Активная матрица на органических светодиодах (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode, AMOLED) — технология создания дисплеев для мобильных устройств, компьютерных мониторов и телевизоров. Технология подразумевает использование органических светодиодов в качестве светоизлучающих элементов и активной матрицы из тонкоплёночных транзисторов (TFT) для управления светодиодами.
Содержание
Достоинства [ править | править код ]
по сравнению с ЖК-дисплеями [ править | править код ]
В сравнении с жидкокристаллическими дисплеями (LCD) на тонкоплёночных транзисторах основными достоинствами технологии являются:
- энергопотребление напрямую зависит от яркости изображения на экране, поэтому при отображении тёмных тонов потребление энергии низкое.
- возможность размещать различные датчики (освещения, приближения, сканер отпечатка пальцев) непосредственно под экраном за счет отсутствия подсветки. Эта же особенность позволяет использовать AMOLED-матрицу на смартфонах со складным экраном, вроде Galaxy Fold.
- способность отображать большую цветовую гамму (на 32 % больше физического предела жидкокристаллической матрицы Super IPS).
- значительно меньшее время отклика (приблизительно 0,01 мс против минимального 1 мс для TN матрицы).
- полные углы обзора по вертикали и горизонтали порядка 180 градусов при абсолютном сохранении яркости, цветности и контрастности изображения (чуть хуже, чем у кинескопных (ЭЛТ) мониторов).
- меньшая толщина экрана (не тратится место на подсветку).
- высокая контрастность — черный цвет является действительно черным, ведь пиксели в этой области вообще не излучают света.
по сравнению с плазменными дисплеями [ править | править код ]
- компактный размер
- низкое энергопотребление
- большая яркость
Недостатки [ править | править код ]
- ненадёжность соединений внутри экрана (достаточно малейшего обрыва или трещины — и экран не показывает полностью).
- достаточно малейшей разгерметизации между слоями дисплея — и дисплей начинает выцветать из этой точки (достаточно одного-двух дней, чтобы дисплей перестал показывать совсем).
по сравнению с ЖК-дисплеями [ править | править код ]
Основными недостатками технологии в сравнении с жидкокристаллическими дисплеями являются:
- уменьшение срока службы при активной работе в ярких тонах, другими словами, постепенное «выгорание» органических светодиодов. При этом субпиксели разных цветов теряют яркость с разной скоростью (быстрее всего выгорают синие), из-за чего цветопередача экрана со временем может нарушиться [1] . Срок службы дисплея в среднестатистическом мобильном телефоне составляет примерно 7 лет [2] , но уже через год заметны отличия в яркости областей.
- стоимость производства.
- в подавляющем большинстве AMOLED-дисплеев яркость регулируется при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Эта технология позволяет получить более широкий диапазон яркости и является более простой в производстве нежели управление напряжением. Кроме того, она позволяет продлить время работы диодов и обеспечивает точную цветопередачу даже на минимальной яркости. Обратной стороной ШИМ является вредное для организма мерцание экрана, так как свет подается импульсами и очень часто с довольно низкой частотой (иногда 100 Гц, что гораздо ниже безопасного по ГОСТу Р 54945-2012). [3]
- низкая максимальная яркость в сравнении с жидкокристаллическими дисплеями с LED-подсветкой.
по сравнению с плазменными дисплеями [ править | править код ]
- несбалансированность цветов. Яркость каждого цвета светодиодов отличается, поэтому приходится создавать матрицы с неравномерным расположением светодиодов-субпикселей для достижения сбалансированности цветов.
- в дисплеях AMOLED, не использующих ШИМ, на малых яркостях очень заметно доминирование фиолетового оттенка.
- чувствительность к ультрафиолетовому излучению.
Использование в сенсорных дисплеях [ править | править код ]
Благодаря своей яркости дисплеи с технологией AMOLED хорошо подходят для использования в составе сенсорных дисплеев (тачскринов). При этом прозрачный сенсорный слой (чувствительный к нажатию пальцами) располагается поверх AMOLED.
Super AMOLED [ править | править код ]
Super Active Matrix Organic Light-Emitting Diode (Super AMOLED) — улучшенная технология создания тачскринов на основе AMOLED. В отличие от предшественников, сенсорный слой приклеен к самому экрану, что позволяет избавиться от прослойки воздуха в промежутке между ними. Это повышает четкость, читаемость на солнце, насыщенность цветов, позволяет получить меньшую толщину дисплея.
