Igzo мониторы. Рецепты правильного выбора смартфона: какой экран лучше? Забавные игры производителей

Альтернатива классическим экранам с матрицей IPS - экраны на основе так называемой IGZO-матрицы - впервые были представлены широкой публике в 2012 годы. Новые мониторы были разработаны в недрах японской компании Sharp, поэтому первоначально данными новинками оснащались преимущественно аппараты этого бренда. Однако последнее время все чаще и чаще появляются на свет смартфоны с IGZO-дисплеями, выпущенные китайскими производителями. Из известных моделей смартфонов, которые находятся у всех на слуху, монитор на основе IGZO-матрицы можно встретить на новейшем бюджетнике , выпущенным одноименной китайской компанией.

Давайте мы с вами посмотрим, чем отличаются мониторы на основе матрицы IGZO от традиционных IPS-дисплеев, и имеют ли они какие-либо преимущества перед последними.

Устройство и преимущества дисплеев на основе IGZO

Основным отличием IGZO-матриц от прочих вариантов является материал, из которого они сделаны. Эти матрицы, как и матрицы с применением технологии IPS, работают на основе жидких полупроводников. Однако если IPS-матрицы в подавляющем большинстве случаев построены на основе кристаллов аморфного кремния, то IGZO-матрицы - на основе оксида индия, галлия и цинка. Собственно говоря, немного странная аббревиатура наименования устройства как раз и состоит из первых букв латинских названий перечисленных выше элементов.

Матрица на основе IGZO получилась более тонкой, и соответственно, более прозрачной. Вследствие этого экраны, собранные по новой технологии, являются более яркими. Также они превосходят кремниевые дисплеи по уровню экономичности, так как не нуждаются в чрезмерно интенсивной подсветке. И еще одним преимуществом IGZO-мониторов является повышенная чувствительность сенсора и более быстрый отклик матрицы на прикосновение.

Также небольшой размер полупропроводников из новых материалов позволяет размещать на мониторе большее количество пикселей и выдавать более четкое изображение. Однако увеличение количества пикселей потенциально возможно и в матрицах на основе IPS, и даже в менее продвинутых TN-матрицах.

Новый материал для ЖК-матриц от Sharp превосходит все остальные технологии изготовления экранов. Он идеально подходит для мониторов с разрешением 4К и мобильных устройств формата Ultra HD.

Переворот в сфере производства дисплеев происходит тихо и скромно у всех на виду. Важное нововведение скрывается за загадочной аббревиатурой IGZO, в которой зашифрованы элементы, используемые в новых тонкопленочных транзисторах: оксидиндия, галлия и цинка. Разработанные японским концерном электроники Sharp, IGZO-экраны демонстрируют преимущества в тех областях, где традиционные ЖК-мониторы достигли своих пределов. Речь идет об уровне плотности пикселей и поддержке разрешения Ultra HD. Новые дисплеи уже используются в различных устройствах, начиная со смартфонов (Sharp SH-06Е - 1920×1080 точек/460 ppi), планшетов (например, BungBungame - 2560×1600 точек) и заканчивая ноутбуками (Fujitsu Lifebook UH 90 - 3200×1800 точек). Решения IGZO встречаются ив мониторах и телевизорах, поддерживающих разрешение 4 К (ASUS PQ321QE вверху слева).

Какой это обеспечивает результат, показывает сравнение новейших планшетных ПК. Если открыть в iPad mini (1024×768 точек) и iPad 4 (2048×1536 точек) одну и ту же страницу в Интернете, то шрифт в iPad mini покажется расплывчатым, при уменьшении изображения буквы сливаются друг с другом, в то время как картинка в iPad 4 необычайно четкая. IPad использует не IGZO, а конкурентную технологию LTPS (Low Temperature Poly-Silizium, низкотемпературный поликристаллический кремний). Обе разработки хорошо подходят для высоких разрешений, но IGZO потребляет меньше энергии.

Три транзистора на каждый пиксель

В плоских мониторах тонкопленочные транзисторы скрываются за слоем жидких кристаллов и могут изменять их ориентацию. Благодаря этому они способны управлять каждым пикселем и определять количество света, которое пройдет в указанном месте. На один пиксель необходимо три транзистора, ведь каждый из них представляет собой сочетание трех субпикселей со светофильтрами трех основных цветов - красного, зеленого и синего. Ввиду того что транзисторы TFT непрозрачны, с увеличением плотности пикселей они должны уменьшаться, чтобы сохранить способность дисплея пропускать свет. Но их нельзя уменьшать бесконечно, потому что при этом возникает ток утечки, который приводит к повышенному энергопотреблению). Проблема традиционных транзисторов TFT заключается в используемом материале. В отличие от транзисторов CPU, они состоят не из кристаллического, а из аморфного кремния. Он идеален для массового производства, так как слой TFT-транзисторов можно наносить по всей площади стеклянной подложки без больших затрат. Но в сравнении с кристаллическим кремнием здесь наблюдается колоссальное снижение подвижности электронов (см. слева). Для дисплеев с обычным разрешением это не проблема, ведь транзисторам не нужно выполнять сложные вычисления, а всего лишь переключаться через короткие промежутки времени - каждые 16 мс при частоте 60 Гц.

