Устройство дисплея мобильного телефона (смартфона) и планшета. Устройство жидкокристаллического экрана. Типы дисплеев, их отличия.
Предисловие
В этой статье мы разберем устройство дисплеев современных мобильных телефонов, смартфонов и планшетов. Экраны крупных устройств (мониторов, телевизоров и т.п.), за исключением небольших нюансов, устроены аналогично.
Разборку будем проводить не только теоретически, но и практически, со вскрытием дисплея "жертвенного" телефона.
Рассматривать, как устроен современный дисплей, мы будем на примере наиболее сложного их них - жидкокристаллического (LCD - liquid crystal display ). Иногда их называют TFT LCD , где сокращение TFT расшифровывается "thin-film transistor" - тонкопленочный транзистор; поскольку управление жидкими кристаллами осуществляется благодаря таким транзисторам, нанесенным на подложку вместе с жидкими кристаллами.
В качестве "жертвенного" телефона, дисплей которого будет вскрыт, выступит дешевенький Nokia 105.
Основные составные части дисплея
Жидкокристаллические дисплеи (TFT LCD , и их модификации - TN, IPS, IGZO и т.д.) состоят укрупненно из трех составных частей: сенсорной поверхности, устройства формирования изображения (матрица) и источника света (лампы подсветки).Между сенсорной поверхностью и матрицей расположен еще один слой, пассивный. Он представляет собой прозрачный оптический клей или просто воздушный промежуток. Существование этого слоя связано с тем, что в ЖК-дисплеях экран и сенсорная поверхность представляют собой совершенно разные устройства, совмещенные чисто механически.
Каждая из "активных" составных частей имеет достаточно сложную структуру.
Начнем с сенсорной
поверхности (тачскрин, touchscreen). Она располагается самым верхним
слоем в дисплее (если она есть; а в кнопочных телефонах, например, ее
нет).
Её наиболее распространенный сейчас тип - ёмкостная. Принцип действия
такого тачскрина основан на изменении электрической емкости между
вертикальными и горизонтальными проводниками при прикосновении пальца
пользователя.
Соответственно, чтобы эти проводники не мешали рассматривать
изображение, они делаются прозрачными из специальных материалов (обычно
для этого используется оксид индия-олова).
Существуют также и сенсорные
поверхности, реагирующие на силу нажатия (т.н. резистивные), но они уже
"сходят с арены".
В последнее время появились и комбинированные сенсорные
поверхности, реагирующие одновременно и на емкость пальца, и на силу нажатия (3D-touch
-дисплеи).
Их основу составляет емкостной сенсор, дополненный датчиком силы нажатия
на экран.
Тачскрин может быть отделен от экрана воздушным промежутком, а может
быть и склеен с ним (так называемое "решение с одним стеклом", OGS
- one
glass solution).
Такой вариант (OGS) имеет значительное преимущество по качеству,
поскольку уменьшает уровень отражения в дисплее от внешних источников
света. Это достигается за счет уменьшения количества отражающих
поверхностей.
В "обычном" дисплее (с воздушным промежутком) таких поверхностей -
три. Это - границы переходов между средами с разным коэффициентом
преломления света: "воздух-стекло", затем - "стекло-воздух", и, наконец,
снова "воздух-стекло". Наиболее сильные отражения - от первой и
последней границ.
В варианте же с OGS отражающая поверхность - только одна (внешняя), "воздух-стекло".
Хотя
собственно для пользователя дисплей с OGS очень удобен и имеет хорошие
характеристики; есть у него
и недостаток, который "всплывает", если дисплей разбить. Если в
"обычном" дисплее
(без OGS) при ударе разбивается только сам тачскрин (чувствительная
поверхность), то при ударе дисплея
с OGS может разбиться и весь дисплей целиком. Но происходит это не
всегда, поэтому утверждения некоторых порталов о том, что дисплеи с OGS
абсолютно не ремонтируемые - не верно. Вероятность того, что разбилась
только внешняя поверхность - довольно велика, выше 50%. Но ремонт с
отделением слоев и приклейкой нового тачскрина возможен только в
сервис-центре; отремонтировать своими руками крайне проблематично.
Экран
Теперь переходим к следующей части - собственно экрану.
Он состоит из матрицы с сопутствующими слоями и лампы подсветки (тоже многослойной!).
Задача матрицы и относящихся к ней слоев - изменить количество проходящего через каждый пиксель света от лампы подсветки, формируя тем самым изображение; то есть в данном случае регулируется прозрачность пикселей.
Немного детальнее об этом процессе.
Регулировка "прозрачности" осуществляется за счет изменения направления поляризации света при прохождении через жидкие кристаллы в пикселе под воздействием на них электрического поля (или наоборот, при отсутствии воздействия). При этом само по себе изменение поляризации еще не меняет яркости проходящего света.
Изменение яркости происходит при прохождении поляризованного света через следующий слой - поляризационную пленку с "фиксированным" направлением поляризации.
Схематично структура и работа матрицы в двух состояниях ("есть свет" и "нет света") изображена на следующем рисунке:
(использовано изображение из
нидерландского раздела Википедии с переводом на русский язык)
Поворот поляризации света
происходит в слое жидких кристаллов в зависимости от приложенного
напряжения.
Чем больше совпадут направления
поляризации в пикселе (на выходе из жидких кристаллов) и в пленке с фиксированной поляризацией, тем
больше в итоге проходит света через всю систему.
Если направления поляризации получатся перпендикулярными, то свет теоретически вообще проходить не должен - должен быть черный экран.
На практике такое "идеальное" расположение векторов поляризации создать невозможно; причем как из-за "неидеальности" жидких кристаллов, так и не идеальной геометрии сборки дисплея. Поэтому и абсолютно-черного изображения на TFT экране не может быть. На лучших LCD экранах контрастность белое/черное может быть свыше 1000; на средних 500...1000, на остальных - ниже 500.
Только что была описана работа матрицы, изготовленной по технологии LCD TN+film. Жидкокристаллические матрицы по другим технологиям имеют схожие принципы работы, но другую техническую реализацию. Наилучшие результаты по цветопередаче получаются по технологиям IPS, IGZO и *VA (MVA, PVA и т.п.).
