Prima dell'adozione di massa degli smartphone, al momento dell'acquisto dei telefoni, li valutavamo principalmente in base al design e solo occasionalmente prestavamo attenzione alla funzionalità. I tempi sono cambiati: ora tutti gli smartphone hanno approssimativamente le stesse capacità e, guardando solo il pannello frontale, è difficile distinguere un gadget dall'altro. Le caratteristiche tecniche dei dispositivi sono venute alla ribalta e la più importante per molti è lo schermo. Ti diremo cosa si nasconde dietro i termini TFT, TN, IPS, PLS e ti aiuteremo a scegliere uno smartphone con le caratteristiche dello schermo desiderate.
Tipi di matrici
Tre tecnologie per la produzione di matrici sono utilizzate principalmente nei moderni smartphone: due si basano su cristalli liquidi - TN + film e IPS, e la terza - AMOLED - su diodi organici a emissione di luce. Ma prima di iniziare, vale la pena parlare dell'acronimo TFT, che è fonte di molti malintesi. I TFT (transistor a film sottile) sono transistor a film sottile utilizzati per controllare il funzionamento di ogni sub-pixel degli schermi moderni. La tecnologia TFT è utilizzata in tutti i tipi di schermi sopra elencati, incluso AMOLED, quindi se da qualche parte si dice di confrontare TFT e IPS, allora questa è una domanda fondamentalmente sbagliata.
La maggior parte delle matrici TFT utilizza silicio amorfo, ma recentemente è stato introdotto in produzione il TFT su silicio policristallino (LTPS-TFT). I principali vantaggi della nuova tecnologia sono la riduzione del consumo energetico e le dimensioni dei transistor, che consentono di ottenere densità di pixel elevate (oltre 500 ppi). OnePlus One è diventato uno dei primi smartphone con display IPS e matrice LTPS-TFT.
Smartphone One Plus One
Ora che ci siamo occupati di TFT, passiamo direttamente ai tipi di matrici. Nonostante l'ampia varietà di varietà LCD, hanno tutte lo stesso principio di funzionamento di base: la corrente applicata alle molecole dei cristalli liquidi imposta l'angolo di polarizzazione della luce (influenza la luminosità del subpixel). La luce polarizzata passa quindi attraverso un filtro luminoso e viene colorata nel colore del subpixel corrispondente. Le prime ad apparire negli smartphone sono state le matrici cinematografiche TN + più semplici ed economiche, il cui nome è spesso abbreviato in TN. Hanno piccoli angoli di visione (non più di 60 gradi quando deviati dalla verticale) e, anche con piccole inclinazioni, l'immagine sugli schermi con tali matrici è invertita. Tra gli altri svantaggi delle matrici TN ci sono il basso contrasto e la bassa precisione del colore. Ad oggi, tali schermi vengono utilizzati solo negli smartphone più economici e la stragrande maggioranza dei nuovi gadget ha display più avanzati.
La tecnologia più comune nei gadget mobili ora è la tecnologia IPS, a volte indicata come SFT. Le matrici IPS sono apparse 20 anni fa e da allora sono state prodotte in varie modifiche, il cui numero è vicino alle due dozzine. Tuttavia, vale la pena evidenziare tra loro quelli tecnologicamente più avanzati e utilizzati attivamente al momento: AH-IPS di LG e PLS di Samsung, che sono molto simili nelle loro proprietà, che è stata anche motivo di contenzioso tra produttori . Le moderne modifiche IPS hanno ampi angoli di visione vicini a 180 gradi, riproduzione realistica dei colori e offrono la possibilità di creare display con un'elevata densità di pixel. Sfortunatamente, i produttori di gadget non riportano quasi mai il tipo esatto di matrici IPS, anche se quando si utilizza uno smartphone le differenze saranno visibili ad occhio nudo. Le matrici IPS più economiche sono caratterizzate dallo sbiadimento dell'immagine quando lo schermo è inclinato, nonché da una bassa precisione del colore: l'immagine può essere troppo "acida" o, al contrario, "sbiadita".
Per quanto riguarda il consumo di energia, nei display a cristalli liquidi è principalmente determinato dalla potenza degli elementi di retroilluminazione (gli smartphone utilizzano i LED per questo scopo), quindi il consumo di film TN + e matrici IPS può essere considerato approssimativamente lo stesso allo stesso livello di luminosità .
Le matrici create sulla base di diodi organici a emissione di luce (OLED) sono completamente diverse dagli LCD. In essi, gli stessi subpixel, che sono diodi organici a emissione di luce subminiaturizzati, fungono da fonte di luce. Poiché non è necessaria l'illuminazione esterna, tali schermi possono essere resi più sottili dei cristalli liquidi. Gli smartphone utilizzano una variazione della tecnologia OLED, AMOLED, che utilizza una matrice TFT attiva per guidare i sub-pixel. Questo è ciò che consente agli AMOLED di visualizzare i colori, mentre i pannelli OLED convenzionali possono essere solo monocromatici. Le matrici AMOLED forniscono i neri più profondi, poiché richiede solo lo spegnimento completo dei LED per "visualizzarlo". Rispetto agli LCD, queste matrici hanno un consumo energetico inferiore, soprattutto quando si utilizzano temi scuri, in cui le aree nere dello schermo non consumano affatto energia. Un'altra caratteristica di AMOLED sono i colori troppo saturi. All'alba della loro apparizione, tali matrici avevano davvero un'incredibile riproduzione dei colori e, sebbene tali "piaghe infantili" siano scomparse da tempo, la maggior parte degli smartphone con tali schermi ha ancora un'impostazione di saturazione integrata che consente di avvicinare l'immagine su AMOLED percezione agli schermi IPS.