Транзисторы ТFТ переключаются в тот момент, когда на затвор поступает напряжение. Канал открывается и электроны перемещаются от истока к стоку. В канале из аморфного кремния ввиду низкой подвижности электронов необходимо прилагать сравнительно высокое напряжение, чтобы электроны могли перемещаться по нему. Канал из IGZO, напротив, открывается даже при низком напряжении, благодаря тому что подвижность электронов здесь в пятьдесят раз выше.

IGZO: высокая плотность пикселей

При использовании поликристаллического кремния для получения высокой плотности пикселей (свыше 400 ррО появляется необходимость уменьшения транзисторов. Чем они меньше, тем больше ток утечки, а значит, электроны перемещаются по транзистору даже тогда, когда он выключен. Кроме того, через равные промежутки времени требуется выполнять обновление изображения, так как ток утечки может вызвать случайное переключение. В транзисторе с каналом из IGZO ток утечки в выключенном состоянии практически отсутствует, что не только экономит энергию, потому что необходимость в частом обновлении отпадает, - это еще означает, что устранены преграды на пути к созданию тонкопленочных транзисторов меньших размеров.

IGZO-диcплeи способны даже при отключенных транзисторах ТFТ в течение определенного времени сохранять содержимое экрана. По информации 81югр, теперь есть возможность «безболезненного» снижения частоты с 60 до 25 Гц. Кроме того, IGZO -экраны обрабатывают сенсорные команды точнее, так как обновление изображения создает помехи для сигналов сенсорного ввода. Несмотря на это, остается неясным, когда IGZO появится на массовом рынке. Пока что дисплеи Sharp используются в нишевых продуктах. Другие же производители делают ставку на дорогую технологию LTPS.

Источник: Журнал Chip

Полупроводниковый материал IGZO получил своё название по первым буквам элементов, его составляющих, — индия, галия и цинка (Indium Gallium Zinc Oxide). Этот полупроводник можно использовать в качестве канала связи для прозрачных тонкопленочных транзисторов. Вполне возможно, что в скором будущем IGZO заменит собой кремниевые полупроводники в применении к ЖК-дисплеям. Электроны IGZO в 20-50 раз подвижнее электронов кремния. Это свойство дает возможность в разы уменьшить размеры пикселя и за счет их уплотнения получить более высокое разрешение экрана, чем HD, а также существенно снизить время отклика TFT-экрана. Транзисторам, выполненным по технологии IGZO, не нужно постоянно обновлять свое состояние во время показа статичной картинки, что позволяет снизить влияние интерференции от электронных составляющих дисплея и значительно уменьшить энергопотребление.

Аморфный кремний, который используется в современных дисплеях, является непрозрачным материалом, поэтому пленочные транзисторы, произведенные из него, полупрозрачны, то есть могут пропускать незначительное количество света. Транзисторы, изготовленные из IGZO более прозрачны, что позволяет улучшить качество изображения. К тому же, для воспроизведения картинки на экране требуется менее мощная подсветка, что, в свою очередь, снижает энергопотребление.

Перспективный полупроводник IGZO стал известен довольно давно, однако его потребление в массовом производстве задерживалось, так как многие компании не хотели брать на себя риски неоправданных вложений. В исследовательских лабораториях компании Sharp была проведена колоссальная работа по исследованию данного материала, и именно благодаря этой компании удалось вывести технологию IGZO в массовое производство TFT-панелей.

В поисках инвесторов Sharp демонстрировала свои дисплеи таким производителям электроники, как Lenovo Group, Dell, Hewlett-Packard. Новая технология произвела хорошее впечатление на компанию Apple, которая стала крупнейшим инвестором IGZO. Новая разработка не заставила себя долго ждать: яблочная компания применила технологию IGZO в своих планшетах iPad Air.