Подсветка
Теперь переходим к самому "дну" дисплея - лампе подсветки. Хотя современная подсветка собственно ламп и не содержит.
Несмотря на простое название, лампа подсветки имеет сложную многослойную структуру.
Связано это с тем, что лампа подсветки должна быть плоским источником света с равномерной яркостью всей поверхности, а таких источников света в природе крайне мало. Да и те, что есть, не очень подходят для этих целей из-за низкого КПД, "плохого" спектра излучения, или же требуют "неподходящего" типа и величины напряжения свечения (например, электролюминесцентные поверхности, см. Википедию ).
В связи с этим сейчас наиболее распространены не чисто "плоские" источники света, а "точечная" светодиодная подсветка с применением дополнительных рассеивающих и отражающих слоев.
Рассмотрим такой тип подсветки, проведя "вскрытие" дисплея телефона Nokia 105.
Разобрав систему подсветки дисплея до её среднего слоя, мы увидим в левом нижнем углу единственный светодиод белого свечения, который направляет свое излучение внутрь почти прозрачной пластины через плоскую грань на внутреннем "срезе" угла:
Пояснения к снимку. В центре кадра - разделенный по слоям дисплей
мобильного телефона. В середине на переднем плане снизу - покрытая
трещинами матрица (повреждена при разборке). На переднем плане вверху -
срединная часть системы подсветки (остальные слои временно удалены для
обеспечения видимости излучающего белого светодиода и полупрозрачной "световодной"
пластины).
Сзади дисплея видна материнская плата телефона (зеленого цвета) и
клавиатура (снизу с круглыми отверстиями для передачи нажатия от
кнопок).
Эта полупрозрачная пластина является одновременно и световодом (за счет внутренних переотражений), и первым рассеивающим элементом (за счет "пупырышков", создающих препятствия для прохождения света). В увеличенном виде они выглядят так:
В нижней части изображения левее середины виден яркий излучающий
белый светодиод подсветки.
Форма белого светодиода подсветки лучше различима на снимке с пониженной яркостью его свечения:
Снизу и сверху этой пластины подкладывают обыкновенные белые матовые пластиковые листы, равномерно распределяющие световой поток по площади:
Его условно можно назвать "лист с полупрозрачным зеркалом и двойным лучепреломлением". Помните, на уроках физики нам рассказывали про исландский шпат, при прохождении через который свет раздваивался? Вот это похоже на него, только еще и немного с зеркальными свойствами.
Вот так выглядят обычные наручные часы, если часть их прикрыть этим листом:
Вероятное назначение этого листа - предварительная фильтрация света по поляризации (сохранить нужную, отбросить ненужную). Но не исключено, что и в плане направления светового потока в сторону матрицы эта пленка тоже имеет какую-то роль.
Вот так устроена "простенькая" лампа подсветки в жидкокристаллических дисплеях и мониторах.
Что касается "больших" экранов, то их устройство - аналогично, но светодиодов в устройстве подсветки там больше.
В более старых
жидкокристаллических мониторах вместо светодиодной подсветки
использовали газосветные лампы с холодным катодом (CCFL,
Cold Cathode Fluorescent Lamp)
.
Структура дисплеев AMOLED
Теперь - несколько слов об устройстве нового и прогрессивного типа дисплеев - AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode ).
Устройство таких дисплеев значительно проще, так как там нет лампы подсветки.
Эти дисплеи образованы массивом светодиодов и светится там каждый пиксель в отдельности. Достоинствами дисплеев AMOLED являются "бесконечная" контрастность, отличные углы обзора и высокая энергоэффективность; а недостатками - уменьшенный срок "жизни" синих пикселей и технологические сложности изготовления больших экранов.
Также надо отметить, что, несмотря на более простую структуру, стоимость производства дисплеев AMOLED пока что выше, чем дисплеев TFT LCD.
Технологии дисплеев смартфонов на месте не стоят, они постоянно совершенствуются. Сегодня существует 3 основных типа матриц: TN, IPS, AMOLED. Часто споры идут по поводу преимуществ и недостатков матриц IPS и AMOLED, их сравнения. А вот TN-экраны уже давно не в моде. Это старая разработка, которая сейчас практически не используется в новых телефонах. Ну, а если и используется, то лишь в очень дешевых бюджетниках.
Сравнение TN матрицы и IPS
Матрицы TN появились в смартфонах первыми, поэтому они самые примитивные. Главный плюс этой технологии – дешевизна. Себестоимость TN дисплея на 50% ниже по сравнению со себестоимостью других технологий. Такие матрицы обладают рядом недостатков: небольшие углы обзора (не более 60 градусов. Если больше, картинка начинает искажаться), плохая цветопередача, низкая контрастность. Логика производителей отказываться от этой технологии ясна – недостатков очень много, и все они серьезные. Тем не менее есть одно достоинство: время отклика. В TN-матрицах время отклика всего 1 мс, хотя в IPS-экранах время отклика обычно 5-8 мс. Но это всего лишь один плюс, который нельзя поставить в противовес всем минусам. Ведь даже 5-8 мс достаточно для отображения динамических сцен и в 95% случаев пользователь не заметит разницу между временем отклика 1 и 5 мс. На фото ниже разница отчетливо видна. Обратите внимание на искажение цвета под углом на TN матрице.
В отличие от TN, матрицы IPS показывают высокую контрастность и отличаются огромными углами обзора (иногда даже максимальными). Именно этот тип является самым распространенным, и иногда они обозначаются как SFT-матрицы. Есть множество модификаций этих матриц, поэтому при перечислении плюсов и минусов нужно иметь в виду какой-либо конкретный тип. Поэтому ниже для перечисления достоинств мы будем иметь ввиду самую современную и дорогую IPS-матрицу, а для перечисления минусов самую дешевую.
Плюсы:
- Максимальные углы обзора.
- Высокая энергоэффективность (низкое потребление энергии).
- Точная цветопередача и высокая яркость.
- Возможность использовать высокое разрешение, что даст большую плотность пикселей на дюйм (dpi).
