За всю историю персональных компьютеров они существенно менялись: сначала это были большие «гробы» под столом, потом появились ноутбуки и планшеты, а сейчас мы в карманах носим смартфоны, производительность которых вызвала бы зависть у пользователей ПК лет десять-пятнадцать назад. Не стояли на месте и мониторы: сначала это были большие «пушки» — ЭЛТ-мониторы, где изображение получалось при попадании потока заряженных частиц на люминофор, которым было покрыто стекло. При этом кинетическая энергия частиц преобразовывалось в свечение, и мы видели картинку. Такие мониторы имели как плюсы, так и минусы. Основным плюсом была плавность при выводе динамических сцен, а также поддержка высоких (даже на сегодняшний день) разрешений — до 2048х1536: сейчас самым массовым разрешением остается 1920x1080, где число пикселей в полтора раза меньше. Однако минусы в данном случае перевесили плюсы: во-первых, картинка мерцала: для того, чтобы люминофор продолжал светиться, его нужно было постоянно бомбардировать частицами, с частотой 50-75 Гц — и именно с такой частотой такие мониторы и мерцали, что вызывало усталость глаз. Вторая проблема — качество картинки: контрастность была невысока, цвета тоже оставляли желать лучшего. Ну и третья проблема — габариты: монитор занимал на столе едва ли не больше места, чем системный блок. И если для ПК это не так критично, то для ноутбуков, которые в 90-ых стали становиться все более массовыми, нужна была тонкая замена: тогда в них использовали пассивные матрицы, которые в лучшем случае выдавали 4 цвета и проигрывали в качестве картинки даже ЭЛТ-мониторам. В общем, нужно было переходить на что-то другое, и новый тип дисплеев назвали LCD.
LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллический дисплей, ЖК-дисплей) на самом деле не такое новое явление — жидкие кристаллы были открыты еще в 1888 году, и их особенностью стало то, что они обладали одновременно свойствами и жидкости (текучесть), и кристаллов (анизотропия, в данном случае это возможность менять ориентацию молекул под действием электрического поля). Первые монохромные ЖК-дисплеи стали появляться в 1970-ых годах, а первый цветной дисплей представила Sony в 1987 году — он имел диагональ всего 3 дюйма, но первый шаг уже был сделан. Сейчас LCD являются самыми массовыми дисплеями — OLED только-только начал захватывать рынок.
Посмотрим, как устроен такой дисплей. У LCD самым первым уровнем можно считать лампу подсветки, так как отраженного света не хватает для обеспечения нужной яркости изображения. После этого свет проходит через поляризационный фильтр, который оставляет только те волны, которые имеют определенную поляризацию (грубо говоря — колеблются в нужном положении). После этого поляризованный свет проходит через прозрачный слой с управляющими транзисторами и попадает на молекулы жидкого кристалла. Они же, в свою очередь, под воздействием электрического поля от управляющих транзисторов повернуты так, чтобы управлять интенсивностью поляризованного света, который после этого попадает на субпиксели определенного цвета (красного, синего или зеленого), и в зависимости от поляризации проходит или не проходит через каждый из них (или проходит частично, если слой ЖК уменьшил интенсивность):
С устройством LCD-дисплеев разобрались, теперь давайте перейдем к OLED и после чего сравним их.
История и устройство OLED-дисплеев
OLED (органический светодиод, organic light-emitting diode) намного моложе жидких кристаллов: впервые люминисценцию в органических материалах наблюдал Андре Бернаносе в Университете Нэнси в 1950-ых годах. Первый OLED-дислпей появился приблизительно в то же время, когда и цветной LCD — в 1987 году, однако активно использовать такие дисплеи стали лишь последние 5 лет назад — до этого их производство было очень дорогим, а сами матрицы были очень недолговечны.
Посмотрим, как такие дисплеи работают. Между катодом (1) и анодом (5) находится два полимерных слоя — эмиссионный (2) и проводящий (4). При подаче на электроды напряжения эмиссионный слой получает отрицательный заряд (электроны), а проводящий — положительный (дырки). Под действием электростатических сил дырки и электроны движутся навстречу друг другу и при встрече рекомбинируют — то есть исчезают с выделением энергии, которая в данном случае выглядит как излучение фотонов в области видимого света (3) — и мы видим картинку:
Сравнение IPS и OLED — что все же лучше?
Из всего класса LCD-дисплеев имеет смысл выбрать IPS — он является самым технологичным из них. Давайте теперь посмотрим, что он может противопоставить OLED:
- Углы обзора: у обоих типов дисплеев они составляют практически 180 градусов по всем направлениям, но у IPS при отклонении падает яркость, и на темных участках могут появиться паразитные оттенки (так называемый glow-эффект) — на OLED же яркость не падает, а также не меняются цвета.