Серьёзным конкурентом IGZO можно назвать ещё одну новейшую технологию – LTPS (Low-temperature polycrystalline silicon) – низкотемпературный поликристаллический кремний. Полупроводник LTPS обладает большой скоростью движения электронов, которая превышает показатели IGZO. Дисплеи, изготовленные с применением данной технологии, имеют великолепное качество изображения и экономичное энергопотребление, однако их производство более дорогое и сложное, чем дисплеи с IGZO. Пожалуй, самым ярким на сегодняшний день примером применения LTPS является новый планшет Kindle Fire HDX, имеющий более совершенный дисплей, чем у iPad Air.

Раймонд Сонейра, представляющий компанию DisplayMate, сообщил, что дисплеи в iPad Air, изготовленные с IGZO, используют на 57% меньше энергии, чем его предшественник в iPad 4.Это огромный прорыв в данной отрасли. К слову сказать, дисплей Kindle Fire является ещё более энергоэффективным, имея коэффициент энергопотребления на 30% ниже, чем у Air.

IGZO отстает от LTPS по многим параметрам, но за счет более простого и дешевого производства может составить ему серьезную конкуренцию. Скорее всего, поликристаллический кремний будет применяться в дорогих устройствах высокого класса, а технология IGZO найдет свое применение в обычных смартфонах, планшетах, ноутбуках и так далее.

Через несколько лет, уже совсем скоро, можно будет приобрести, например, монитор для компьютера с дисплеем IGZO, имеющий разрешение Ultra HD, причем стоить он будет как обычный монитор.

Наверняка вы задавались вопросом – каким образом Apple удалось сделать iPad Air таким легким, тонким и компактным? Ответ прост – отчасти это удалось благодаря передовой «дисплейной» технологии IGZO.

IGZO, или оксид индия, галлия и цинка (Indium Gallium Zinc Oxide) - будущее дисплеев высокого разрешения. Технология позволяет уместить на относительно небольшой площади огромное количество пикселей и уменьшить при этом энергопотребление этих пикселей по сравнению с предшествующими технологиями.

Перспективный полупроводниковый материал IGZO, используемый как канал для прозрачных тонкопленочных транзисторов, довольно давно претендовал на практическую реализацию в массовом коммерческом продукте – нужно было, чтобы какая-то компания взяла на себя риски и запустила дисплеи на основе IGZO в массовое производство. Такой компанией, как вы уже догадались, стала Apple, применившая разработку в своем планшете .

IGZO позволил не только произвести прозрачные транзисторы – материал обладает значительно большей (в 35-40 раз) подвижностью электронов, чем у аморфного кремния (a-Si), применяемого для изготовления дисплеев нынешнего поколения.

Аморфный кремний сам по себе непрозрачен, однако можно произвести из него транзистор в виде тончайшей полупрозрачной пленки, который будет пропускать свет. Благодаря большой скорости движения электронов, транзисторы на основе IGZO могут иметь намного меньшие размеры, что позволяет, соответственно, увеличить плотность размещения пикселей и понизить энергопотребление. Транзисторы на основе IGZO обладают намного большей прозрачностью, благодаря чему улучшается качество картинки. Также для отображения картинки на дисплее потребуется подсветка меньшей мощности, что, опять же, приводит к экономии энергии.

У IGZO существует и конкурирующее решение – LTPS (Low-temperature polycrystalline silicon) – низкотемпературная поликремневая технология, еще одна альтернатива аморфному кремнию. LTPS тоже предполагает большую скорость движения электронов и позволяет создавать энергоэффективные дисплеи с великолепным качеством изображения, однако производство LTPS-дисплеев дорогое и сложное.

Один из лучших примеров применения LTPS на практике – новый Kindle Fire HDX: одно из немногих устройств на рынке, имеющих дисплей более совершенный, чем у iPad Air. Если верить словам Раймонда Сонейры из компании DisplayMate, дисплеи iPad Air, использующие технологию IGZO, потребляют на 57 % энергии меньше, чем дисплей прошлогоднего iPad 4 - это огромная разница в рамках смены одного поколения. Как бы то ни было, LTPS-панель, используемая в новом Fire, еще более энергоэффективна – она потребляет на 30 % меньше энергии, чем дисплей iPad Air!

По многим параметрам LTPS превосходит IGZO, однако у IGZO все шансы на победу благодаря низкой цене и невысокой сложности производства. Технология LTPS, вероятнее всего, окажется полезной в дорогих топовых аппаратах и флагманах, тогда как IGZO будут ставить во все остальные смартфоны, планшеты, ноутбуки, мониторы и телевизоры.