- Хорошее поведение на солнце.
Минусы:
- Более высокая цена по сравнению с TN.
- Искажение цветов при большом наклоне дисплея (все же, углы обзора не всегда максимальные на некоторых типах).
- Перенасыщение цвета и недостаточная насыщенность.
Сегодня большинство телефонов обладают IPS-матрицами. Гаджеты с дисплеями TN применяются разве что в корпоративном секторе. Если компания хочет сэкономить деньги, то она может заказать мониторы или, например, телефоны для своих сотрудников подешевле. В них могут быть TN-матрицы, но для себя никто не покупает такие устройства.
Amoled и SuperAmoled экраны
Чаще всего в смартфонах Samsung применяются SuperAMOLED матрицы. Именно этой компании принадлежит данная технология, и многие другие разработчики пытаются выкупить или заимствовать ее.
Главной особенностью AMOLED матриц является глубина черного цвета. Если рядом положить AMOLED дисплей и IPS, то черный цвет на IPS будет казаться светлым по сравнению с AMOLED. Самые первые такие матрицы имели неправдоподобную цветопередачу и не могли похвастаться глубиной цвета. Часто на экране присутствовала так называемая кислотность или чрезмерная яркость.
Но разработчики в Samsung исправили эти недостатки в SuperAMOLED экранах. Эти обладают конкретными достоинствами:
- Небольшое энергопотребление;
- Лучшая картинка по сравнению с теми же IPS матрицами.
Недостатки:
- Более высокая стоимость;
- Необходимость калибровки (настройки) дисплея;
- Редко может быть разный срок работы диодов.
На самые ТОПовые флагманы устанавливаются AMOLED и SuperAMOLED матрицы из-за лучшего качества картинки. Второе место занимают IPS-экраны, хотя часто невозможно отличить по качеству картинки AMOLED и IPS матрицу. Но в данном случае важно сравнивать подтипы, а не технологии в целом. Поэтому нужно быть на чеку при выборе телефона: часто в рекламных постерах указывают технологию, а не конкретный подтип матрицы, а технология не играет ключевой роли в итоговом качестве картинки на дисплее. НО! Если указывается технология TN+film, то в этом случае стоит сказать “нет” такому телефону.
Инновации
Удаление воздушной прослойки OGS
Инженеры с каждым годом представляют технологии улучшения изображения. Некоторые из них забываются и не применяются, а некоторые производят фурор. Технология OGS является как раз таковой.
Стандартно экран телефона состоит из защитного стекла, непосредственно самой матрицы и воздушной прослойкой между ними. OGS позволяет избавиться от лишнего слоя – воздушной прослойки – и сделать матрицу частью защитного стекла. В результате изображение как будто находится на поверхности стекла, а не скрыто под ним. Эффект улучшения качества отображения налицо. За последние пару-тройку лет технология OGS неофициально считается стандартом для любых более-менее нормальных телефонов. Не только дорогие флагманы оснащаются OGS-экранами, но и бюджетники и даже некоторые совсем дешевые модели.
Изгиб стекла экрана
Следующий интересный эксперимент, который позже стал инновацией – это 2.5D стекло (то есть почти 3D). Благодаря загибам экрана по краям картинка становится более объемной. Если помните, первый смартфон Samsung Galaxy Edge произвел фурор – он первый (или нет?) получил дисплей с 2.5D стеклом, и выглядел он потрясающе. Сбоку даже появилась дополнительная сенсорная панель для быстрого вызова некоторых программ.
У HTC была попытка сделать что-нибудь необычное. Компания создала смартфон Sensation с вогнутым внутрь дисплеем. Таким образом он был защищен от царапин, хотя добиться большей пользы не удалось. Сейчас таких экранов не встретить в силу и без того прочных и невосприимчивых к царапинам защитных стекло Gorilla Glass.
На этом HTC не остановилась. Был создан смартфон LG G Flex, у которого был не только изогнут экран, но и сам корпус. В этом состояла “фишка” устройства, которая тоже не обрела популярность.
Растягивающийся или гибкий экран от Samsung
На средину 2017 года та технология еще не используется ни в одном доступном на рынке телефоне. Однако компания Samsung в видеороликах и на своих презентациях демонстрирует AMOLED-экраны, которые могут растягиваться и затем возвращаться в обратное исходное положение.
Фото гибкого дисплея от Samsung:
Также компания представила демонстрационный видео ролик, где отчетливо видно экран, выгибающийся на 12 мм (как заявляет сама компания).
Вполне возможно, скоро Samsung сделает весьма необычный революционный экран, который поразит весь мир. Это будет революцией в плане разработки дисплеев. Сложно даже представить, насколько далеко компания уйдет вперед с такой технологией. Впрочем, возможно и другие производители (Apple, например) тоже ведут разработки гибких дисплеев, но пока подобных демонстраций от них не было.
Лучшие смартфоны с AMOLED-матрицами
Учитывая то, что технология SuperAMOLED была разработана Samsung, в основном она используется в моделях этого производителя. И вообще, Samsung лидирует в области разработки совершенствования экранов для мобильных телефонов и телевизоров. Это мы уже поняли.
На сегодняшний день самым лучшим дисплеем из всех существующих смартфонов является SuperAMOLED экран в Samsung S8. Это даже подтверждается в отчете DisplayMate. Кто не в курсе, Display Mate – популярный ресурс, анализирующий экраны “от и до”. Многие специалисты используют их результаты тестов в своих работах.
Для определения экрана в S8 пришлось даже ввести новый термин – Infinity Display . Такое название он получил благодаря необычной удлиненной форме. В отличие от предыдущих своих экранов, Infinity Display серьезно доработан.
Вот краткий перечень преимуществ:
- Яркость до 1000 нит. Даже на ярком солнце контент будет хорошо читаемым.
- Отдельная микросхема для реализации технологии Always On Display. И без того экономичная батарея теперь потребляем еще меньше заряда батареи.
- Функция улучшения картинки. В Infinity Display контент без составляющей HDR приобретает ее.
