Что такое miniLED и microLED? В чём разница?

Не так давно Apple представила iPad Pro 12.9″ с системой-на-чипе M1. Получить невероятно мощный процессор в таком портативном устройстве, конечно, хорошо, но M1 — не единственная фишка нового iPad Pro. Дисплей новых планшетов можно назвать произведением инженерного искусства. Маркетинговое название экрана — Liquid Retina XDR, а изготовлен он по технологии miniLED. Существует ещё и microLED. Несмотря на близкое по звучанию название, дисплеи miniLED и microLED довольно сильно отличаются.

В чём фундаментальные отличия дисплеев?

Чтобы в этом разобраться, нам придётся копнуть глубже и выяснить, какие подходы к производству дисплеев распространены на данный момент.

Наиболее распространённая и проверенная годами технология — TFT. Она основана на жидких кристаллах. Ключевая особенность в том, что пиксели традиционных TFT-матриц не могут самостоятельно испускать свет и для подсветки зачастую применяется дополнительный слой.

Второй подход позволяет создавать дисплеи с пикселями, которые могут самостоятельно светиться. К ним относятся OLED и microLED.

Типы TFT-дисплеев

У каждой технологии есть тьма-тьмущая разных вариантов исполнения.
Например, к TFT-дисплеям относятся TN, VA, SFT, PLS, MVA, IGZO и IPS. Причём у каждой из этих технологий есть ещё куча разновидностей. Только у IPS-матриц существует с добрый десяток различных вариантов исполнения: S-IPS, AS-IPS, H-IPS, A-TW, UH-IPS, E-IPS, P-IPS, AH-IPS, AFFS, IPS-Pro.

Все TFT-дисплеи объединяет технология жидких кристаллов. Особенность всех ЖК-дисплеев состоит в том, что пиксели сами не могут излучать свет, им требуется подсветка. По сути, это их главный недостаток.

Для примера возьмём классическую IPS-матрицу. Если на ней нужно подсветить один пиксель, вам придётся потратить столько же энергии, как и на подсветку всей матрицы. Строго говоря, подсветка работает всегда, даже когда отображается чёрный цвет или изображение состоит из одного пикселя.

Отсюда и берётся невысокая контрастность и неглубокий чёрный цвет. Если на изображении рядом два пикселя — один чёрный, второй цветной, — то для подсветки одного цветного будет работать весь дисплей и тем самым засвечивать соседний чёрный пиксель. И он будет не таким уж чёрным.

Типы OLED-дисплеев

Семейство OLED-матриц тоже немаленькое. Есть POLED, TOLED, FOLED, SOLED и PH-OLED, а также более привычные и популярные AMOLED и Super AMOLED. У каждой технологии свои фишки, достоинства и недостатки. Но всех их объединяет один и тот же принцип работы и строения. Все OLED-дисплеи изготовлены из тончайших органических токопроводящих плёнок.

Благодаря токопроводящим плёнкам, пиксели OLED-матриц сами могут испускать свет. В результате когда на дисплее отображается изображение из одного пикселя, то в реальности только один этот пиксель испускает свет, все остальные пиксели неактивны. За счёт этого и достигается невероятный уровень контрастности и поразительная глубина чёрного.

OLED-дисплеи не лишены недостатков. Главный — выгорание. До сих пор его не могут полностью побороть, и вряд ли эту проблему решат, так как органические соединения в OLED-дисплеях сами по себе склонны к деградации. Негативные эффекты выгорания можно скрыть или уменьшить, но полностью от них избавиться не получится. К тому же цена производства OLED-панелей по-прежнему выше, чем жидкокристаллических дисплеев.

microLED

В последние годы набирает обороты новая технология производства экранов — microLED. Она призвана объединить достоинства TFT- и OLED-экранов.
Пиксели microLED-дисплея так же, как и пиксели OLED, могут самостоятельно излучать свет. Но изготовлены они не из органического материала и могут светить годами без выгорания.

К тому же каждый пиксель microLED значительно ярче, чем обычные LCD и даже ярче OLED-экранов. Samsung заявляет, что её первые коммерчески доступные microLED-панели будут обладать яркостью порядка 4000 нит, а в ближайшем будущем могут достигнуть 10 000 нит. При этом microLED значительно энергоэффективнее всех остальных типов дисплеев.

За счёт чего достигается такая яркость?