- на 20 % ярче предшественника
- на 80 % меньше отражает солнечный свет
- на 20 % снижено энергопотребление
- в промежуток между экраном и тачскрином не может попасть пыль
- снижена вероятность появления колец Ньютона
Конструкция экрана Super AMOLED
Первым идет катодный слой. В качестве светоизлучающих элементов выступают органические светодиоды, а для их управления используется активная матрица из тонкопленочных транзисторов. Они определяют силу тока, который проходит через каждый диод, следовательно, яркость и цвет пикселя. Затем проходит анодный слой. Далее располагается подложка, которая может изготавливаться из различных материалов, таких как силикон, металл и т. д. [4] [ неавторитетный источник? ]
Технология Super AMOLED впервые была представлена в смартфонах серии Samsung Wave и Samsung Galaxy S, которые были показаны в 2010 году компанией WorldTelecom.
Super AMOLED Plus [ править | править код ]
Дисплеи Super AMOLED Plus лишены особенностей дисплеев Super AMOLED, изображение на которых казалось слегка зернистым и, как следствие, не слишком качественным, но благодаря использованию технологии Real-Stripe изображение прорисовывается с помощью полноценных RGB-субпикселей, что позволило избавиться от зернистости и улучшило цветопередачу.
Технология Super AMOLED Plus впервые использована в смартфонах Samsung Galaxy S II.
Dynamic AMOLED [ править | править код ]
Маркетинговое название Super AMOLED в качестве дисплеев с максимальной точностью цветопередачи.
Применены в премиум сегменте смартфонов c первой в мире Infinity-O технологией, выреза в самом экране: Samsung Galaxy S10e, S10 и S10+, S10+ 5G, а также в первом складном смартфоне Samsung Galaxy Fold [5] .
AMOLED, или активная матрица на органических светодиодах, это технология создания дисплеев для мобильных устройств, мониторов и телевизоров. В качестве светоизлучающих элементов в AMOLED используются органические светодиоды, а для их управления берется активная матрица из тонкопленочных транзисторов (TFT). Благодаря яркости, AMOLED-дисплеи отлично подходят для использования в тачскринах (в настоящее время используется продвинутая версия Super AMOLED). Однако у такой технологии есть и свои недостатки: невозможно создать дисплей большого размера за разумные деньги, а также несбалансированность цветов.
Производство AMOLED-экранов теперь обходится дешевле, чем производство LCD
Уже далеко не первый год некоторые флагманские смартфоны используют вместо LCD-панелей технологию AMOLED. Ведущие производители отмечают, что она позволяет не только улучшить качество передаваемой картинки, но и весьма существенно повысить время автономной работы устройств. Взять хотя бы компанию Samsung, которая на базе AMOLED-технологий интегрирует в своих устройствах функцию Always-On Display. Благодаря ей некоторые отображаемые на экране элементы теперь совершенно не потребляют энергию батареи.
В Японии создали OLED-дисплей, способный сложиться втрое
Гибкие дисплеи постепенно набирают обороты, но все еще не могут найти широкого применения в области электроники. Возможно, эту проблему сможет решить японская компания Semiconductor Energy Laboratory (SEL), которая представила на выставке в Йокогаме гибкий сенсорный OLED-дисплей.
AUO представила 5,7-дюймовый AMOLED-дисплей с разрешением 2560 x 1440
Компания AU Optronics (AUO) анонсировала 5,7-дюймовый AMOLED-дисплей на 2560 x 1440 пикселей – самое высокое разрешение для изделий подобного типа. Очевидно, что скоро такие экраны станут новым ориентиром для будущих смартфонов.
Будущие смартфоны Samsung получат AMOLED QHD-дисплеи
Уже конец января, а это значит, что приближается крупнейшая в мире выставка мобильной индустрии Mobile World Congress, на которой многочисленные производители представят свои новинки, среди которых непременно будут присутствовать флагманские решения. Ожидается, что свои новинки покажет и компания Samsung.
# факты | Современные технологии создания дисплеев
Еще не так давно на рабочих столах пользователей большое место занимали мониторы с электронно-лучевой трубкой. Мобильные телефоны, а тем более смартфоны, только начали появляться на полках магазинов. Прошло не так много времени, и громоздкие ЭЛТ-мониторы начали сменять первые жидкокристаллические дисплеи, а карманы наполняли разного рода гаджеты, в которых необходимым атрибутом был экран.