- Яркость и цветовые настройки автоматически регулируются в зависимости от предпочтений пользователей.
- Теперь тут не один, а два сенсора освещения, что более точно позволяет автоматически регулировать яркость.
Даже по сравнению с Galaxy S7 Edge, у которого был “эталонный” экран дисплей в S8 выглядит лучше (на нем белые цвета являются действительно белыми, а на S7 Edge они уходят в теплые тона).
Но кроме Galaxy S8 есть и другие смартфоны с экранами на базе технологии SuperAMOLED. В основном это, конечно же, модели корейской компании Самсунг. Но также есть и другие:
- Meizu Pro 6;
- OnePlus 3T;
- ASUS ZenFone 3 Zoom ZE553KL – 3 место в ТОПе телефонов Asusu (находится ).
- Alcatel IDOL 4S 6070K;
- Motorola Moto Z Play и др.
Но стоит отметить, что аппаратная часть (то есть сам дисплей) хоть и играет ключевую роль, но важно еще и ПО, а также второстепенные программные технологии, улучшающие качество картинки. SuperAMOLED дисплеи славятся прежде всего возможностью широко регулировать температуру и цветовые настройки, и если подобных настроек не будет, то смысл использовать эти матрицы слегка пропадает.
Дисплеи Retina от Apple
Раз мы говорим про экраны Самсунг уместно упомянуть ближайшего конкурента Apple и их технологию Retina. И хотя в Apple используются классические IPS-матрицы, они отличаются крайне высокой детализацией, большими углами обзора и хорошей детализацией.
Особенностью дисплеев Retina является идеальное соотношение диагональ/разрешение, благодаря которому картинка на экране выглядит максимально естественно. То есть отсутствуют отдельные пиксели, которые видны на экранах со слабым разрешением. При этом нет даже неприятной резкости, которую иногда можно увидеть на дисплеях с чрезмерно большим разрешением.
Статьи и Лайфхаки
Содержание :1.
2.
3.
4.
Читая описание характеристик очередной модели гаджета, одним из первых мы обращаем внимание на тип матрицы дисплея. Даже достаточно далекий от техники человек обычно может по этому поводу сказать: TFT – это «отстой», IPS – это «норм», а AMOLED – это «вау!»
Что же такое эта самая IPS-матрица экрана, которую с наибольшей долей вероятности сегодня можно встретить в смартфоне? Чем она хороша, а в чем – уступает другим типам?
Немного терминологии
У многих понятий и терминов есть два или даже более названия: правильное и общепринятое. Первое позволяет выглядеть в глазах окружающих «профессором»… ну, или «ботаном», в зависимости от среды общения.Второе используется, если вы хотите, чтобы вас понимали окружающие.
Технология IPS представляет собой не что иное, как разновидность TFT, так называемую Super TFT. А то, что понимается в параметрах мобильных устройств, как TFT, на самом деле именуется «NT+film».
Хотя аббревиатуру NT с отброшенным «film» иной раз тоже можно встретить. Так что речь идет всего лишь о базовой и более продвинутой разновидностях одной и той же технологии.
В то время как, например, экраны AMOLED работают совершенно на ином принципе.
Другой скользкий терминологический момент – это «S-IPS». Там, где редакторам сайта не лень набрать пару лишних букв, встречается именно этот термин.
Однако в чистом виде IPS сегодня практически не встретишь, поэтому принципиальной разницы между полным и сокращенным вариантом нет.
Как это работает
Любой жидкокристаллический основан на способности жидких кристаллов изменять свои оптические свойства под действием приложенного напряжения.
Их молекулы, ориентируясь в пространстве, поляризуют проходящий свет, благодаря чему пиксель «включается» или «выключается», в зависимости от управляющего сигнала.
Ключевое слово здесь – «проходящий»: сами жидкие кристаллы не являются источником света, из-за чего у них возникают проблемы с отображением черного цвета, вместо которого пользователь видит темно-серый.
В TN матрице неактивный пиксель имеет белый цвет, поскольку молекулы изначально ориентированы на пропускание света. В IPS же два слоя жидких кристаллов направлены перпендикулярно друг другу.
Поэтому неактивная точка такого дисплея будет черной. Это отличие наглядно проявляется в таком неприятном явлении, как «битые пиксели».
Плюсы и минусы
Само появление технологии IPS было обусловлено недостатками NT матриц:
- Малый угол обзора: т.е., при изменении угла зрения пользователь видит картинку в искаженном цвете.
На мониторах ПК и экранах ноутбуков с этим мирятся до сих пор, в силу экономической привлекательности таких матриц, а вот для мобильных устройств это стало серьезной проблемой.
- Плохая цветопередача, особенно в отображении черного цвета.
Во всех прочих используется технология S-IPS или еще более дорогие матрицы на органических светодиодах. Такие дисплеи стоят несколько дороже, и это можно считать основным недостатком.
Другой минус – это увеличенное по сравнению с базовой версией время отклика. Именно эту проблему решило появление того самого S-IPS, хотя по данному параметру такие матрицы всё же несколько уступают NT-экранам.
Третий недостаток цветопередача, она у OLED устройств гораздо качественнее. На практике это выражается в некоторой «голубоватости» изображений на гаджетах, оснащенных IPS. Ниже у них и контрастность.
Наконец, есть такой немаловажный параметр, как энергоэффективность, по которому этот тип проигрывает устройствам на органических светодиодах.
Из числа достоинств можно назвать широкий угол обзора, хорошее отображение белого цвета, с которым у светодиодных матриц такие же проблемы, как у NT – с черным, а также цену, которая существенно ниже.
Помимо этого, OLED дисплеи имеют неприятную особенность – со временем они «выцветают», чего у жидкокристаллических экранов не наблюдается.
Технология PLS
Иногда на рынке встречаются смартфоны с экранами, выполненными по некоей технологии PLS, разработанной .Она тоже является разновидностью TFT, однако по сравнению с S-IPS, автором которой является японская компания Hitachi, обеспечивает меньшее время отклика матрицы. Однако в мобильных устройствах она встречается не так уж часто, в отличие от мониторов.