У традиционных пикселей есть как минимум два фильтра, которые снижают яркость. Первый рассеивает свет от подсветки, а второй — цветной светофильтр. Светофильтр отрезает часть ненужного спектра и оставляет только синий, красный или зелёный свет. Так вот, у microLED этих фильтров нет. На пути от светодиода к вашим глазам нет ничего, что могло бы ослабить свет. Каждый пиксель microLED-матрицы состоит из трёх светодиодов: красного, зелёного и синего. Каждый из этих диодов может менять силу свечения или отключаться. Таким образом можно очень тонко регулировать цветопередачу.

Но не всё так просто. У microLED есть свои недостатки: невероятная сложность и, как следствие, дороговизна производства. Возьмём современную матрицу того же iPad. Её разрешение 2732 × 2048 пикселей, то есть всего на дисплее 5 595 136 пикселей. Если изготовить эту матрицу по технологии microLED, нам придётся на каждый пиксель разместить по три малюсеньких светодиода. Получаем 16 785 408 диодов.

А ведь к каждому из этих диодов нужно подвести контакты, к тому же каждым из них нужно управлять. Требуется контролировать как минимум время свечения и силу свечения. Думаю, вам уже понятно, что производить microLED-дисплеи на данном этапе развития технологий чертовски сложно и невероятно дорого.

Именно поэтому сейчас технология microLED находится на стадии разработки и широко в потребительской электронике не применяется. У Sony и Samsung уже сейчас есть образцы дисплеев microLED — Samsung The Wall и Sony Crystal LED. Это огромные экраны, состоящие из небольших microLED-панелей с диагоналями от 73 до 790 дюймов. Цены на такие дисплеи стартуют от 800 000 долларов.

miniLED

А вот miniLED — это совсем другая история. Её уже давно вовсю используют в планшетах, ноутбуках и телевизорах. Именно miniLED-дисплей стоит в iPad Pro 12,9″ (2021). Такие экраны можно назвать промежуточным этапом в развитии на пути к внедрению microLED-дисплеев. Несмотря на созвучное название, у microLED и miniLED мало общего. miniLED — это, скорее, логическое развитие традиционных LCD-экранов.

Достоинства miniLED

Как ясно из названия, в технологии применяются уменьшенные светодиоды подсветки. По сравнению с обычными, LCD-диоды уменьшены минимум в пять раз, а это значит, что их на слое с подсветкой можно поместить значительно больше. Кроме того, маленькими светодиодами можно точнее подсвечивать нужные области экрана и получать более высокие уровни локального контраста.

Дисплей с miniLED условно делят на зоны, и за подсветку каждой зоны отвечает отдельный мини-светодиод. Например, у iPad Pro применяется более 10 000 диодов, которые группируются в локальные зоны. За счёт этого можно тонко регулировать яркость изображения на экране. В тёмных участках картинки можно совсем отключать диоды, а на соседних участках с ярким изображением подсветку можно выкрутить на максимум. Таким образом Apple удалось получить рекордную для IPS-матриц контрастность 1 000 000 : 1. Это сравнимый с OLED-матрицами показатель. При этом пиковая яркость в 1600 нит miniLED-экрана выше, чем у лучших OLED-дисплеев. Вместе с этим матрица с miniLED лишена недостатков OLED: нет эффекта выгорания, нет PenTile, нет ШИМ.

Слабые стороны miniLED

У дисплеев miniLED светодиоды подсветки размещены за пикселями, а между ними есть два слоя:

• Рассеивающий слой, он помогает распределить свет от одного диода на несколько пикселей;
• Второй слой состоит из светофильтров красного, зелёного и синего.

Так как свету приходится проходить через эти слои, яркость miniLED значительно уступает яркости microLED-дисплеев. По тем же причинам miniLED требуется больше энергии, чтобы обеспечить один и тот же уровень яркости. В итоге miniLED-дисплеи менее яркие и менее энергоэффективные по сравнению с microLED.

Итог

Думаю, в ближайшие пару лет не стоит ждать смартфонов, планшетов или чего-то побольше с дисплеями, построенными по технологии microLED: слишком уж дорогими они получатся. Возможно, Apple выпустит Apple Watch или свои очки дополненной реальности с дисплеями на microLED, время покажет.

А вот miniLED уже в самом ближайшем будущем активно начнёт проникать во все потребительские устройства. Думаю, что новые MacBook Pro на 14 и 16 дюймов покажут именно с miniLED-дисплеями. Возможно, к концу года мы увидим и iMac Pro с таким экраном.