Samsung представит 13,3-дюймовый дисплей разрешением «Ultra HD» уже завтра
Вслед за компанией LG о своих планах относительно выставки Society for Information Display (SID) Display Week 2013 заявил второй южнокорейский гигант – Samsung. Компания Samsung не желает больше оставаться в аутсайдерах и собирается представить миру 13,3-дюймовую панель с разрешением 3200 х 1800 точек уже завтра.
Samsung серьезно возьмется за AMOLED для планшетов
Samsung имеет заводы по производству AMOLED-дисплеев для смартфонов и OLED-дисплеев для телевизионных панелей. Но уже скоро южнокорейская компания возьмется за экраны AMOLED средних размеров, которые будут использоваться в планшетных компьютерах и ноутбуках.
Samsung экспериментирует с пикселями в дисплее Galaxy S IV
По данным авторитетного ресурса DigiTimes, подразделение Samsung Display компании Samsung работает над размещением пикселей в новых панелях типа AMOLED небольшого размера.
Samsung готовит к показу 5-дюймовы Full HD AMOLED дисплей
Некоторое время назад мы сообщали о том, что несколько компаний готовят или уже выпустили 5-дюймовые смартфоны с разрешением экранов Full HD. Например, те же HTC J butterfly, или Oppo Find5. Теперь пришла очередь Samsung, которая собирается продемонстрировать в начале следующего года готовый прототип Full HD AMOLED дисплея.
Samsung показала концепты гибких и прозрачных AMOLED дисплеев
После объявления о том, что массовое производство гибких AMOLED дисплеев откладывается, компания Samsung решила слегка смягчить обстановку и выпустила в Сеть новое видео, в котором показываются концепты и идеи применения новых гибких и прозрачных дисплеев.
AMOLED-экраны становятся доступнее, сменяя обычные жидкокристаллические дисплеи даже в дешёвой технике.
Хорошо ли это? Попробуем разобраться в теории, а потом проверить на практике.
Все очень неоднозначно. Вы точно удивитесь, прочитав этот материал.
Какие бывают экраны?
Строение основных типов дисплеев
Дисплеи современной электроники постоянно эволюционировали. Электронно-лучевые трубки вымерли, им на смену пришли жидкие кристаллы и светодиоды.
Сегодня на рынке одновременно сосуществуют как минимум 4 крупных класса экранов со своей технологией изготовления и особенностями отображения картинки.
TN (Twisted Nematic). Самый доступный дисплей, использующий для создания изображения жидкие кристаллы, изображение на которых становится видимым благодаря подсветке из ламп – накаливания, люминисцентных и других. Этот класс устарел, хотя в ряде сценариев использования не имеет аналогов.
STN (Super Twisted Nematic), а так же Double STN и DSTN (Dual-ScanTwisted Nematic). Продолжение ЖК-экранов с улучшенными параметрами. В продаже встречаются под названием обычных TN.
IPS (In-Plane Switching). Разновидность ЖК, в котором используется более равномерная и яркая светодиодная подсветка.
VA (Vertical Alignment). Фирменная матрица Philips, которая совмещает преимущества IPS и TN-матриц. Характеристики находятся где-то посередине между ними, как и достоинства с недостатками. Не применяется в компактной электронике.
AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode). Вместо двухслойной матрицы «жидкие кристаллы + подсветка», в технологии используется один слой органических светодиодов: они дают и цвет, и свет.
Особенности IPS, о которых нужно знать
Принципиальное устройство IPS-экрана
IPS-матрицы получили столь широкое распространение благодаря тому, что их действительно легко выпускать. В числе их плюсов:
Доступность. Массовое производство делает свое дело, позволяя использовать для создания IPS предприятия по выпуску TN-матриц прошлого.
Цветопередача. Жидкие кристаллы могут отображать очень много оттенков, а LED отлично дополняет возможности, точно подсвечивая текущее положение пикселей. К тому же, опыт инженеров позволил превратить IPS-матрицы в самые точные дисплеи. Правда, пока дело не касается черного цвета.
Энергопотребление. Жидкие кристаллы, формирующие картинку на IPS экране, почти не потребляют ток. Основным потребителем энергии являются диоды подсветки.
Долговечность. Жидкие кристаллы не подвержены процессу старения и износа. Светодиоды подсветки также обладают огромным ресурсом.