Кроме скорости работы, такие дисплеи имеют меньшее энергопотребление, более качественную цветопередачу и меньшую стоимость.
На текущий момент экраны IPS остаются наиболее массовыми. Их можно встретить как на бюджетных моделях, так и на .
Да что там говорить: даже на последних айфонах экраны выполнены именно по данной технологии, а появление устройств с OLED дисплеем Apple пока только планирует.
Хотя не стоит забывать и о том, что качество изображения зависит не только от типа матрицы, но и от множества прочих параметров.
В далеком 1988 году фирма Fuji представила первый потребительский, по-настоящему цифровой фотоаппарат DS-1P. Он мог делать снимки в 0,4 мегапикселя и сохранять их на съемную карту памяти типа SRAM. А уже в 2000 году снимать цифровые фото умел и мобильный телефон — Sharp J-SH04, релиз которого состоялся в Японии. Да, на то время он делал не совсем качественные кадры, но он их делал! Далее была легендарная К-серия от Sony Ericsson, N-серия Nokia, первый в мире 8-ми мегапиксельный камерофон от Samsung.
С каждым годом фототехника училась снимать все лучше и лучше, появлялись зеркальные и беззеркальные камеры, ультразумы и ультракомпакты. Но если габариты фотоаппаратов позволяли внедрять ту или иную технологию в полном объеме, то с мобильными телефонами это сделать было проблематично. И все же производители стараются улучшать характеристики камер смартфонов, искать золотую середину между габаритами и качеством. Давайте же рассмотрим основные параметры, которые влияют на получаемый снимок.
В первой части этого выпуска мы рассмотрим самую важную часть любой камеры — матрицу. Светочувствительный сенсор, который преобразует оптический сигнал, получаемый извне, в цифровой снимок.
На качество фотографии влияют несколько параметров:
Размер матрицы. Грубо говоря, чем больше матрица, тем больше света она может принять и тем лучше будет снимок, особенно при плохой освещенности. Размеры принято обозначать в дюймах в дробном виде, например — 1/2,3” (6.17×4.55 мм), 4/3” (17.30×13.00 мм). Максимально большой сенсор имеет размер 36×24 мм, равный кадру 35 мм пленки. Такие матрицы называют «полнокадровыми». Их наличие - это прерогатива профессиональных, дорогих фотоаппаратов. Естественно, что камеры мобильных телефонов не могут оснащаться большими матрицами. Для сравнения приведу следующий рисунок и таблицу:
|
Nikon D3200 |
Olympus PEN E-PL1 |
Nikon Coolpix P300 |
Samsung Galaxy S4 I9500 |
||
|
Тип камеры |
Зеркальная |
Зеркальная |
Беззеркальная |
Компактная |
Смартфон |
|
Типоразмер |
Micro Four Thirds |
||||
|
Размер сенсора, мм |
Размер матрицы у всех современных смартфонов примерно одинаковый. Особняком стоят камерофоны от Нокии 808 PureView, Lumia 1020. Первый имеет размер сенсора 1/1.2” (10.67×8.00 мм), а второй - 2 /3” (8.80×6.60 мм). На следующем рисунке вы сможете увидеть визуальное сравнение размеров матрицы некоторых телефонов:
Тип матрицы. По технологии производства сенсоры современных камер делятся в основном на два типа — ПЗС (CCD) и КМОП (CMOS). Я не буду углубляться в детали, скажу лишь, что CMOS матрица на сегодняшний день является наиболее распространённой, так как обладает следующими преимуществами:
- низкой стоимостью производства
- низким энергопотреблением
- более быстрой работой (влияет на скорость фокусировки)
Хотя и есть недостаток она более шумная, нежели CCD. Поясню: цифровой шум — это дефект изображения, который возникает в основном в условиях недостаточной освещенности. Также существуют модернизированные сенсоры на основе технологии CMOS. Например, BSI-CMOS с технологией задней подсветки, которая облегчает попадания света на сенсор, впоследствие чего увеличивается светочувствительность и, соответственно, уменьшается количество цифрового шума. Такая матрица используется в большинстве современных смартфонов. Единственное, что существуют ее вариации в зависимости от производителя. У Sony это Exmor R, Exmor RS, у OmniVision - OmniBSI.
Разрешение матрицы. Сенсор любой камеры состоит из пикселей, которые формируют цифровое изображение. Каждый такой элемент отвечает за одну точку на снимке. Количество пикселей называют разрешением камеры. Чем их больше размещено на матрице, тем лучше будет детализация фотографии, ее размер. В современных камерах их количество измеряется миллионами. Допустим, есть камера, снимающая с максимальным разрешением 3888 на 2592 точек. Умножив эти два числа, мы получим количество пикселей - примерно 10 миллионов. И в характеристиках такой камеры увидим, что она делает снимки в разрешении 10 мегапикселей (Мп). Производители очень любят злоупотреблять этим параметром, повышая его для большей привлекательности продукта. Но количество мегапикселей играло важную роль только на ранних этапах развития цифровых камер, когда разрешение было очень маленькое (0,3 Мп, например) и его не хватало даже для распечатки фотографии 10х15. Сейчас уже не редкость и 40 Мп, но это все лишь маркетинговый ход, уловка для потребителя, не слишком разбирающегося в технических деталях. Указывая в характеристиках камеры большое количество мегапикселей, производитель, при этом забывает упомянуть о важнейшем параметре — физическом размере матрицы. Ведь чем больше пикселей размещено на единице площади матрицы, тем они меньше, а от их размера напрямую зависит количество «цифрового шума» на снимке. Например, фотокамера с разрешением 12 Мп и матрицей 4/3” будет делать намного качественнее снимки, чем аппарат с 40 Мп и сенсором 2/3”. Мы рассмотрели основные характеристики матрицы, есть еще дополнительные: светочувствительность, соотношение сигнал/шум. Но они напрямую зависят от параметров, рассмотренных выше.