Впервые коммерческие продукты на основе IGZO были представлены компанией Sharp, однако вскрытие iPad Air показало, что ЖК-панель планшета произведена компанией LG. Пока очень мало общедоступной информации о производственных мощностях LG, специализирующихся на выпуске продукции с IGZO-полупроводниками, но очевидно, что компания уже приобрела все нужные патенты или каким-то образом скооперировалась с Sharp для налаживания выпуска огромных партий 9.7’’ дисплеев для Apple, выполненных по новой технологии.

Также очевидно, что через год или два мы увидим большой ассортимент IGZO-дисплеев для ноутбуков и стационарных компьютерных мониторов (хотели бы вы приобрести, скажем, 24-дюймовый 4K-монитор по цене среднего современного монитора?).

Последнее время в характеристиках смартфонов все чаще мелькает матрица Sharp IGZO. Данная технология приходит на смену классическим экранам IPS и TN+film, причем не только для дорогих топовых продуктов, но и для дешевых китайских аппаратов.

Например, матрицу Sharp IGZO имеет недавно вышедший «самый дешевый флагман» от китайского стартапа Vernee, который стоит около 200 долларов США, или прошлогодний еще более доступный по цене MEIZU M2 Note.

Поэтому мы решили разобраться, что лучше в итоге для смартфона: IGZO или IPS, или, может быть, столь любимая компанией Samsung технология Super AMOLED? Вообще какие преимущества и недостатки имеет эта сравнительно новая технология от Sharp по сравнению с проверенными временем решениями?

IGZO дисплей: что это такое?

Технология Sharp IGZO основана, как и IPS, на жидких кристаллах. Само название расшифровывается как «Indium gallium zinc oxide», что в переводе означает «оксид индия, галлия и цинка». Этот полупроводниковый материал является хорошей заменой аморфного кремния, который применяется для классических ЖК-экранов.

Главным преимуществом новой технологии является возможность создания недорогих экранов высокой четкости вплоть до 4K UltraHD. Еще в 2014 году Sharp представила на выставке IFA в Берлине дисплей IGZO плотностью пикселей 736 ppi: 2560?1600 точек (WQXGA) при диагонали 4.1 дюйма.

А в апреле прошлого года был показан 5.5-дюймовый экран, изготовленный по этой технологии, с разрешением 2160х3840 пикселей (плотность 806 точек на дюйм). Правда Sony, создавая в том же году первый смартфон с экраном 4K UltraHD (Xperia Z5 Premium), отдала предпочтение старой доброй матрице IPS.

IGZO vs IPS: что лучше?

Если сравнивать матрицы IGZO и более «традиционные» IPS, то применение альтернативного полупроводникового материала позволяет создавать более чувствительные к касанию и в целом точные сенсорные экраны.

Также технология Sharp позволяет снизить время отклика матрицы и уменьшить размер пикселя. Правда последнее не является по нынешним временам ограничением для IPS и даже TN+film.

С токи зрения цветопередачи экраны IGZO особых преимуществ не имеют, хотя ряд экспертов отмечают, что изображения на них выглядят более «цветастыми», приближаясь к матрицам AMOLED, однако при этом естественность цветопередачи не теряется.

Также матрица Sharp IGZO является более тонкой и обладает большей прозрачность. Этот фактор дает возможность делать более яркие экраны и заодно снижать потребление заряда батареи, так как требуется меньшая яркость подсветки дисплея.

Еще одно преимущество матриц IGZO — относительная простота и дешевизна технологии, благодаря чему они и стали все чаще попадаться среди китайских смартфонов. Правда речь идет чаще всего о матрицах с достаточно низкой плотностью пикселей (FullHD 1920×1080 при диагонали 5.5 дюйма).

Немного истории

Технология IGZO обязана своим появлением разработкам японского профессора Хидео Хосоно, который работал в Токийском технологическом институте. В середине 90-х он синтезировал транзисторы из комбинированного полупроводникового материала, который как раз и представлял собой оксид индия, галлия и цинка.

Непосредственно дебют новой технологии производства экранов состоялся осенью 2012 года в Берлине на выставке IFA, где Sharp показала первые матрицы и прототипы устройств на их базе. Правда речь тогда шла об экранах для телевизоров, мониторов, ноутбуков и планшетов.

Позднее были как раз показаны матрицы для смартфонов, причем с каждым годом диагональ IGZO-дисплеев уменьшалась, а плотность пикселей — росла. Первый смартфон с таким экраном был представлен в конце 2012 года, речь идет о модели от самой Sharp под названием Aquos SH930W.

Стоит отметить, что Sharp Aquos SH930W был первым смартфоном с экраном FullHD, который был официально представлен в России. Аппарат обладал флагманскими характеристиками и стоил тоже весьма «зубасто» по тем временам: 21,900 рублей.