10

Krótka historia ekranów AMOLED. To już nie jest luksus, a bardziej standard

Dzisiejsze topowe smartfony praktycznie bez wyjątku korzystają z jakiejś odmiany ekranu AMOLED. Co stoi za sukcesem tej technologii? Czy faktycznie jest lepsza niż LCD? Czy AMOLED ma jeszcze jakieś zalety poza świetnymi kolorami i kątami widzenia? Na te pytania postaram się odpowiedzieć w poniższym artykule.

Technologia OLED, której pochodną jest AMOLED, nie jest wcale taka nowa jakby się nam mogło wydawać. Jednym z pierwszych telefonów korzystających z tego typu wyświetlacza była Nokia N85, która debiutowała jeszcze w 2008 roku, czyli 12 lat temu. Jednak prawdziwa popularność tego typu wyświetlaczy zaczęła się wraz z premierą Samsunga Galaxy S. I trudno się temu dziwić, bo koreański producent do dzisiaj jest jednym z największych producentów ekranów AMOLED na świecie, tuż obok swojego rodzimego rywala, czyli firmy LG Display.

Ekran AMOLED: Samsung rozpoczął modę, która stała się rewolucją

Gdy w 2010 roku ekran AMOLED trafił do pierwszego Galaxy S nie wszyscy byli przekonani czy to dobra decyzja. Technologia OLED była wtedy jeszcze bardzo młoda i miała swoje wady w porównaniu do LCD. Nie chodziło tu nawet o większy koszt wyświetlacza, ale bardziej o jego właściwości. Żeby jednak dobrze to zrozumieć, wypadałoby najpierw krótko opisać podstawową różnicę między ekranami OLED i LCD. OLED to skrót od Organic Light Emitting Diode, czyli po polsku organiczna dioda emitująca światło. I to w zasadzie wszystko tłumaczy, panel OLED do wyświetlania obrazu wykorzystuje miniaturowe, organiczne diody, które można pobudzać do świecenia przykładając napięcie.

Samsung Galaxy S20 Ultra z ekranem AMOLED

W skrócie AMOLED, AM oznacza „active matrix”, czyli aktywną matrycę. Ta matryca służy do zarządzania zachowaniem poszczególnych diod w ekranie, czyli dbania o to aby zaświeciły się kiedy trzeba i z natężeniem jakim trzeba. Pasywne ekrany OLED były dosyć powolne, dopiero wprowadzenie aktywnej matrycy, na wzór technologii stosowanej w ekranach TFT LCD, pozwoliło na ich przyśpieszenie, dzisiaj już bez problemu potrafią odświeżać obraz nawet 120 razy na sekundę.

Z faktu, że każdy pojedynczy piksel (w zasadzie subpiksel) w ekranach AMOLED jest własnym źródłem światła, wynika wiele pozytywów. Po pierwsze praktycznie nieskończony kontrast, bo dioda OLED może się wygasić do zera oferują idealną czerń. Co więcej nie pobiera wtedy praktycznie energii, więc tzw. „dark mode” w smartfonach z ekranami AMOLED jest bardziej oszczędny. Po drugie każdy subpiksel emituje swój własny kolor, to sprawia, że paleta barw jest znacznie szersza, a czasami można odnieść wrażenie, że ekran jest wręcz przejaskrawiony. Wreszcie po trzecie ekrany OLED mogą być elastyczne i pozwalają na tworzenie takich smartfonów jak Huawei Mate Xs czy Samsung Galaxy Flip Z.

Jak działa ekran LCD?

