Какой тип матрицы монитора лучше? Тип матрицы монитора AH-IPS
TFT и IPS матрицы: особенности, преимущества и недостатки
В современном мире мы регулярно сталкиваемся с дисплеями телефонов, планшетов, мониторами ПК и телевизоров. Технологии производства жидкокристаллических матриц не стоят на месте, связи с чем у многих людей возникает вопрос, что лучше выбрать TFT или IPS?
Для того чтобы полностью ответить на этот вопрос, необходимо тщательно разобраться в различиях обеих матриц, выделить их особенности, преимущества и недостатки. Зная все эти тонкости, вы с легкостью сможете подобрать устройство, дисплей которого будет полностью отвечать вашим требованиям. В этом вам поможет наша статья.
TFT матрицы
Thin Film Transistor (TFT) – это система производства жидкокристаллических дисплеев, в основе которой лежит активная матрица из тонкопленочных транзисторов. При подаче напряжения на такую матрицу, кристаллы поворачиваются друг к другу, что приводит к образованию черного цвета. Отключение электричества дает противоположный результат — кристаллы образовывают белый цвет. Изменения подаваемого напряжения позволяет формировать любой цвет на каждом отдельно взятом пикселе.
Главным преимуществом TFT дисплеев является относительно невысокая цена производства, в сравнении с современными аналогами. Кроме того, такие матрицы обладают отличной яркостью и временем отклика. Благодаря чему, искажения при просмотре динамических сцен незаметны. Дисплеи, изготовленные по технологии TFT, чаще всего используются в бюджетных телевизорах и мониторах.
Недостатки TFT дисплеев:
- низкая цветопередача. Технология имеет ограничение в 6 бит на один канал;
- спиральное расположение кристаллов негативно сказывается на контрастности изображение;
- качество изображения заметно снижается при изменении угла обзора;
- высокая вероятность появления «битых» пикселей;
- относительно низкое энергопотребление.
Заметнее всего недостатки TFT матриц сказываются при работе с черным цветом. Он может искажаться до серого, или же наоборот, быть чересчур контрастным.
IPS матрицы
Матрица IPS является усовершенствованным продолжением дисплеев, разработанных по технологии TFT. Главным различием между этими матрицами является то, что в TFT жидкие кристаллы расположены по спирали, а в IPS кристаллы лежат в одной плоскости параллельно друг другу. Кроме того, при отсутствии электричества они не поворачиваются, что положительно сказалось на отображении черного цвета.
Преимущества IPS матриц:
- углы обзора, при которых качество изображения не снижается, увеличены до 178 градусов;
- улучшенная цветопередача. Количество данных, передаваемых на каждый канал увеличено до 8 бит;
- существенно улучшенная контрастность;
- снижено энергопотребление;
- низкая вероятность появления «битых» или выгоревших пикселей.
Изображение на IPS матрице выглядит более живим и насыщенным, но это не означает, что эта технология лишена недостатков. В сравнении с предшественником у IPS значительно снижена яркость изображения. Также, вследствие изменения управляющих электродов, пострадал такой показатель, как время отклика матрицы. Последним, но не менее значимым недостатком, является относительно высокая цена на устройства, в которых используются IPS дисплеи. Как правило, они на 10-20% дороже аналогичных с TFT матрицей.
Что выбрать: TFT или IPS?
Стоит понимать, что TFT и IPS матрицы, несмотря на существенные различия в качестве изображения, технологии очень похожие. Они обе созданы на основе активных матриц и используют одинаковые по структуре жидкие кристаллы. Многие современные производители отдают свое предпочтение IPS матрицам. Во многом благодаря тому, что они могут составить более достойную конкуренцию плазменным матрицам и имеют весомые перспективы в будущем. Тем не менее TFT матрицы также развиваются. Сейчас на рынке можно встретить TFT-TN и TFT-HD дисплеи. Они практически не уступают в качестве изображения IPS матрицам, но при этом имеет более доступную стоимость. Но на данный момент устройств с такими мониторами не так много.
Если для вас важно качество изображения и вы готовы незначительно доплатить, то устройство с IPS дисплеем является оптимальным выбором.
LTPS (низкотемпературная поликремневая) технология - это новейший производственный процесс изготовления TFT ЖКИ. В этой технологии используется лазерный отжиг, который позволяет производить кристаллизацию кремниевой пленки при температуре менее 400°C.