Un'altra limitazione degli schermi AMOLED era la durata disuguale dei LED di diversi colori. Dopo un paio d'anni di utilizzo di uno smartphone, ciò potrebbe portare al burnout dei sub-pixel e all'immagine residua di alcuni elementi dell'interfaccia, principalmente sul pannello delle notifiche. Ma, come nel caso della riproduzione del colore, questo problema è scomparso da tempo ei moderni LED organici sono progettati per almeno tre anni di funzionamento continuo.
Riassumiamo brevemente. L'immagine più luminosa e di alta qualità al momento è fornita dalle matrici AMOLED: si dice che anche Apple utilizzi tali display in uno dei prossimi iPhone. Ma va tenuto presente che Samsung, in quanto principale produttore di tali pannelli, tiene per sé tutti gli ultimi sviluppi e vende le matrici "dell'anno scorso" ad altri produttori. Pertanto, quando scegli uno smartphone non Samsung, dovresti guardare a schermi IPS di alta qualità. Ma in nessun caso dovresti scegliere gadget con display TN + film: oggi questa tecnologia è già considerata obsoleta.
La percezione dell'immagine sullo schermo può essere influenzata non solo dalla tecnologia della matrice, ma anche dal modello dei subpixel. Tuttavia, con gli LCD, tutto è abbastanza semplice: in essi ogni pixel RGB è costituito da tre subpixel allungati che, a seconda della modifica della tecnologia, possono assumere la forma di un rettangolo o di un "segno di spunta".
Tutto è più interessante negli schermi AMOLED. Poiché in tali matrici i subpixel stessi sono le fonti di luce e l'occhio umano è più sensibile alla pura luce verde che al puro rosso o blu, l'utilizzo dello stesso schema in AMOLED come in IPS degraderebbe la riproduzione dei colori e renderebbe l'immagine irrealistica. Un tentativo di risolvere questo problema è stata la prima versione della tecnologia PenTile, che utilizzava due tipi di pixel: RG (rosso-verde) e BG (blu-verde), costituiti da due subpixel dei colori corrispondenti. Inoltre, se i subpixel rossi e blu avevano una forma vicina ai quadrati, quelli verdi sembravano piuttosto rettangoli fortemente allungati. Gli svantaggi di questo modello erano il colore bianco "sporco", i bordi frastagliati all'incrocio di colori diversi e con un basso ppi - una griglia chiaramente visibile del substrato subpixel, che appare a causa dell'eccessiva distanza tra loro. Inoltre, la risoluzione indicata nelle caratteristiche di tali dispositivi era "disonesta": se una matrice IPS HD ha 2764800 subpixel, allora una matrice AMOLED HD ne ha solo 1843200, il che ha portato a una differenza visibile nella chiarezza delle matrici IPS e AMOLED con ad occhio nudo, apparentemente la stessa densità di pixel. L'ultimo smartphone di punta con una tale matrice AMOLED è stato il Samsung Galaxy S III.
Nello smartpad Galaxy Note II, l'azienda sudcoreana ha tentato di abbandonare PenTile: lo schermo del dispositivo aveva pixel RBG a tutti gli effetti, anche se con una disposizione insolita dei subpixel. Tuttavia, per ragioni poco chiare, Samsung ha successivamente abbandonato tale schema: forse il produttore ha dovuto affrontare il problema di aumentare ulteriormente i ppi.
Samsung è tornata ai pixel RG-BG nei suoi schermi moderni con un nuovo tipo di pattern chiamato Diamond PenTile. La nuova tecnologia ha permesso di rendere il colore bianco più naturale e, per quanto riguarda i bordi frastagliati (ad esempio, i singoli sub-pixel rossi erano chiaramente visibili attorno a un oggetto bianco su uno sfondo nero), questo problema è stato risolto ancora più facilmente: aumentando il ppi a tal punto che i dossi non erano più evidenti. Diamond PenTile è stato utilizzato in tutte le ammiraglie Samsung dal Galaxy S4.
Alla fine di questa sezione, vale la pena menzionare un'altra immagine delle matrici AMOLED: PenTile RGBW, che si ottiene aggiungendo un quarto, bianco, ai tre subpixel principali. Prima dell'avvento di Diamond PenTile, un tale motivo era l'unica ricetta per il bianco puro, ma non si è mai diffuso: uno degli ultimi gadget mobili con PenTile RGBW era il tablet Galaxy Note 10.1 2014. Ora vengono utilizzate matrici AMOLED con pixel RGBW in TV, perché non richiedono un alto ppi. Per correttezza, ricordiamo anche che i pixel RGBW possono essere utilizzati anche negli LCD, ma non siamo a conoscenza di esempi di utilizzo di tali matrici negli smartphone.