Natomiast jeśli chodzi o ekrany LCD, to w ich budowie od wielu lat praktycznie nic się nie zmieniło. Owszem technologia jest ciągle rozwijana, zagęszczenie pikseli jest coraz większe, reprodukcja kolorów coraz lepsza, ale wady tego rozwiązania biorą się z fundamentów tej technologii. LCD to skrót od wyrażenia Liquid Crystal Display, czyli wyświetlacz ciekłokrystaliczny. Ekran LCD nie ma podświetlanych pojedynczych pikseli, w najlepszym wypadku jedna dioda LED podświetla kilkadziesiąt albo i więcej pikseli. Stąd bierze się pierwsza wada, czyli niski kontrast, bo czerń nigdy nie będzie czarna, ekran LCD zawsze musi emitować trochę światła.

Apple iPhone 11 z ekranem LCD

Co gorsza zazwyczaj jest to szkodliwe dla naszego wzroku światło niebieskie, które jest następnie filtrowane i przepuszczane przez ciekłe kryształy aby wreszcie trafić na kolorowe subpiksele, które odpowiadają za generowanie kolorów. Ciekłe kryształy pozwalają na sterowanie polaryzacją światła, które następnie przechodzi przez filtr polaryzacyjny i w ten sposób steruje się jego natężeniem. Później światło wreszcie trafia na filtr kolorów poszczególnych subpikseli i ostatecznie generuje odpowiednią barwę. Jest to zatem dosyć skomplikowany proces, który skutkuje niepożądanymi zjawiskami jak wspomniana już wcześniej „szara” czerń czy większe zużycie energii.

Największą przewagą technologii LCD nad AMOLED jest jej trwałość. Podczas gdy ekrany AMOLED z czasem się zużywają, bo organiczne diody stają się mniej skuteczne, LCD cały czas działa tak samo. Ekrany AMOLED mają też tendencję do wypalania, jeśli przez dłuższy czas wyświetlany jest statyczny obraz, np. interfejsu nawigacji czy YouTube, ślady po tym mogą pozostać widoczne na ekranie. Producenci starają się jednak z tym walczyć i nie jest to nagminny problem, a już na pewno nie jest to cecha dyskwalifikująca dla znacznej większości użytkowników.

PenTile AMOLED: zaczęło się kiepsko, a teraz ma to każdy

Wracając jeszcze do zamierzchłych czasów, ekran Super AMOLED zastosowany w Samsungu Galaxy S miał znacznie więcej wad. Jedną z najważniejszych było zastosowanie matrycy typu PenTile, która miała swoje zalety z punktu widzenia produkcji wyświetlacza, ale dawała też wyraźnie gorszy obraz niż matryce RGB. Na czym polegała technologia PenTile? To układ subpikseli stosowany przez Samsunga, który polega na wykorzystaniu dwukrotnie mniejszej liczby subpikseli niebieskich i czerwonych, niż zielonych. W Galaxy S, który miał niską rozdzielczość (800×480 pikseli przy przekątnej 4 cale, zagęszczenie 233 ppi) dawało to zieloną poświatę oraz wyraźnie widoczny wzór pikseli na ekranie, który mógł przeszkadzać. Między innymi dlatego w Galaxy S2 zdecydowano się na standardową matrycę AMOLED RGB, która te wady wyeliminowała, a nadano jej nazwę Super AMOLED Plus.

Warto jeszcze dodać skąd wziął się dopisek Super, przed AMOLED. Otóż Samsung zaczął tak oznaczać wyświetlacze, które mają zintegrowany digitizer (warstwę wykrywającą dotyk) z ekranem. Wcześniej digitizer był osobnym modułem montowanym niejako na ekranie, dzisiaj to jego integralna część, co ma swoje zalety (więcej światła, bardziej naturalny obraz) oraz wady (uszkodzenie digitizera wiąże się z wymianą całego ekranu).