Поликристаллический кремний - материал на основе кремния, который содержит множество кристаллов кремния размером от 0.1 до нескольких микрон. При производстве полупроводников поликристаллический кремний обычно изготавливается при помощи LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition - химическое осаждение при низком давлении из газообразной фазы), а затем отжигается при температуре более 900 C. Это так называемый SPC (Solid Phase Crystallization - кристаллизация твердой фазы) метод. Очевидно, что такой метод не может быть применен при производстве индикаторных панелей, так как температура плавления стекла порядка 650 C. Поэтому LTPS технология - новая технология, предназначенная для производства ЖКИ панелей.
На приведенном ниже рисунке показаны структуры однокристального, аморфного и поликристаллического кремния.
Теперь рассмотрим несколько методов формирования LTPS пленки на стеклянной или пластиковой подложке, которые используются в настоящее время:
1. MIC (Metal Induced Crystallization - кристаллизация, вызываемая металлом): Это разновидность SPC метода, но, по сравнению с обычным SPC методом, он позволяет получить поликристаллический кремний при более низкой температуре (приблизительно 500 - 600 C). Достигается это за счет металлизации пленки перед отжигом. Металл позволяет снизить энергию, необходимую для активизации процесса кристаллизации.
2. Cat-CVD: При этом методе осаждается уже поликристаллическая пленка, которая в дальнейшем не подвергается термической обработке (отжигу). В настоящее время уже имеется возможность выполнять осаждение при температуре ниже 300C. Однако, механизм выращивания при каталитическом взаимодействии приводит к растрескиванию смеси SiH4-H2.
3. Лазерный отжиг: Это - самый популярный метод, используемый в настоящее время. В качестве источника энергии используется эксимерный лазер. Он нагревает и расплавляет a-Si с низким содержанием водорода. После этого кремний повторно кристаллизуется в виде поликристаллической пленки.
Подготовка LTPS пленки очевидно более сложна, чем a-Si пленки, но LTPS TFT имеют в 100 раз большую надежность, чем тонкопленочные транзисторы, изготовленные по a-Si технологии, а кроме того LTPS технология позволяет на стеклянной подложке изготавливать в едином цикле и КМОП интегральные схемы. p-Si технология имеет следующие основные преимущества по сравнению с a-Si технологией:
1. Обеспечивает возможность изготовления на стеклянной подложке в едином технологическом цикле интегральные схемы драйверов, что позволяет уменьшить необходимое количество периферийных устройств и стоимость.
2. Более высокий апертурный коэффициент: более высокая подвижность носителей означает, что можно обеспечить требуемое время заряда пикселя при помощи меньшего тонкопленочного транзистора. Это ведет к тому, что большая площадь элемента может быть задействована под область пропускания света.
3. Носитель для OLED: Более высокая подвижность носителей означает, что тока питания вполне достаточно для управления OLED приборами.
4. Компактность модуля: За счет наличия встроенного драйвера требуется меньшая площадь печатной платы для схемы управления.
Характеристики получаемых таким образом TFT ЖКИ будут рассмотрены ниже, а пока рассмотрим основные аспекты LTPS технологии.
Лазерный отжиг
При лазерном отжиге кристаллизация a-Si пленки происходит уже при температуре менее 400°C. На рисунке показана структура a-Si до лазерного отжига и структура p-Si, полученная уже после лазерного отжига.
Подвижность электронов
Подвижность электронов в тонкопленочных транзисторах (TFT), изготовленных по технологи LTPS достигает ~200 см 2 /В*s, что намного выше, чем у транзисторов a-Si технологии (всего ~0.5 см2/В*s). Повышенная подвижность электронов позволяет увеличить степень интеграции формируемой на подложке ЖКИ интегральной схемы, а так же уменьшить размеры самого тонкопленочного транзистора.
Приведенный ниже рисунок упрощенно показывает к чему приводит повышенная подвижность электронов.
Апертурный коэффициент
Апертурный коэффициент - это отношение полезной площади ячейки к ее полной площади. Так как тонкопленочный транзистор LTPS ЖКИ имеет намного меньший размер, чем транзистор ЖКИ, изготовленного по a-Si технологии, то полезная площадь ячейки, а, следовательно, и апертурный коэффициент, такого ЖКИ будет выше. Как известно, при всех равных параметрах яркость ячейки с большим апертурным коэффициентом будет больше!
