IPS и LTPS — в чем разница?
Кроме матрицы OLED, которая становится все более популярной, для производства современных дисплеев используются технологии IPS и LTPS. Их применяют в большинстве гаджетов вместо уже устаревших TN-матриц. Разбираемся, чем схожи IPS и LTPS, в чем между ними разница и какая технология лучше.
Начнем с того, что все современные экраны состоят из четырех частей: тачскрина, воздушной или клеевой прослойки, непосредственно матрицы и подсветки. Именно матрица влияет на качество отображения картинки, ее яркость, разрешение и время отклика. IPS и LTPS — это как раз типы жидкокристаллических матриц.
И IPS, и LTPS обладают хорошим углом обзора — 170 градусов, схожей яркостью и качеством картинки. Обе технологии используют в своей основе жидкие кристаллы кремния. Но в LTPS в их качестве выступает низкотемпературный поликристаллический кремний (LTPS — Low Temperature Poly Silicon). Что нам это дает на практике?
Если обойтись без длинных выкладок о технологии производства кремния для LTPS, то можно кратко сформулировать два преимущества этой технологии для пользователей современных смартфонов:
Проще говоря, LTPS — это более продвинутая IPS. У нее меньше скорость отклика и низкое энергопотребление. Также LTPS проще изготавливать, но сам процесс производства дороже. Поэтому и стоимость смартфонов с матрицей LTPS выше. Но для рядового пользователя ее наличие, как правило, не принципиально — даже для мобильных игр обычно хватает IPS.
LTPS-дисплеи — что это за технология дисплеев?
Особенности, преимущества и недостатки технологии дисплеев LTPS.
Некоторые производители гаджетов устанавливают на смартфоны LTPS-дисплеи. Аббревиатура расшифровывается как Low Temperature Poly Silicon — низкотемпературный поликристаллический кремний.
Технология представляет собой перевод аморфного кремния в поликристаллическую форму. Главная особенность заключается в том, что для перевода из одного состояния в другое не используются высокие температуры, которые могут повредить стеклянную подложку. Для перевода кремния в поликристаллическую форму используется отжиг с помощью эксимерного лазера, температура которого не превышает 400 градусов.
В результате получаются «быстрые» управляющие элементы. Это помогает увеличить плотность пикселей матрицы. Данная технология позволяет снизить потребление энергии — смартфон работает дольше без подзарядки. Также увеличивается апертурный коэффициент ячейки, который представляет собой отношение полезной площади к общей.
Технология LTPS позволяет в рамках одного цикла формировать на той же стеклянной подложке интегральные схемы. Так сокращается площадь, которую занимают управляющие элементы. Благодаря этому повышается надежность матрицы и тонкопленочных транзисторов.
Как и у любой технологии, у LTPS-дисплеев есть свои преимущества и недостатки. Начнем с плюсов:
LTPO-дисплеи активно вытесняют LTPS-экраны в смартфонах и носимых гаджетах
Поэтому производители все больше уделяют внимания разработке новых матриц, используя самые современные технологии для достижения максимальных значений яркости и контрастности, цветопередачи, разрешения и частоты обновления.
Сегодня в топовом сегменте устройств доминируют OLED-матрицы. Производители утверждают, что они превосходят по части энергоэффективности LCD/LED-решения, но на практике с включенным темным режимом OLED выигрывают совсем мало, экономя 5−10% заряда батареи вместо обещанных 50%. Значит ли это, что развитие экранов носимой электроники остановилось и ничего нового нам не предложат? На самом деле — нет, поскольку производители дисплеев начинают массово переходить с LTPS на LTPO технологию изготовления матриц. Что это за метод изготовления экранов и в чем заключаются его преимущества, мы разберемся в сегодняшнем материале.
Что такое LTPS-экран
Сначала немного разберемся с текущей технологией производства матриц для экранов носимых гаджетов. Большая часть современных OLED-дисплеев изготавливается по методу Low Temperature Poly Silicon (LTPS) или «низкотемпературный поликристаллический кремний». Сама технология представляет собой изготовление кремниевых тонкопленочных транзисторов, управляющих матрицей, методом лазерного отжига. Проще говоря, лазерное излучение превращает молекулы кремния в кристаллическую решетку, выполняющую роль полупроводника в транзисторах. Такие транзисторы применяются не только в OLED-экранах, но и в LCD-дисплеях.
Процесс изготовления LTPS включает в себя множество нюансов, но самым главным является температурный режим, напрямую влияющий на получение кремния с определенным размером кристаллов. Благодаря этому производители дисплеев могут увеличивать разрешение матриц и снижать энергопотребление, но это накладывает и определенные ограничения. Самым главным минусом является невозможность поднятия частоты обновления экрана выше 60 Гц без использования специальных чипов ввиду медленно оттока электрической энергии с транзистора. В свою очередь чипы позволяют решить эту задачу и дают возможность повысить частоту обновления до 120 Гц, однако расплачиваться приходится повышенным энергопотреблением. Очевидно, что на долгосрочную перспективу такой «костыль» претендовать не может, а потому пару лет назад начала внедряться новая технология — LTPO.