A differenza di AMOLED, le matrici IPS di alta qualità non hanno mai riscontrato problemi di qualità associati a pattern sub-pixel. Tuttavia, la tecnologia Diamond PenTile, insieme all'elevata densità di pixel, ha permesso ad AMOLED di recuperare e superare l'IPS. Pertanto, se sei esigente riguardo ai gadget, non dovresti acquistare uno smartphone con uno schermo AMOLED, che ha una densità di pixel inferiore a 300 ppi. A una densità maggiore, non si noteranno difetti.
Caratteristiche del progetto
La varietà di display dei moderni gadget mobili non si esaurisce solo con le tecnologie di imaging. Una delle prime cose che i produttori hanno preso in considerazione è stato il traferro tra il sensore capacitivo di proiezione e il display stesso. È così che è apparsa la tecnologia OGS, che combina il sensore e la matrice in un unico pacchetto di vetro a forma di sandwich. Ciò ha dato un significativo passo avanti nella qualità dell'immagine: la luminosità massima e gli angoli di visione sono aumentati, la riproduzione dei colori è stata migliorata. Ovviamente anche lo spessore dell'intera confezione è stato ridotto, consentendo smartphone più sottili. Ahimè, la tecnologia ha anche degli svantaggi: ora, se rompi il vetro, è quasi impossibile cambiarlo separatamente dal display. Ma i vantaggi in termini di qualità si sono rivelati ancora più importanti e ora gli schermi non OGS possono essere trovati solo nei dispositivi più economici.
Recentemente sono diventati popolari anche gli esperimenti con la forma del vetro. E sono iniziati non di recente, ma almeno nel 2011: HTC Sensation aveva al centro un vetro concavo che, secondo il produttore, avrebbe dovuto proteggere lo schermo dai graffi. Ma tali occhiali hanno raggiunto un livello qualitativamente nuovo con l'avvento degli "schermi 2.5D" con vetro curvo ai bordi, che crea la sensazione di uno schermo "infinito" e rende più lisci i bordi degli smartphone. Tali occhiali sono utilizzati attivamente da Apple nei loro gadget e recentemente sono diventati sempre più popolari.
Un passo logico nella stessa direzione è stata la piegatura non solo del vetro, ma anche del display stesso, resa possibile dall'utilizzo di substrati polimerici anziché di vetro. Qui il palmo, ovviamente, appartiene a Samsung con il suo smartphone Galaxy Note Edge, in cui uno dei bordi laterali dello schermo era curvo.
Un altro modo è stato proposto da LG, che è riuscita a piegare non solo il display, ma l'intero smartphone lungo il suo lato corto. Tuttavia, LG G Flex e il suo successore non hanno guadagnato popolarità, dopodiché il produttore ha abbandonato l'ulteriore produzione di tali dispositivi.
Inoltre, alcune aziende stanno cercando di migliorare l'interazione umana con lo schermo, lavorando sulla sua parte tattile. Ad esempio, alcuni dispositivi sono dotati di sensori con sensibilità aumentata che consentono di lavorare con essi anche con i guanti, mentre altri schermi ricevono un substrato induttivo per supportare gli stilo. La prima tecnologia è utilizzata attivamente da Samsung e Microsoft (ex Nokia) e la seconda da Samsung, Microsoft e Apple.
Il futuro degli schermi
Non pensare che i display moderni negli smartphone abbiano raggiunto il punto più alto del loro sviluppo: la tecnologia ha ancora spazio per crescere. Uno dei più promettenti sono i display a punti quantici (QLED). Un punto quantico è un pezzo microscopico di un semiconduttore in cui gli effetti quantistici iniziano a svolgere un ruolo significativo. Semplificato, il processo di radiazione si presenta così: l'impatto di una debole corrente elettrica fa sì che gli elettroni dei punti quantici cambino energia, mentre emettono luce. La frequenza della luce emessa dipende dalle dimensioni e dal materiale dei punti, in modo da poter ottenere quasi tutti i colori nella gamma visibile. Gli scienziati promettono che le matrici QLED avranno una migliore riproduzione dei colori, contrasto, maggiore luminosità e minore consumo energetico. In parte, la tecnologia dello schermo a punti quantici viene utilizzata negli schermi TV Sony e i prototipi sono disponibili da LG e Philips, ma non si parla dell'uso di massa di tali display su TV o smartphone.
È anche molto probabile che nel prossimo futuro vedremo negli smartphone non solo display curvi, ma anche completamente flessibili. Inoltre, prototipi quasi pronti per la produzione di massa di tali matrici AMOLED sono in circolazione da un paio d'anni. Il limite è l'elettronica dello smartphone, che è ancora impossibile rendere flessibile. D'altra parte, le grandi aziende possono cambiare il concetto stesso di smartphone rilasciando qualcosa come il gadget mostrato nella foto qui sotto: non ci resta che aspettare, perché lo sviluppo della tecnologia sta avvenendo proprio davanti ai nostri occhi.