На приведенном ниже рисунке можно видеть, что эффективная площадь LTPS TFT больше, чем у тонкопленочного транзистора, изготовленного по a-Si технологии.
Встроенные драйверы
LTPS технология позволяет в едином цикле формировать непосредственно на подложке ЖКИ и интегральные схемы драйверов. Это позволяет существенно снизить количество необходимых внешних контактов и уменьшить размеры самой подложки. Это ведет к тому, что требуемая надежность устройства может быть достигнута при меньших затратах, а следовательно стоимость всего изделия также будет ниже.
На приведенном ниже рисунке упрощенно показаны ЖКИ, изготовленный по a-Si технологии и ЖКИ с интегрированным драйвером, изготовленный по LTPS технологии,. Как видно, количество контактов и площадь подложки у первого намного больше.
Характеристики LTPS технологии:
- Более высокая реакция электронов
- Меньшее количество соединений и элементов
- Низкое потребление
- Возможность интеграции на подложке интегральных схем драйверов
Производство LTPS TFT ЖКИ
На приведенном ниже рисунке показана структурная схема производства LTPS TFT ЖКИ.
Цветные ЖК-дисплеи делятся на два вида: активные и пассивные. - это «STN» (Super Twisted Nematic). Здесь «nematic» обозначает тип используемых жидких кристаллов: молекулам нематических кристаллов присущи наличие ориентационного и отсутствие позиционного порядка. Технология же «twisted nematic» (скрученных кристаллов) позволяет улучшить контрастность изображения.
Основной принцип работы STN: изображение формируется строка за строкой за счет последовательного подвода управляющего напряжения на отдельные ячейки, который делает их прозрачными.
STN-дисплеи - имеют худшие характеристики по сравнению с TFT: как правило, они имеют меньшее разрешение, и могут отображать значительно меньшее количество цветов. Серьезным недостатком STN-матриц является и маленький угол обзора экрана - на него лучше смотреть под определенным углом, тогда цвета будут казаться четкими. На ярком солнечном свете такие экраны "слепнут"- информация на дисплее становится плохо различимой
Однако STN-дисплеи примерно в три раза дешевле TFT-аналогов, поэтому они активно используются производителями телефонов в моделях бюджетной ценовой категории, например: , .
На графике приведено сравнение пропускания от напряжения на электродах ЖК дисплеев на основе типичного скрученного нематика (TN) и нематика с суперскручиванием (STN). (Собственно, увеличение угла закручивания эквивалентно увеличению мультиплексированию). Точки на графике V90 и V10 характеризуют напряжения при которых пропускание света составляет 90 % и 10 %, соответственно.
На рисунке видно, что крутизна характеристики STN-дисплея выше чем у TN, что позволяет первый тип дисплея выполнить с большим уровнем мультиплексирования. (супернематики были разработаны прежде всего для преодоления проблемы сложности увеличения уровня мультиплексирования TN дисплеев.)
Мультиплексное отношение эквивалентно числу строк, которое может быть отображено одновременно. Например, дисплей с мультиплексным отношением 400 до 400 строк информации может отображать одновременно.
Пассивная матрица
Этот тип матриц называется пассивным, поскольку он не способен достаточно быстро отображать информацию: из-за большой электрической емкости ячеек напряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтому картинка обновляется медленно.
Пассивная матрица образована наложением слоев горизонтальных и вертикальных контактных полос. Ток подается на вертикальную и горизонтальную полоску, при этом задаются координаты. Там, где эти полоски скрещиваются, кристаллы изменяют структуру, и в соответствующем месте экрана появляется точка.
В зависимости от силы тока, кристаллы искажаются в большей или меньшей степени, пропуская, соответственно, больше или меньше света. В цветных дисплеях они еще и поляризуют свет. При поляризации из белого света электролюминесцентной лампы задней подсветки в нужных пропорциях «вырезаются» те или иные цветные составляющие, что в итоге и определяет цвет точки экрана. На принципе пассивной матрицы основана технология .