LTPO-дисплеи — в чем преимущества?
LTPO — это Low Temperature Polycrystalline Oxid или «низкотемпературный поликристаллический оксид». Разработка основана на предыдущей LTPS с внедрением тонкопленочных транзисторов, основанных на технологии IGZO (Indium gallium zinc oxide). Это специальный сплав, состоящий из оксида Индия, Галлия и Цинка. Проще говоря, LTPO берет лучшее от обеих разработок, что позволяет ей существенно снизить энергопотребление благодаря поддержке динамической частоты обновления.
Почему динамическая частота обновления крайне важна
Как мы уже отметили, LTPS может работать только в одном режиме: 60−90−120 Гц в зависимости от возможностей аппарата. Если при обычном использовании на смартфонах это не столь критично и всегда можно вернуться на стандартные 60 Гц для экономии энергии, потеряв в плавности, то в прочих случаях фиксированная частота идет только во вред. Например, даже для отображения служебной информации в режиме Always on Display экран все равно обновляет изображение 60, 90 или 120 раз в секунду, хотя такие показатели AOD вовсе не требует. Ещё интереснее ситуация с носимой электроникой по типу умных часов, где емкость аккумулятора небольшая и для фонового режима работы экрана такая высокая герцовка вредна из-за серьезного энергопотребления.
Поэтому производители и решились на создание LTPO-экранов, частота обновления которых может варьироваться от 1 Гц до 120 Гц, причем делается все это в адаптивном режиме, что не требует ручного переключения в настройках. Фантастика? Как бы не так — LTPO-матрицы уже активно применяются в дисплеях носимых электронных гаджетов, и начала это дело компания Apple еще 2 года назад с выпуском Apple Watch Series 4 (полноценно функция заработала только в Series 5). LTPO для умных часов компании выпускала LG, и без поддержки самой Apple тогда не обошлось, но за пределы смарт-часов южнокорейскому бренду так выйти и не удалось.
Первым же смартфоном с LTPO стал Galaxy Note 20, правда Samsung ввиду патентных ограничений называет свою разработку HOP или «гибридный поликристаллический оксид». По словам представителей бренда, новая технология производства экранов позволяет экономить до 22% заряда АКБ при работе в смешанном режиме (игры с повышенной герцовкой до 120 Гц, листание лент социальных сетей 60 Гц и AOD с частотой 1 Гц). В то же время, если пользователь в основном читает и просматривает статический контент, то экономия энергии может достигать солидных 60%.
IPS, LTPS, P-OLED или AMOLED? Разбираемся с основными типами дисплеев в портативной технике
При выборе нового смартфона, умных часов, планшета или ноутбука важнейшую роль играет дисплей. В последние годы почти всегда выбор был между IPS и AMOLED матрицами. Однако в последнее время рынок домашней и портативной техники заполонили новые типы матриц, в которых путаются даже производители ― OLED, P-OLED, PLS, Super AMOLED, Dynamic AMOLED и далее по списку. Если упростить, то все они являются родственными типами, которые отличаются в деталях. Каких именно — мы расскажем в этом материале. После его прочтения вы сможете давать платные консультации друзьям, притворяться консультантом в Эльдорадо и больше никогда не испытывать неловкие паузы в разговоре с малознакомым человеком.
Отличия между IPS и AMOLED-матрицами
В портативной технике в последнее время господствует 2 типа матриц ― IPS и AMOLED. Интернет разделился на несколько враждующих лагерей. В первом топят за IPS-дисплеи и нещадно критикуют AMOLED за излишнюю цветастость и кислотность. В секте свидетелей флагманов наоборот уверены, что в хорошем телефоне должен стоять только AMOLED или super AMOLED дисплей, а все остальное просто экономия. В вопросе «IPS или AMOLED» истина, как обычно, находится посередине и у каждого типа матриц есть свои хорошо известные преимущества и недостатки.
 |
Матрица типа in-plane switching (или просто IPS) является продвинутой вариацией обычного жидкокристаллического дисплея, но с более ровной и яркой подсветкой из светодиодов. Сильными сторонами IPS-матриц является натуральная цветопередача с широкими углами обзора, приправленные увеличенным сроком службы светодиодов и доступностью таких матриц. При этом у них не самая впечатляющая контрастность, а черному цвету не хватает глубины. Из-за узкого диапазона подсветки IPS-экраны (особенно недорогие) не умеют хорошо разделять наиболее яркие и наиболее темные пиксели, поэтому такой экран не совсем корректно отображает глубину черного цвета и оттенки серого.
Если провести прямое сравнение между аппаратами с AMOLED и IPS дисплеями одинакового разрешения, то можно заметить, что яркость, динамический диапазон и контраст на стороне OLED. На таких матрицах шрифты выглядят четче, резче и лучше прорисованы. Причем независимо от яркости подсветки и оттенков. С другой стороны, у IPS лучше проработаны фоновые участки, мягкие переходы выглядят различимее и ярче.
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:
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.