Schemat PenTile AMOLED

Matryca PenTile AMOLED

Wracając do technologii PenTile, miała ona jednak sporo zalet, jak np. większa trwałość i jasność wyświetlacza, dlatego Samsung jej nie porzucił i w zasadzie od modelu Galaxy S3, stosuje cały czas. Wraz ze wzrostem zagęszczenia pikseli, problem z wzorem widocznym na obrazie zniknął, bo ludzkie oko nie jest w stanie w większości przypadków wyłapać pojedynczych pikseli przy zagęszczeniu większym niż 300 ppi (pikseli na cal). W Galaxy S3 było to już 306 ppi, więc na granicy widzialności. Później Samsung zmienił jeszcze układ pikseli, w modelu Galaxy S4 zastosował układ Diamond Pixel Pentile, w którym to subpikseli zielonych nadal było dwa razy więcej, ale były mniejsze, a czerwone i niebieskie miały kształt diamentu i były większe. Pozwoliło to na stworzenie ekranu o wyższej rozdzielczości, bez szkody dla jego jakości, a zachowując wszystkie zalety tego układu. Wariacje technologii PenTile stosuje się do dzisiaj w praktycznie wszystkich topowych smartfonach, począwszy od serii Galaxy S, przez iPhone X, OnePlus od wersji 3, czy wszystkich modelach Google Pixel. I nikt raczej nie narzeka na jego jakość, a w zamian może cieszyć się jeszcze lepszą jasnością wyświetlacza, większym kontrastem i lepszą widocznością w słoneczny dzień.

Co może zagrozić ekranom AMOLED?

Czy w dzisiejszych czasach, gdy nawet Apple po tylu latach zdecydowało się na wykorzystanie panelu AMOLED w swoich smartfonach, coś może im zagrozić? W tej chwili nie widać za bardzo konkurencji dla tego rozwiązania, choć kandydatów nie brakuje. W telewizorach coraz większą popularnością cieszą się kropki kwantowe, które znacznie poprawiają reprodukcję kolorów i możliwości ekranów LCD. Technologia ta może też trafić do smartfonów, choć trudno oczekiwać aby pobiła AMOLED, w telewizorach raczej się to nie udało i to ekrany OLED cieszą się lepszą opinią jeśli chodzi o jakość obrazu.

iPhone 12 Pro z ekranem AMOLED

Jest jednak technologia, która może zagrozić pozycji ekranów AMOLED, a mianowicie MicroLED. To rozwiązanie powoli zaczyna pojawiać się w telewizorach, a jest to nic innego jak wykorzystanie diod LED, na podobnej zasadzie jak OLED. Przewagą tego rozwiązania jest trwałość, diody LED są znacznie trwalsze niż OLED i nie będą ulegać wypaleniu, a przy tym zapewniają wszystkie zalety ekranów AMOLED. Podstawowy problem to ich miniaturyzacja i sterowanie. W telewizorach pójdzie szybciej, ale czy kiedyś trafią do smartfonów? Trudno powiedzieć, bo tutaj trzeba jeszcze wziąć pod uwagę kwestię zużycia energii. Jest to jednak rozwiązanie, które może namieszać na rynku w przyszłości.

LCD – relikt przeszłości czy technologia z potencjałem?

Czy to wszystko oznacza, że ekrany AMOLED trafią wkrótce do wszystkich smartfonów? Oczywiście, że nie. Przy swoich wszystkich zaletach, nadal są droższe w produkcji niż panele LCD i to się w najbliższym czasie raczej nie zmieni. Nawet Apple w swoim iPhone 11, który kosztuje przecież grubo ponad 3000 PLN nadal stosuje ekran LCD i jak wynika z recenzji Pawła Winiarskiego, który testował wszystkie flagowce z ostatnich kilku lat, nie jest to wcale wielki problem.

Trzeba jednak sobie uczciwie powiedzieć, że potencjał ekranów LCD jest już na wyczerpaniu. Ja przynajmniej nie widzę za bardzo możliwości jeszcze większego udoskonalenia tej technologii. Ekrany LCD pewnie nie znikną jeszcze przez wiele lat ze smartfonów, ale nie będą odpowiadały za żadną rewolucję. Tym bardziej, że ekranom AMOLED nie można praktycznie nic zarzucić.