Модификация технологии . CSTN (Color Super Twist Nematic) - это технология на основе, которой делают дисплеи для портативных устройств. В дисплеях выполненных по технологии CSTN на каждый из пикселей приходится три отдельных пикселя разного цвета (Красный, Зеленый и Синий). Каждый пиксель управляется индивидуально чипом графического контролера. Фактически дисплей CSTN с разрешением 320 х 240 пикселей содержит 960 х 240 индивидуальных цветовых пикселей.
Первые CSTN-дисплеи имели большое время отклика и страдали от наводок. В настоящее же время дисплеи на базе CSTN-матриц предоставляют время отклика 100мс, широкий угол видимости (140 градусов) и высококачественные цвета, почти не уступающие TFT экранам по сочности.
Модификация технологии - FSTN (Film Super Twisted Nematic). Матрица с пленочной компенсацией, которая позволяет улучшить угол обзора. От STN-матриц технология отличается только тем, что у FSTN-матриц с внешней стороны есть специальная пленка, которая позволяет компенсировать цветовые сдвиги от синего на зеленый до черного на белый.
Если более подробно, то FSTN – суперскрученный нематик с пленочной компенсацией. ЖКИ с дополнительной пленкой, добавленной к внешней стороне ячейки для компенсации цветовых сдвигов от синего на зеленый до черного на белый. Пленка сделана из полимера с двойной рефракцией для исключения возможности интерференции цветов. В результате происходит замедление компенсации.
Пленка (верхний слой на рисунке) размещена на дисплее под или над верхним поляризатором. Некоторые системы пленочной компенсации используют две пленки, одна на тыльной стороне, которая служит как коллиматор, и одна на фронтальной стороне, которая служит как дисперсионная пленка, что позволяет расширить угол обзора. Пленочная компенсация улучшает угол обзора, но не улучшает быстродействие. FSTN - все стандартные STN-дисплеи с полимерной пленкой, приложенной к стеклу как компенсирующий слой вместо второй ячейки как у DSTN-дисплеев. Для этой технологии характерно более простое и более эффективное по стоимости получение преобладания черного над белым в изображении.
DSTN (Dual Super Twisted Nematic). Каждая ячейка этой матрицы состоит из двух ячеек STN. Отличительной особенностью матрицы является то, что все ее поле разбивается на несколько независимых полей матрицы, каждое из которых управляется отдельно.
Активная матрица
Активные матрицы обозначают аббревиатурой TFT (Thin Film Transistors) или AM (Active Matrix). В таких матрицах под поверхностью экрана располагается слой тонкопленочных транзисторов, полупроводников, каждый из которых управляет одной точкой экрана. Таким образом, в цветном дисплее телефона их количество может достигать нескольких десятков, а то и сотен тысяч.
Основной принцип работы матрицы заключается в управлении интенсивностью светового потока с помощью его поляризации. Изменение вектора поляризации осуществляют жидкие кристаллы в зависимости от приложенного к ним электрического поля.
На один пиксель приходится по три транзистора, каждый из которых соответствует одному из трех основных цветов - красному, зеленому или синему, и конденсатор, поддерживающий необходимое напряжение. Такой способ управления позволяет существенно ускорить работу дисплея, хотя и это не панацея - при воспроизведении видеоролика изображение может быть слегка «размытым», поскольку сами кристаллы не будут успевать поворачи-ваться с нужной быстротой.
Случается, что транзистор выходит из строя. Подобный дефект легко заметить невооруженным взглядом - точка экрана постоянно светится яркой «звездой» на фоне других или не светится вообще. Поэтому при покупке мобилки не поленитесь включить ее и внимательно присмотритесь к дисплею и, если заметите «битые» элементы, вовремя поменяйте аппарат.
TFT (thin film transistor) — тип жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами, то есть TFT - тонкоплёночный транзистор. По сравнению с обычной, пассивной жидкокристалической матрицей, с помощью активной матрицы, управляемой тонкоплёночными транзисторами, удаётся значительно повысить быстродействие дисплея, а также повысить контрастность и чёткость изображения.
Устройство TFT-панели: жидкокристалическая матрица с разделителями (8); управляющая пластина (5,6 — горизонтальные и вертикальные управляющие шины; 9 — тонкоплёночные транзисторы; 11 — задние электроды); 10 — фронтальный электрод; 1 — стеклянные пластины; 2,3 — горизонтальный и вертикальный поляризаторы; 4 — RGB-светофильтр; 7 — слои прочного полимера; желтая стрелка — свет внешнeго источника.
