В каждом электронном устройстве есть дисплей, который состоит из 4 вещей: сенсорного экрана, прослойки из воздуха или клея, матрицы, источника света. От матрицы зависит то, как будет отображаться графика, яркость, разрешение экрана его время отклика — это то, за сколько миллисекунд будет выполнено какое-нибудь действие. Её вставляют в экраны для того, чтобы у него были пиксели — точки, которые передают цвета, чтобы получить изображение.
Матрицы делают по трём технологиям: TN, IPS, LTPS. Первая устарела и не используется, а 2 следующие популярны. Вот информация о них.
IPS
IPS — это технология производства жидкокристаллических матриц. Она представляет собой слоёный пирог из 4 элементов:
- Фильтры, которые регулируют цвет пикселя с его яркостью. Находятся сверху и снизу.
- Жидкие кристаллы. Когда питание отключено, они выглядят как шарики. При подаче тока — меняют свою форму на овальную.
- Направительные электроды. Меняют яркость свечения за счёт того, что они могут поворачивать жидкие кристаллы.
- Лампа — подаёт свет на дисплей.
Технология IPS заменила TN, потому что те уступают им по всем характеристикам. Углы обзора равны 170 градусам, а у TN — 90-150. Цветопередача ЖК-дисплеев в несколько раз лучше. Например, IPS выдаёт “эталонный” чёрный цвет, который получается, если смешать красный, зелёный, синий цвета.
В устройствах используют 2 вида таких экранов: с мощной светодиодной подсветкой — для больших размеров, с просветлённой прослойкой — для маленьких. Это происходит потому, что ЖК-дисплеи толще TN. Свету сложно пройти через него. Поэтому, либо увеличивают мощность свечения, либо уменьшают сопротивления среды.
LTPS
LTPS — это технология, в которой используется низкотемпературный поликристаллический кремний. Он представляет из себя кристаллы кремния размером 0,1 микрон. Чтобы сделать кремний поликристаллическим, его осаживают специальным газом, а затем отжигают температурой 900 градусов. После этого кремний ещё раз обжигают лазером, после чего его плёнка становится поликристаллами.
У этой матрицы меньше время отклика за счёт высокой активности электронов. Она равна 200 см2/см, а у IPS только 100. Разница во времени человек не ощущает на себе, но если дать ему два разных дисплея, то он скажет, что LTPS чувствительнее.
Низкотемпературная технология отличается от других тем, что:
- Она делается из меньшего количества деталей.
- У неё низкое потребление энергии. Экраны меньше разряжают аккумулятор или потребляют тока.
- Электроны быстрее реагируют. Телефоны с таким дисплеем лучше реагируют на нажатия.
Общие черты
Эти матрицы делаются по разным технологиям и между ними есть отличия. Но есть сходства. Вот они:
Основной материал — кремний
Из кремния делаются жидкие кристаллы. Они поворачиваются управляющим электродом, который подаёт на кристалл электроны и поворачивает его. Это главная часть любого ЖК-дисплея.
Производители выбрали кремний потому, что:
- У него рабочая температура до 200 градусов.
- Он холодостойкий.
- Хорошо проводит ток, если добавить примеси.
- В природе кремния больше, чем других полупроводников.
- Его просто обрабатывать
В 2015 году выпустили смартфоны с матрицей на оксиде индия-галлия-цинка. Но телефоны получились дорогими без отличий качества.
Большой угол обзора
Когда у телефона маленький угол обзора, то пользователю не удобно на него смотреть. Ему сложно держать смартфон перпендикулярно глазам, потому что физиологические особенности не дают этого делать.
У ЖК-экранов угол обзора 170 градусов. Этого достаточно, чтобы комфортно смотреть на экран телефона, разглядывая текст или картинки. Большой угол обзора особенно нужен для мониторов.
Похожее строение
У этих технологий примерно одинаковая схема устройства: фильтры, жидкие кристаллы, управляющие электроды. светодиоды.
Разница только в том, как производят поликристаллы из кремния. У PTLS он полимеризуется при температуре 400 градусов. Так не повреждается стекло, которое плавится при 650 градусах.
Разные названия технологий не означают, что их по-разному изготавливают. Они устроены по одному принципу, у них один полупроводник — кремний. Даже применяются в одинаковой технике.
Различия
Технологии похожи по принципу производства. Но между ними есть различия, которые отражаются на их устройстве, а, значит, производительности. Теперь о разнице между ними:
Количество элементов
Производителям важно, каким образом изготавливаются их матрицы. Они стремятся, чтобы производство было проще. Поэтому, при разработке учитывается количество компонентов.
Все схемы IPS матрицы находятся непосредственно на поверхности. От неё идёт 4 тысячи контактов для соединения с драйвером. А у LTPS их меньше 200 за счёт того, что часть схем расположено на стекле. Это сделало производство проще и быстрее.
Вместе с уменьшением контактов, появилась возможность уменьшить размеры. Это увеличивает варианты применения экрана с этой технологией.
Скорость отклика
У низкотемпературного дисплея скорость отклика в 2 раза выше, чем у IPS. Это происходит за счёт лучшей подвижности электронов и упрощённого устройства дисплея. За счёт скорости отклика он становится чувствительнее.
Стоимость
LTPS — это “продвинутая” версия IPS. Для неё используется другой материал — низкотемпературный поликристаллический кремний, который больше обрабатывается, прежде чем вставляется в матрицу. 20-кратная разница количества контактов и вынос части схем на стекло тоже повлияли на цену.
Сейчас экран с IPS матрицей стоит 1,5 тысячи рублей, а LTPS — от 5 тысяч. Притом диагональ экранов одинаковая.
Какую технологию выбрать
В LTPS исправили недостатки IPS. Они быстрее, проще устроены, легче в производстве. Технология потребляет меньше энергии. Но их стоимость начинается от 5 тысяч рублей.
IPS матрицы уступают LTPS, но это не значит, что они плохие. Кроме скорости отклика, они похожи. У них одинаковая яркость. Тем более, производят их с одинаковыми разрешениями. А стоят от 1.5 тысячи.
Дисплеи с этими технологиями практически не отличаются, кроме цены.