Зачастую производители мобильных телефонов не документируют никаких особенностей матриц своих камер кроме мегапикселей. Но почти всегда мы можем найти в спецификациях модель модуля камеры, а по нему уже можно многое узнать. Например, у смартфона Xiaomi Mi4 сенсор Sony MX214, «загуглив» название, выясняем характеристики:
- физический размер - 1/3.06"
- тип - Exmor RS (собственная разработка Sony на основе BSI-CMOS)
- разрешение - 13Мп
На этом я закончу первую часть статьи. Во второй рассмотрим, что же еще, кроме характеристик матрицы, влияет на качество получаемого снимка. А также отвечу на главный вопрос — какими параметрами должна обладать камера настоящего камерофона.
Продолжаем рубрику, посвященную тому, как правильно выбрать смартфон, который будет радовать пользователя. Мы уже поговорили : какие бывают, что лучше, плюсы и минусы. Сегодня речь пойдет о выборе экрана смартфона. Тема достаточно сложная и обширная, так как к настоящему времени существует немало технологий производства дисплеев, их защиты, кроме того, представлены они самых разных диагоналей, с разными соотношениями и так далее. Именно экран нередко становится камнем преткновения во время выбора смартфона. Оно и не удивительно. Дисплей – именно та часть устройства, с которой нам приходится работать больше. В случае неправильного выбора велика вероятность того, что экран причинит массу неудобств: некачественная картинка, низкая яркость, плохая чувствительность. Но не волнуйтесь, сегодня мы затронем каждый из аспектов, поведав вам обо всех тонкостях выбора экрана смартфона.
Тип матрицы смартфона
Начать стоит именно с типа матрицы. Во многом от выбора типа матрицы экрана будет зависеть качество. Итак, на сегодняшний день принято выделять три разновидности:
- TN+film
- AMOLED
Первые две основываются на жидких кристаллах, вторая – на органических светодиодах. Представлен каждый из типов несколькими подвидами (в случае с IPS более 20 различных), которые так или иначе встречаются в производстве панелей.
Некоторые из вас задаются вопросом: «А где TFT?». Из-за незнания некоторых ресурсов нередко эту аббревиатуру используют в качестве обозначения типа матрицы, что является неверным. Термином TFT обозначают тонкопленочные транзисторы, используемые для организации работы субпикселей. Применяются они практически в каждом из рассматриваемом типов матриц. Транзисторы также представлены несколькими разновидностями, одной из которых является LTPS (поликристаллический кремний). LTPS – относительно новый подвид, который выделяется меньшим потреблением энергии и более компактными размерами транзисторов, что отражается и на размерах пикселей. Как итог: большая плотность пикселей, более качественная и четкая картинка.
TN+film
Возвращаемся к матрицам. Большинство привычных нам матриц, как уже отмечалось, жидкокристаллические, то есть, LCD. Принцип заключается в поляризации света, который проходит через светофильтр, окрашиваясь в соответствующие цвета. Первая из разновидностей жидкокристаллических матриц – TN+film. С распространением «film» опустили, сократив название до «TN». Наиболее простой тип, который к сегодняшнему дню порядком устарел и используется лишь в самых дешевых смартфонах (да и то, надо еще найти). TN не может похвастаться хорошими углами обзора или контрастностью, обладает плохой цветопередачей.
В общем, TN при выборе экрана смартфона обходите стороной – тип устарел.
IPS
Далее идет IPS. Эта технология тоже немолода – возраст перевалил уже за 20 лет. Между тем, IPS-матрицы имеют наибольшее распространение на рынке смартфонов. Откройте любой интернет-магазин, выберите первый попавшийся смартфон и убедитесь в моих словах. Этот тип матриц представлен и в бюджетном сегменте, и в флагманском. Кроме улучшенных характеристик, если сравнивать с TN, IPS получили превеликое число разновидностей. Однако не стоит разбираться во всех – на рынке смартфонов главенство делят два типа: AH-IPS и PLS. Их создателями являются две крупнейшие фирмы Южной Корее да и всего мира: LG и Samsung соответственно. В чем разница? Ее практически и нет. Матрицы двух типов как братья-близнецы, поэтому можете не боясь выбирать смартфон с любой из них. Идентичность даже становилась поводом судебных разбирательств между компаниями.
IPS может похвастаться более широкими углами обзора, нежели TN, хорошей передачей цветов и высокой плотностью пикселей, что обеспечивает шикарную картинку. А вот энергопотребление примерно одинаковое – в любом случае используются для подсветки светодиоды. Так как разновидностей IPS-матриц существует довольно много, они разниться и в своих характеристиках. Разницу эту можно заметить даже «на глаз». Более дешевые IPS могут быть слишком блеклыми, либо напротив – иметь перенасыщенный цвет. Осложняет выбор экрана смартфона при этом тем, что производители зачастую умалчивают о типе матрицы.
Однозначно, при выборе между экраном TN и IPS предпочтение отдается последнему.
AMOLED
Еще более современный тип, который сегодня распространен, как правило, среди смартфонов высшего класса. AMOLED представлены органическими светодиодами, которые не требуют внешней подсветки, как в случае с IPS или TN, – они светятся сами. Уже на этом моменте можно выделить их первое достоинство – меньшие размеры. Далее – AMOLED представлен более насыщенными цветами. Особенно хорошо выглядит черный, во время отображения которого попросту затухает светодиод. AMOLED-дисплеи более контрастные, могут похвастаться широкими углами обзора и более низким энергопотреблением (есть нюансы). Прям сказка, не так ли? Но прежде чем выбирать смартфон с экраном AMOLED, вам стоит узнать о его недостатках.
Самым главным минусом принято считать меньший срок службы по сравнению с IPS. Через определенный срок (как правило, уже через три года наблюдаются изменения в цвете), в среднем через 6-10 лет начинают «выгорать пиксели». Причем особенно подвержены выгоранию яркие тона, поэтому пользователи нередко применяют темные темы оформления, дабы продлить срок службы. Кроме того, на энергопотребление в значительной мере сказывается яркость цветов на экране. Если отображается яркая картинка в светлых тонах, то AMOLED потребляет больше энергии, нежели IPS. Наконец, матрицы на основе органических светодиодов дороже в производстве.