TFD (Thin Film Diode) - технология производства жидкокристаллических дисплеев с использованием тонкопленочных диодов. Она аналогична технологии TFT, но здесь транзисторы заменены тонкопленочными управляющими диодами. Основной особенностью таких дисплеев является пониженное энергопотребление.
LTPS (Low Temperature Poly Silicon) - технология производства LCD TFT-дисплеев с использованием низкотемпературного поликристаллического кремния. Данная технология обеспечивает повышенную яркость индикатора изображения и пониженное энергопотребление.
UFB (Ultra Fine and Bright) - собственная технология Samsung, основанная на использовании пассивной матрицы. Такие экраны обладают повышенной яркостью и контрастностью, при этом потребляемая мощность снижена по сравнению с традиционными LCD. Дисплеи UFB, способные отображать 262 тысячи цветов, обладают контрастностью 100:1, яркостью 150 кд/кв. м, при этом потребляют не более 3 мВт. Вдобавок производство нового дисплея, по заверению разработчиков, обходится дешевле.
OLED (Organic Light Emitting Diodes) - электролюминесцентные дисплеи на органических светоизлучающих полупроводниках. Главное отличие - не нужны лампы подсветки, в новых дисплеях светятся непосредственно элементы поверхности. И светятся существенно ярче, чем экраны на ЖК (100000 кд/кв. м). При этом энергопотребление ниже, цветопередача лучше, контрастность выше (300:1), угол обзора больше (до 180 градусов), цветовой охват шире. В отличие от обычного ЖК-дисплея органика способна реагировать в 100–1000 раз быстрее. Толщина дисплея не превышает 1 мм (с учетом защитного стекла 2 мм), масса исчисляется граммами. Немаловажным параметром считается и диапазон рабочих температур: от -30 до +60 градусов. Из недостатков можно отметить только относительно низкое время жизни (порядка 5–8 тысяч часов), впрочем, для телефона этого вполне достаточно. Как устроены органические экраны? Когда-то изобретатели люминесцентных диодов обнаружили, что если совместить два слоя определенных органических материалов и в какой-либо точке пропустить через них электрический ток, то в этом месте появится свечение. При этом используя разные материалы и светофильтры, можно получать разные цвета. Существующие модели аналогично ЖК разделяются по типу управляющей матрицы. Есть OLED с пассивными и с активными матрицами. Принцип работы матриц такой же, но вместо слоя жидких кристаллов используется слой органических полупроводников.
Если сравнивать современные OLED-дисплеи и старые добрые LCD-экраны - сравнение будет явно не в пользу последних: ЖК-дисплеи работают уже на пределе своих возможностей, скорость смены кадров на экране невысока, а потребляемая мощность - напротив, оставляет желать меньшего. На цветных ЖК-экранах тяжело что-то разглядеть при солнечном свете, они весьма хрупкие.
Конечно, дисплеи с активными матрицами (LCD TFT) более яркие и контрастные, чем аналогичные дисплеи с пассивными матрицами, но они сложнее в производстве, дороже, и используются преимущественно в дорогих аппаратах.
