во всем.

Самостоятельное свечение

Organic light-emitting diode (OLED) — изобретение XXI века. Один из ведущих производителей дисплеев в мире Samsung активно перепрофилирует свои заводы в Южной Корее с LCD на OLED.

OLED-матрицы состоят из нескольких полимерных слоев органических соединений. В них нет модуля подсветки — каждый пиксель самостоятельно излучает свет (красный, зеленый и синий). Здесь уже настоящий черный цвет: в изображении попросту отключаются нужные пиксели, а значит, нет и засветки. И главное — миллионами "лампочек" OLED-дисплеев управляют иначе.

Наиболее простой вариант, который до сих пор применяется, например, в умных браслетах, — PMOLED. Это экраны с пассивной матрицей, способной включать светодиоды группами. Качество изображения оставляет желать лучшего, зато гаджет получается дешевым.

В смартфоны уже пришли AMOLED-экраны с контроллерами, управляющими отдельным субпикселем. Такие дисплеи, нередкие среди флагманских смартфонов первой половины десятых, отличались максимальными углами обзора, огромной яркостью и высокой контрастностью. Но были и проблемы: при наклоне цвета часто "зеленели" или "краснели". Головной болью в буквальном смысле стала широтно-импульсная модуляция (ШИМ), отвечавшая за регуляцию оттенков. Из-за нее экран мерцал, а пользователи часто жаловались на неприятные ощущения в глазах. Кроме того — крайне низкий ресурс. Пиксели выгорали за два-три года, после чего дисплей покрывался фантомными изображениями.

© РИА Новости / Кирилл Каримов

Современные OLED-экраны совершеннее предшественников, и в них можно встраивать сканер отпечатков пальцев

Усовершенствовали технологию в Samsung, представив Super AMOLED. Контрастность и яркость еще усилились. Увеличилась автономность смартфонов, ресурс OLED-матриц немного вырос за счет программных ухищрений, которые позволяют избежать статичной картинки, провоцирующей выгорание диодов.

Неприятное мерцание одолели чуть позже, когда массово внедрили функцию DC dimming — яркость регулируется снижением напряжения, что компенсирует эффект ШИМ. Жалоб на неприятные ощущения от OLED-экранов действительно поубавилось.

Гибкие экраны

Производители довольно быстро научились делать дисплеи с пластиковой подложкой — P-OLED, уходя от традиционного стекла. В результате появились смартфоны с изогнутыми экранами, а теперь и с гибкими.

В минувшем десятилетии гибкие OLED-дисплеи (или Flexible OLED, FOLED) были излюбленными экспонатами на отраслевых выставках. Массовое полноценное устройство первым выпустил Samsung. Galaxy Fold образца 2019 года хоть и получился неоднозначным, но именно с него началась эпоха гибких экранов. Пока это очень дорогая технология, а гаджеты с подобными дисплеями довольно хрупкие и требуют аккуратности. Но перспективы у FOLED, вне всякого сомнения, большие — уменьшение слоев дает выигрыш в толщине матрицы, а область применения гибких дисплеев будет только расширяться.

© РИА Новости / Кирилл Каримов

Гибкие экраны в гаджетах пока удовольствие дорогое

Перспективной выглядит и технология miniLED (и ее более продвинутый вариант microLED) с гораздо меньшими по размерам светодиодами, чем в OLED. Это решает проблему выгорания матриц с органическими светодиодами — ресурс повышается в сотни раз. Вместе с этим увеличивается яркость и контрастность, что важно для модного видеоконтента, записанного в стандарте повышенного контраста HDR10. Пока гаджетов с такими экранами нет, но, по данным инсайдеров, в iPad Pro (2021) реализуют именно такое решение.

Наконец, есть и совершенно новая технология дисплеев, основанных на квантовых точках (QLED). Это наночастицы, энергия излучения которых (и, соответственно, цвет) зависит от их размера, который можно изменять. В теории подобные экраны очень экономичны, с гигантским сроком службы и очень высокой яркостью. Но пока QLED используется лишь в дорогих телевизорах и вряд ли доберется до смартфонов в ближайшее время.