Как бы то ни было, это не отменяет технологичность и качество AMOLED. Болячки в виде «выгорающих пикселей» постепенно вылечиваются, а также появляются подвиды матриц, которые становятся лучше. К примеру, Super AMOLED. Эта разновидность появилась семь лет назад, привнеся массу улучшений. Было уменьшено энергопотребление, увеличена яркость. Кроме того, исчезла воздушная прослойка между тачем и матрицей, что повысило чувствительность экрана, а также исключило попадание пыли.
AMOLED сегодня считается наиболее технологичными матрицами, которые активно развиваются. Если до недавних пор они использовались преимущественно в смартфонах Samsung, то сегодня их выбирает огромное число производителей смартфонов (практически каждый крупный бренд представил решение с AMOLED-экраном.
Конструктивные особенности экранов смартфонов
Но не только от типа матрицы следует отталкиваться при выборе экрана смартфона. Есть еще целая куча особенностей, от которых зависит итоговое качество картинки и ощущения от использования. Мы остановимся на наиболее важных моментах.
Воздушная прослойка
До не давних пор экраны всех смартфонов были представлены двумя составляющими: сенсорный слой и сама матрица. Между ними оставалась воздушная прослойка, толщина которой зависела напрямую от производителя. Естественно, чем слой тоньше, тем лучше. Компании регулярно уменьшали прослойку воздуха, делая качество картинки выше, а углы обзора – шире. Относительно недавно удалось полностью избавиться от воздушной прослойки благодаря технологии OGS. Теперь сенсорный слой и матрица соединились воедино. Несмотря на существенное повышение качества, есть и очевидный недостаток. В случае повреждения OGG-экрана, заменять его придется полностью, в то время как в дисплеях с воздушным слоем, удар на себя принимает лишь стекло.
Как бы то ни было, OGS-экраны выбирает все больше производителей. Да и вам мы советует отдавать предпочтение этой технологии. Поверьте, не стоит беспокойство о сложном ремонте тех чувств, которые вы испытаете при эксплуатации подобного дисплея.
Относительно недавний тред, который привнесла на рынок компания Samsung со своим флагманом Galaxy S6 Edge (также был Galaxy Note, но там загнули только один край). Южнокорейский производитель продолжить развивать идею и в последующих смартфонах, а вот остальные фирмы не слишком-то и разделили задумку. Сгибанию компания подвергает правую и левую грань устройств – экран как бы наплывает на торцы. Это делается не только ради эффектного внешнего вида, но и для удобства пользователя. Сюда выносятся дополнительные функции, здесь же могут отображаться уведомления. Увлекательная особенность, но далеко не всем нужная.
Наиболее удачно реализовать изогнутый дисплей удалось Samsung, поэтому, если интересна такая конструкция, то советуем рассматривать именно решения южнокорейского бренда.
Еще более свежий тренд – экраны без рамок. Прародителем является компания Sharp, которая показала первый безрамочный смартфон еще в 2014 году, но пользователей привлек безрамочный Mi Mix, показанный в 2016 году. К лету 2017 года целый ряд компаний заявил о замысле выпустить подобные гаджеты. Сегодня рынок стремительно наполняется , причем самые новые модели стоят менее 100 долларов.
К настоящему моменту есть несколько вариаций экрана без рамок: вытянутые дисплеи, у которых уменьшены рамки сверху и снизу; привычные дисплеи, лишенные рамок с трех сторон (кроме нижней). К первому типу относится Samsung Galaxy S8 пара смартфонов от LG (G6 и ). Ко второму – , Doogee Mix, Xiaomi Mi Mix и многие другие, чьи ряды постоянно пополняются.
Безрамочные смартфоны выглядят действительно здорово, а невысокая стоимость дает возможность каждому опробовать современные технологии.
Известная компания Apple в iPhone 6S представила новую технологию на момент выхода – 3D Touch. С ней экран стал реагировать не только на касания, но и на силу нажатия. Технология стала использоваться, как правило, для совершения каких-либо быстрых действий. Также 3D Touch позволил с большим комфортом работать с текстом, рисовать (кисть реагирует на силу натиска) и прочее. Функция не стала чем-то совершенно необычным, но своего пользователя нашла. Позже подобная технология появилась 6, также была заявлена в .
Тип сенсорных экранов
Не особенно важный критерий при выборе экрана смартфона, но, тем не менее, чуть остановимся на нем. Существует несколько типов сенсорных дисплеев: матричный (очень-очень редкий) резистивный и емкостной. Резистивные экраны до недавних пор были распространены повсеместно, однако сегодня представлены лишь в очень редких и дешевых смартфонах. Этот тип отличается тем, что реагирует на любые касания: пальцем, ручкой, хоть другим телефоном управляйте. Он поддерживает лишь одно касание, работает не всегда точно. В общем и целом, устаревший тип.
Емкостные экраны в значительной мере превосходят своих предшественников. Они уже поддерживают более одного одновременного касания, отличаются лучшей чувствительностью, гораздо точнее работают. При этом их производство обходится дороже.
Как ни крути, но от резистивных экранов в смартфонах подавляющее большинство компаний отказалось. И это к лучшему. К тому же, стоимость емкостных постоянно понижается, что позволяет производителям устанавливать их в самые дешевые смартфоны.
Еще одним важным аспектом при выборе экрана смартфона является число одновременных касаний. От этого параметра зависит то, какие операции вы сможете производить на дисплее. Первые смартфоны, оснащаемые резистивными экранами, ограничивались одним одновременным касаниям, чего не всегда было достаточно. Экраны современных смартфонов поддерживают зачастую 2, 3, 5 или 10 одновременных касаний. Что дает большое число одновременных касаний:
- Масштабирование и зуммирование. Одна из первых функций, которая появилась в iPhone – первом смартфоне с поддержкой двух одновременных касаний. Так, можно уменьшать или увеличивать изображения, сводя или разводя пальцы на экране.
- Управление жестами. Несколько пальцев дают возможность задействовать различные жесты.
- Управление в играх. Большинство современных игр требуют задействование одновременно нескольких пальцев.