Технология же органических дисплеев лишена практически всех недостатков, характерных для ЖК-дисплеев, и обеспечивает гораздо лучшие характеристики изображения. OLED-дисплей - Физически органический электролюминесцентный дисплей представляет собой цельное устройство, состоящее из нескольких очень тонких органических пленок, заключенных между двумя проводниками. Подача на эти проводники небольшого напряжения (порядка 2-8 вольт) и заставляет дисплей излучать свет. Основу OLED-матрицы составляют полимерные материалы, их постоянное совершенствование в немалой степени способствует улучшению дисплеев и развитию технологий изготовления матрицы. В настоящее время в основном развиваются две технологии, показавшие наибольшую эффективность. Различаются они используемыми органическими материалами, это полимеры (PLED) и микромолекулы (sm-OLED). Рассматривать их подробно не будем, поскольку для пользователя телефона это не имеет принципиального значения, да и производитель весьма редко в спецификациях телефона указывает технические нюансы изготовления дисплея. Что ж хорошего есть в OLED-дисплеях? Во-первых, это высокая яркость (до 100 тыс. кд/м2) и контрастность (до 300:1), что, по идее, должно обеспечивать читаемость дисплея в любых условиях. Далее идет компактность и легкость, толщина дисплея не превышает 1 мм (с учетом защитного стекла 2 мм), масса исчисляется граммами. Немаловажным параметром считается и диапазон рабочих температур. И в лютую зиму (до минус 30 градусов Цельсия), так и летом на пляже (до плюс 60) OLED-дисплей оказывается работоспособен. Отличаются OLED-дисплеи приличной механической прочностью, и даже… гибкостью. Впрочем, использование гибких подложек уже выделилось в отдельное направление FOLED. Ну и, наконец, в отличие от существующих TFT и STN дисплеев, OLED-дисплеи потребляют заметно меньше энергии. По аналогии с другими дисплеями здесь также возможно использование пассивной или активной матрицы. Чаще всего OLED-дисплеи используются в качестве внешних (или вспомогательных) дисплеев, поскольку делать основной дисплей телефона на основе OLED-технологии, по меньшей мере, дорого. По этой же причине эти дисплеи обычно ограничены воспроизведением 256 цветов. Например, такой дисплей с разрешением 94 х 94 пикселя используется в LG G7030, у Samsung SGH-E700 разрешение чуть поменьше (96 х 64 пикселя). В целом такие дисплеи смотрятся очень неплохо, обеспечивая яркую и читаемую картинку, но, к сожалению, на солнце рассмотреть что-либо на этом дисплее невозможно.
MEMS (Micro-Electro Mechanical Systems) - технология микроэлектромеханических систем.
С ростом популярности развлекательных функций, в том числе и встроенных фотокамер с высокой разрешающей способностью, у мобильных телефонов обнаружился весьма серьёзный недостаток - высокое энергопотребление жидкокристаллических дисплеев. К тому же, с массовым распространением моды на камеры, мультимедийные плееры и мобильные игры, ЖК-экраны современных телефонов стали больше и ярче, и при этом они всё дольше остаются включёнными, что, в итоге, приводит к быстрой разрядке батареи. Еще один минус TFT-экранов - потеря «читабельности» отображаемой ими информации в условиях яркого солнечного света, что зачастую делает использование телефона на улице в солнечный день крайне неудобным.
Благодаря MEMS, а точнее, построенной на основе микроэлектромеханических систем инженерами компании Iridigm технологии iMoD (Interferometric Modulator - интерференционный модулятор), «слепнущие» на солнце и «гаснущие» в целях экономии заряда батареи дисплеи мобильных телефонов могут через какое-то время уйти в прошлое.
Принцип работы iMoD-дисплея заключается в том, что цветное изображение формируется благодаря интерференции световых волн, аналогично тому, как дневной свет приобретает определённый оттенок в покрытых пыльцой крыльях бабочки. Каждый пиксель iMoD представляет собой микромеханическую систему, состоящую из прозрачной плёнки и зеркальной мембраны, между которыми остаётся свободное воздушное пространство. Между световыми волнами, отразившиеся от плёнки, и волнами, прошедшими сквозь неё, а затем отразившимися от мембраны, возникает интерференция. В результате этого появляется излучение определенного цвета, который может меняться от красного до синего, в зависимости от величины зазора.
Структура интерференционного дисплея iMoD
Дисплеи, построенные на основе этой технологии, сохраняют «читабельность» при любом освещении. Они обладают в разы меньшим по сравнению со своими жидкокристаллическими конкурентами энергопотреблением, поскольку не требуют подсветки, и энергия в них тратится лишь на перевод пикселя из одного состояния в другое. Также нельзя не отметить их малую толщину - находку для производителей мобильных телефонов, для которых проблема экономии места крайне существенна, особенно в свете набирающих популярность ультратонких моделей.
Существует всего два принципиальных типа матриц экранов, используемых в современных смартфонах – LCD и OLED. Однако количество подтипов, маркетинговых терминов и технологий, которые используются в их производстве и/или маркировки, способно сбить с толку даже специалиста в области электроники. Все эти AMOLED, P-OLED, TN, OGS, In-Cell, TFT и прочие заумные аббревиатуры не каждому дают понять, что за зверь перед ним. Одним из таких непонятных терминов является GFF.