Хорошо видна неравномерность подсветки
Тем не менее, у IPS достаточно много теоретических и фактических недостатков:
Черный цвет. У TN-матрицы не может быть чисто черного цвета: под слоем цветоизлучателя все равно есть подсветка, которая образует шлейф изображения.
Низкая контрастность. Низкая глубина черного не позволяет точно разделять оттенки серого, они смешиваются. К тому же, подсветка имеет узкий диапазон светимости, который приводит к низкой разнице между самым ярким и самым темным пикселями.
Большое время отклика. В данном случае проблема полностью в подсветке: её светодиоды просто не успевают быстро срабатывать.
Особенности AMOLED, о которых нужно знать
Принципиальное устройство AMOLED-экрана
В свою очередь [A]MOLED обладает собственным рядом болезней: независимые светодиоды и вред, и благо. Так, среди плюсов:
Раздельное свечение пикселей. Один пиксель – один светодиод, который не светится при отображении черного, обеспечивая почти бесконечный контраст.
Высокая скорость. Раздельное управление пикселями способствует достижению большей частоты смены кадров, которая достигается довольно сложными схемами управления.
Низкое энергопотребление. Темные участки для AMOLED требуют меньшего потребления энергии, а черные не потребляют ничего. И наоборот, белый цвет крайне разорителен для них.
Неравномерный размер светодиодов приводит к артефактам
Тем не менее, существующие технологии оставляют ряд «детских болезней», которые пока не могут быть устранены.
ШИМ. Все светодиоды светятся импульсами. При низкой яркости дисплея это становится заметно. В IPS это решается рядами синхронной подсветки, но в AMOLED приходится искать баланс: или яркое свечение с синим оттенком (он лучше различим человеческому глазу), или низкая частота «мигания» диодов (высокая нагрузка на глаза).
Баланс белого. Синие светодиоды быстрее выгорают из-за технологических особенностей, поэтому AMOLED-экраны страдают неверным цветоотображением (иногда в качестве превентивных мер).
Эффект памяти. Статичная картинка заставляет органические светодиоды терять яркость, что со временем приводит к появлению артефактов.
PenTile. Попытка решить проблему синих светодиодов привело к использованию разного числа субпикселей. И это видно при низкой яркости.
Как и что будем тестировать?
Для чистоты эксперимента и наиболее корректного сравнения 2 типов экранов будем испытывать смартфоны. Именно они используют наиболее качественные матрицы: маленькие дисплеи проще сделать, чем огромные ТВ-панели.
В роли испытуемых выступят 2 смартфона Xiaomi: в левом углу ринга Mi 8 с AMOLED-матрицей, в правом – упрощенный Mi 8 Lite с IPS-экраном.
Принадлежность устройств одному производителю и поколению даёт примерное представление о развитии технологий в срезе.
Более доступный Mi 8 Lite дешевле не в последнюю очередь благодаря экрану, но для сохранения позиции субфлагман должен оснащаться максимально качественной матрицей. Не хуже, чем у флагмана.
Яркость и особенности работы
IPS-экран Mi 8 Lite (слева), AMOLED-экран Mi 8 (справа)
Экраны смартфонов полностью идентичны по размерам и разрешению, отличаясь только размером «выреза» под фронтальную камеру. Это позволяет детально рассмотреть параметры.
И делать мы это будем не в лабораторных, а в боевых условиях сложного освещения, так нагляднее и интереснее. Особенно когда дело касается наиболее важного: яркости, равномерности подсветки и четкости изображения.
AMOLED-экран Mi 8
Как видно на фото выше, даже OGS-экран (без воздушной прослойки) Mi 8 Lite бликует больше. Причина – 3 слоя экрана: защитное стекло, слой жидких кристаллов, подсветка.
Более равномерная подсветка позволяет достигнуть большей видимой плотности цвета, который на Mi 8 с AMOLED выглядит «жирнее». Все дело в том, что яркость, контраст и динамический диапазон действительно выше даже при сходных уровнях.
IPS-экран Mi 8 Lite
Если обратить внимание, шрифты на AMOLED-экране более четкие, прорисованы резче. Причем и в случаях со сложными цветами, тусклыми оттенками.
Тем не менее, фоновые участки на жидкокристаллическом дисплее проработаны лучше, мягкие переходы ярче и различимее.