Не стоит гнаться за поддержкой 10 одновременных касаний, если вы не играете на смартфоне. Подавляющему числу пользователей вполне достаточно 5 касаний, а еще менее требовательные не будут испытывать дискомфорта и с 2.
Значимые при выборе экрана смартфона параметры, идущие рука об руку. Диагональ дисплея отражает его размеры в дюймах.
Дюйм соответствует 2.54 сантиметрам. К примеру, диагональ экрана 5-дюймового смартфона в сантиметрах составляет 12.7 сантиметров. Обратите внимание : диагональ измеряется от угла до угла экрана, не затрагивая рамки.
Какую диагональ экрана выбрать? На этот вопрос вам придется ответить самостоятельно. Рынок современных смартфонов предлагает самые разные диагонали, начиная примерно с 3.5-4 дюймов, заканчивая практически 7 дюймами. Есть и более компактные варианты, но их в расчет можно не брать – работать с миниатюрными иконками не очень удобно. Наилучший способ выбрать диагональ – лично подержать смартфон в руках. Если вам комфортно пользоваться одной рукой, значит, диагональ «ваша».
Рекомендовать конкретные цифры нельзя и потому, что у каждого человека разный размер руки, длина пальцев. Одному и 6-дюймовым пользоваться комфортно, другим – и 5 дюймов много. Также стоит учитывать, что смартфоны с одинаковой диагональю могут быть разных размеров в общем. Простой пример: 5.5-дюймовый сопоставим с 5-дюймовой моделью с обычными рамками. Поэтому при выборе экрана смартфона желательно еще и толщину рамок брать в расчет.
Как бы то ни было, наблюдается тенденция увеличения диагоналей экрана. Если в 2011 году подавляющее большинство пользователей ограничивалось 4 дюймами, то в 2014 году наибольший процент принадлежал 5 дюймам, сегодня рынок захватывают решения с 5.5 дюймами.
С разрешением ситуация обстоит попроще.
Разрешение отражает количество пикселей на единицу площади. Чем больше разрешение – тем качественнее картинка. Опять же, одинаковое разрешение по-разному выглядит на двух отличных диагоналях. Здесь же стоит упомянуть о плотности пикселей на дюйм, которая обозначается аббревиатурой PPI. Здесь то же правило, что в случае с разрешением: чем выше плотность – тем лучше. Правда, в точной цифре специалисты не сходятся: ряд утверждает, что комфортное значение начинается с 350 PPI, другие приводят большие цифры, третьи – меньшие. При этом стоит помнить, что человеческое зрение очень индивидуально: кто-то ни пикселя не увидит и при 300 PPI, а другой и при 500 PPI найдет к чему придраться.
- при диагонали до 4-4.5 дюймов большинство смартфонов получают разрешение 840х480 пикселей (примерно 250 PPI);
- от 4.5 до 5 дюймов хорошим выбором является HD-разрешение (1280х720 точек) (плотность составляет от 326 до 294 PPI)
- более 5 дюймов – стоить смотреть в сторону FullHD (1920х1080 пикселей) или еще более высоких разрешений
Последние смартфоны Samsung и ряд моделей от других компаний получают разрешение 2560×1440 точек, что обеспечивает высокую плотность пикселей и четкую картинку. Недавний флагман от Sony и вовсе был представлен с разрешением экрана 4К, что при 5.5 дюймов гарантирует рекордные 801 PPI.
Покрытие экрана
До недавних пор экраны мобильных устройств покрывались обычным пластиком, который быстрый царапался, искажал цветопередачу, да и тактильно ощущался не очень. На смену пришло стекло, которому нипочем завалявшиеся в кармане ключи. Сейчас на рынке представлено ни одна разновидность стекол, которые отличаются прочностью и, соответственно, ценой. Особую популярность сегодня снискали 2.5D-стекла, изогнутые с краев. Они не только гарантируют высокую надежность, но и придают смартфону более стильный вид.
Кроме того, экраны современных смартфонов обладают специальным жирооталкивающим покрытием (олеофобный слой), который обеспечивает хорошее скольжение пальца, а также предотвращает появление пятен. Чтобы определить наличие олеофобного слоя, достаточно поместить на экран каплю воды. Чем лучше капля сохраняет форму (не растекается), тем качественнее слой.
Естественно, качество олеофобного слоя и стекла сказываются на стоимости смартфона. Вы вряд ли найдете бюджетную модель, которая сможет похвастаться таким же прочным стеклом, как у флагманского решения. Сегодня наиболее популярным производителем защитных стекол является компания Corning, линейка которой заканчивается Gorilla Glass 5.
Дополнительный экран
Если одного дисплея вам мало, то ряд компаний предлагает смартфоны с дополнительными экранами. Они, как правило, небольшие, а служат для вывода уведомлений. А YotaPhone 2, известный многим, предлагает второй E-link дисплей, занимающий всю тыльною сторону, на котором удобно читать. В модельном ряду LG есть решения с небольшим экраном, отображающим уведомления. Недавно подобным смартфоном с дополнительным экраном отметилась и Meizu со своим флагманом .
Второй экран – довольно-таки своеобразная фишка, которая нужна далеко не каждому. Тем не менее, своего пользователя подобные смартфоны находят, да причем и не одного.
Заключение
Что ж, вроде рассказали обо всех тонкостях выбора экрана смартфона. Материал получился довольно обширным, надеемся, ответы на свои вопросы найдет каждый. Не стоит гнаться за самым дорогим экраном, но и слишком экономить противопоказано – ищем ту самую золотою середину. Хотя нынешний рынок мобильной электроники и сам вас направит в нужное русло, указав на то, что популярно и востребовано. Сегодня значительно ниже риск наткнуться на некачественный дисплей, который будет тупить при нажатиях, производители существенно подняли планку качества. Даже компании третьего эшелона в своих ультрабюджетных смартфонах используют вполне добротные матрицы. Ну, а нам лишь остается пожелать вам удачи в выборе.
Кстати, линейка статей о критериях правильного выбора не заканчивается. Мы уже рассказали о том, ознакомьтесь. Скоро появятся материалы на тему выбора процессора и камер, так что подпишитесь на уведомления и группу «Вконтакте».