GFF дисплей – это не тип матрицы экрана, а аббревиатура, обозначающая технологию, используемую при изготовлении цельного модуля дисплея. Расшифровывается она как Glass to Film to Film, то есть буквально, «стекло к пленке к пленке». Как можно понять из перевода, это метод склейки матрицы экрана с сенсором и защитным стеклом посредством двух пленок в единую деталь.
Технология GFF имеет общие черты с . В частности, экранный модуль, произведенный с ее использованием, является единой деталью, не подлежащей разделению на LCD/OLED матрицу и сенсор без спецоборудования. Однако «анатомия» GFF экранов отличается, а сами они проще в производстве, чем OGS.
Как устроен GFF экран в смартфоне
Любой сенсорный экран содержит три ключевых компонента: матрицу, формирующую изображение, сенсор, регистрирующий касания, и защитное покрытие, предохраняющее эти два элемента от повреждений. Матрицы в смартфонах сейчас используются двух типов (см. в начале), сенсоры – проекционно-емкостные, а для их защиты применяется закаленное стекло (Corning Gorilla Glass, Asahi DragonTail или другое).
GFF дисплей может быть построен как на базе LCD (IPS, VA или TN) матрицы, так и OLED. Однако первый вариант более распространен, так как производители светодиодных панелей предпочитают встраивать сенсорную сетку прямо на них. Поверх матрицы GFF экрана наносится слой прозрачного клея LOCA или специальная липкая пленка OCA, а к ней клеится еще одна пленка с нанесенной прозрачной сенсорной сеткой. Следующий слой этого «бутерброда» – OCA/LOCA, с помощью которого прикреплено стекло дисплейного модуля.
Схема склеивания деталей GFF экрана
Точный перечень аппаратов с GFF сложно, так как их очень много. Но можно с уверенностью сказать, что большинство доступных смартфонов Xiaomi, Huawei, Meizu (и других крупных китайских производителей), оснащенных экранами без воздушной прослойки, оборудованы именно GFF дисплеями. OGS остается уделом топовых устройств, оснащенных LCD IPS матрицами, таких как iPhone 8 или HTC U12+.
Вариант GFF с разделенными пленкой слоями сенсорных электродов осей X и Y (красные и синие)
Особенности экранов GFF и отличия от OGS
Использование GFF модулей позволяет оборудовать смартфон хорошей матрицей, при этом сохраняя приемлемую цену. Ведь склеить между собой IPS панель, сенсорную пленку и защитное стекло гораздо проще и дешевле, чем интегрировать сенсорные электроды прямо на матрицу, поверх пикселей или между ними, как в случае OGS. Поэтому сейчас большинство недорогих смартфонов, экраны которых обозначаются как OGS, на самом деле оснащаются именно произведенными по технологии GFF модулями.
Отличия OGS И GFF
Кроме упомянутых простоты в производстве и дешевизны, модули GFF обладают неплохой ремонтопригодностью. Конечно, в домашних условиях, без спецоборудования, это почти нереально (я пробовал – не вышло). Но в случае повреждения только стекла и сенсора (при целой матрице) в мастерской можно заменить лишь эти детали, тогда как в случае повреждения тачскрина на OGS – под замену идет весь модуль целиком.
Минусом экранов, произведенных с использованием технологии GFF, является немного меньшая прозрачность, из-за наличия еще одной или двух пленок. Это значит, что при использовании двух идентичных матриц, но одной с OGS, а второй с GFF, яркость второй будет немного ниже, при том же потреблении энергии подсветкой.
Статьи и Лайфхаки
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 , 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 :
- Высокое энергопотребление.
- Большие физические размеры транзистора управляющей матрицы.
- Крупные субпиксели, не позволяющие добиться высокого разрешения.
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 , разрабатываемые . 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.
В целом же матрицы, производимые таким способом, получаются более экономичными, с высоким разрешением, а время отклика у них практически приближается к NT-дисплеям.
Главным недостатком на данный момент является более высокая стоимость в сравнении с IPS, поэтому в бюджетном сегменте LTPS экраны почти не встречаются.
Нелишне упомянуть, что в ЖК-матрицах Apple iPhone используется именно эта технология, обеспечиваемая основными поставщиками компании JDI, Sharp и LG Display.
И хотя в iPhone X купертинцы «изменили» LCD в пользу OLED, полностью отказываться от них они в ближайшее время не собираются.