Артефакты, которые не видно
AMOLED-экран Mi 8: Pentile
Макроснимки даже при максимальной яркости выявляют недостатки каждого из типа дисплеев.
Матрица из органических светодиодов, использованная Xiaomi, демонстрирует свою структуру. Глаз обычно не замечает неравномерную яркость пикселей, но белый фон и камера проявляют дефект.
Тот самый Pentile, который характерен для всех аналогичных экранов, может быть видимым, или нет. Но так или иначе, эта структура используется во всех массовых дисплеях.
IPS-экран Mi 8 Lite: видимая пиксельная сетка
Жидкокристаллическая матрица показывает свою структуру на любом цвете, при любой яркости. Но пиксельная сетка не напрягает глаза, в отличие от неравномерной яркости.
К тому же, повышение частоты подсветки за 60 Гц практически лишает IPS-панель основного недостатка. У AMOLED этот финт проходит тяжелее, все равно раздражающе действуя на глаза.
Цвет: где правильный?
IPS-экран Mi 8 Lite (слева), AMOLED-экран Mi 8 (справа), холодная схема цветов
С цветами разных типов экранов все не так гладко, как кажется. Повсеместно считается, что AMOLED обладает ядовитой гаммой, IPS лучше поддаётся наладке и предлагает максимально точную гамму.
На практике все подтверждается человеческим глазом и оказывается с точностью до наоборот при изучении через оптические приборы.
IPS-экран Mi 8 Lite (слева), AMOLED-экран Mi 8 (справа), стандартная схема цветов
Все дело в коварстве покрытий защитного стекла: разработчикам удалось за счет олеофобного покрытия «смягчить» белый на AMOLED-панели Mi 8.
То же покрытие от жирных следов на стекле Mi 8 Lite даёт противоположный эффект, серьезно искажая гамму в холодный спектр.
Подобное поведение проявляется при любых настройках цветовой гаммы. В чем же дело?
IPS-экран Mi 8 Lite (слева), AMOLED-экран Mi 8 (справа), теплая схема цветов
Экран Mi 8 Lite слишком сильно бликует из-за раздельной структуры, тогда как гамма Mi 8 не нуждается в коррекции. Отсутствие прослоек позволяет дисплею показывать то, что предполагали разработчики вне зависимости от внешних условий.
Макрофотографии только подтверждают сказанное. С поправкой на общую яркость, уровни яркости Mi 8 всегда выше.
Посмотрим под углом
IPS-экран Mi 8 Lite: цвета прозрачные, правильный белый
Более тщательное изучение с близкого расстояния меняет позиции жидкокристаллических матриц: теперь AMOLED бликует, IPS – нет.
Только тогда становится понятно, что реальной разницы между балансом белого у экранов нет, всё зависит от внешних искажений и восприятия.
Подбор другого объектива и условий съемки повернет ситуацию в иную сторону. Поэтому именно структура и частота обновления будут определять качество цветопередачи.
AMOLED-экран Mi 8: цвета насыщенные, правильный черный
В данном случае AMOLED придется несладко, поскольку повышение скорости съемки оставит белый цвет белым у IPS, и радужным у матрицы из органических светодиодов.
Возвращаясь к заголовку, придется отметить: видимых проблем при изменении угла обзора нет у матриц обоих типов. Неудивительно, слишком уж высокая частота обновления и плотность пикселей.
При низких разрешениях IPS продемонстрирует проблемы черного именно под углом.
Что выбрать и почему?
IPS-экран Mi 8 Lite (слева), AMOLED-экран Mi 8 (справа)
Подводить итоги сравнения матриц достаточно сложно. Для человеческого глаза в лабораторных условиях изображение на качественной AMOLED и качественном IPS будут полностью идентичны.
Тем не менее, при длительном использовании именно IPS станет самым надёжным. AMOLED, хотя не раздражает на первый взгляд, может приводить к усталости глаз, а также сильнее подвержен выгоранию. Но только в тех случаях, когда используется некачественный экран с низким разрешением и частотой обновления. При прочих равных разницы в качестве изображения нет.
А вот широкое распространение AMOLED-матриц обусловлено 3 причинами: маркетингом, необходимостью снижения себестоимости за счет массового выпуска и энергопотреблением.
Поэтому, если бы не мода, мы все бы продолжали покупать флагманские смартфоны с IPS. И проблем бы не знали.
Мнение автора может не совпадать с мнением редакции.
(4.57 из 5, оценили: 49)