- Цветовой охват: у хороших IPS-матриц он сравним с общепринятым стандартом sRGB. У OLED же естественный цветовой охват существенно шире sRGB и доходит до Adobe RGB, что приводит к неестественным цветам при просмотре обычных картинок. Однако многие производители создают для своих OLED-матриц профили, которые «поджимают» цвета до границ sRGB.
- Контрастность: у IPS она редко превышает 1500:1, что вкупе с частым наличием засветов делает черный цвет скорее темно-серым с видимыми участками повышенной яркости. У OLED же черный цвет получается отключением напряжения для нужного пикселя, поэтому тут черный выглядит как должен, а контрастность в теории бесконечность (на практике — свыше 50000:1). Ну и разумеется так как светятся сами пиксели — никаких паразитных засветов нет.
- Возможное мерцание подсветки: у IPS все зависит от производителя, но чисто технически для работы IPS-дисплеев регулировать подсветку с помощью ШИМ абсолютно не обязательно, что мы и видим в дорогих IPS-мониторах, которые не мерцают на всем диапазоне яркости. У OLED же никакой подсветки нет, горят только сами пиксели, так что единственный способ снизить яркость — это воспользоваться ШИМ. Частота мерцания выбрана на уровне 240 Гц (в матрицах от Samsung, который является лидером в производстве OLED) — оно абсолютно не заметно для мозга, но вот глаза от этого могут быстрее уставать.
- Время отклика: в лучших IPS-дисплеях оно составляет 4-6 мс, что серьезно хуже, чем у OLED, где оно зачастую меньше 0.1 мс. Так что динамические сцены на OLED выглядят куда более четче.
- Долговечность: IPS-мониторы не ухудшают своих качеств со временем, органические же светодиоды подвержены выгоранию, что приводит к появлению остаточного изображения (когда при выводе новой картинки под ней видна старая), и к общему ухудшению качества изображения (так как светодиоды выгорают неравномерно — первыми «сдаются» синие, потому что для получения от них той же яркости, что и от красных и зеленых, на них нужно подавать большее напряжение).
- Вывод изображения: IPS-дисплеи имеют квадратные пиксели, и все ОС заточены именно под вывод картинки на них (к примеру, шрифты на Windows сглаживаются так, чтобы выглядеть четко именно на квадратных пикселях). В случае же OLED на один квадратный пиксель приходится дробная часть субпикселей (или можно считать OLED-пиксель ромбическим) — это так называемый PenTile, из-за которого границы объектов на экране (и особенно шрифты) выглядят нечетко. Частично проблему решает увеличение плотности пикселей, но все же при одинаковой плотности пикселей картинка на LCD-мониторе будет четче.
- Яркость: у IPS в теории она может быть любой, все зависит от подсветки. У OLED же единственный способ регулировки яркости — это подача на светодиоды большего напряжения — а это, в свою очередь, приведет и к снижению времени жизни светодиодов, и к увеличению времени отклика, поэтому у IPS-дисплеев яркость обычно выше.
- Экономичность: у IPS подсветка горит всегда, и поэтому без разницы, что вы выводите на дисплей — потребление энергии будет практически одинаковым. У OLED же при выводе черного цвета пиксель не горит, а значит и энергию не тратит. Поэтому чем больше черного на дисплее — тем он экономичнее, так что при использовании темных тем оформления устройства с OLED-дисплеем проживет дольше, чем аналогичное устройство с IPS.
- Стоимость: сейчас не составляет труда найти FHD IPS монитор дешевле 10 тысяч рублей. Цена же на OLED-мониторы от 100 тысяч рублей только начинается.
Что же в итоге? А в итоге, как обычно, победителя нет: OLED, безусловно, хорош, но имеет достаточно много «детских» болезней: это и выгорание пикселей, и мерцание подсветки, и не самая высокая яркость. Разумеется, в будущем это будет исправлено: найдут улучшенные полимерные материалы, которые будут выдерживать большие напряжения, что позволит и яркость поднять, и от выгорания избавиться (вернее — отодвинуть его начало на большой срок, чтобы потребитель сменил устройство быстрее, чем заметил выгорание). Также скорее всего в будущем увеличат частоту мерцания — даже если ее сделают 480 Гц, то есть в два раза выше, это уберет негативный эффект от мерцания для подавляющего большинства людей, кроме самых чувствительных.
Что касается IPS, то тут он выступает хорошим середнячком: от детских болезней давно избавились, большинство характеристик достаточны для обычных пользователей, да и цена снизилась настолько, что позволить себе устройство с таким типом дисплея может практически любой. Так что пока IPS и OLED выступают на равных, но вот если первый развиваться дальше уже не будет, то у OLED есть светлое будущее.
