Александр Навагин
Пастор секты свидетелей Xiaomi, любитель металла, футбола, рыбалки, истории. Почти инженер и историк по образованию, шут по призванию, чудак по жизни

Как производители OLED экранов борются с выгоранием пикселей

OLED (органический светодиодный дисплей) – наиболее перспективная технология для производства экранов. Такие матрицы дают сочный цвет, имеют высокую контрастность, качественно отображают темные оттенки и дают глубокий черный, умеют экономить энергию. Об отличиях LCD и OLED детальнее можно почитать тут. Однако есть у светодиодных матриц и недостатки.

Одним из минусов светодиодов является ограниченный срок службы. Если время жизни крупных LED на основе соединений металлов (такие используются в осветительной технике) может достигать 100 тыс. часов постоянного горения, то для миниатюрных диодов на основе органических веществ оно меньше. Так, самые совершенные образцы синих OLED светят без заметной потери яркости «всего» до 20 тыс. часов.

Даже 10 тыс. часов – это много. Чтобы светодиод существенно деградировал, он должен непрерывно работать больше года. При эксплуатации смартфона по 8 часов в день ресурса дисплея хватит на 3,5 года, тогда как одним аппаратом большинство пользуется 2-3 года. Но главная проблема в том, что диоды нагружаются неравномерно, в зависимости от изображения на экране, а синие субпиксели живут меньше зеленых и красных.

Из-за неравномерной нагрузки даже небольшая потеря яркости частью субпикселей приводит к появлению на экране теней, засветов, силуэтов статичных элементов. Иногда хватает нескольких месяцев на витрине, с отображением одной картинки, чтобы экран пришел в негодность. Во избежание подобных проблем производители смартфонов, а также телевизоров и компьютеров, прибегают к различным мерам.

Выгоревший экран Samsung Galaxy S6 с витрины © Reddit
Выгоревший экран Samsung Galaxy S6 с витрины © Reddit

Аппаратные меры защиты от выгорания

Аппаратные средства предотвращения выгорания закладываются на этапе разработки матриц. Одной из таких мер является использование структуры пикселей PenTile и ее разновидностей (Diamond Pixel и т.п.). В основе этих технологий лежит оснащение матриц неравномерным числом субпикселей, для более эффективного использования их ресурса.

OLED экраны производства Samsung, как правило, имеют вдвое меньше синих и красных субпикселей, чем зеленых. Кроме того, синие диоды имеют самые крупные размеры. Это позволяет сделать их мощнее, но при этом эксплуатировать в щадящем режиме (не задействовав весь потенциал), чтобы достичь продления срока службы. За счет разницы в конструкции субпикселей разных цветов достигается их равномерная скорость износа, чтобы потеря яркости со временем происходила в одном темпе.

Структура OLED экрана Samsung © IXBT
Структура OLED экрана Samsung © IXBT

В отличие от Samsung, LG в некоторых своих OLED экранах применяет структуру PenTile, в которой синие субпиксели маленькие, но их вдвое больше, чем красных и зеленых. Эффект достигается примерно тот же: синих больше – значит их суммарная яркость больше, но светят они не на полную силу, что позволяет сохранить ресурс.

Структура OLED экрана LG © IXBT
Структура OLED экрана LG © IXBT

Стоит отметить, что Pentile используется не только для продления ресурса. Эта технология хоть и делает картинку зернистой при небольшом PPI, но позволяет обеспечить лучшую цветопередачу, экономить энергию и сделать матрицы дешевле.

Pixel Shifting

Алгоритм Pixel Shifting используется для предотвращения показа статичной картинки длительное время. Суть его заключается в периодическом смещении изображения на один или несколько пикселей, для распределения нагрузки. Впервые данный метод применен еще в ЭЛТ мониторах и плазменных телевизорах (которые выгорали похлеще нынешних OLED). Ярким примером использования Pixel Shifting в современной технике являются iPhone X и XS.

При задействовании технологии Pixel Shifting статичная картинка на экране периодически «плавает» вверх-вниз и влево-вправо. Происходит это незаметно, например, при переключении между различными меню, а также во время показа динамичного контента (кино, игр).

Эффект Pixel Shifting (ускорено) © Gfycat
Эффект Pixel Shifting (ускорено) © Gfycat

Так как смещение незначительное, большинство пользователей не замечают его невооруженным глазом. При этом, так как статичные элементы (индикаторы, логотипы, иконки, кнопки) обычно маленькие, даже этого достаточно для того, чтобы пиксели сменили оттенок, а статичная нагрузка на них в среднем была ниже.

Недостатком технологии Pixel Shifting является неполное предотвращение выгорания. Так как картинка хоть и немного смещается, но остается прежней, площадь воздействия статического изображения увеличивается лишь незначительно. Увеличить ресурс больше, чем на десяток процентов с ней не получится. Эффект выгорания все равно остается, просто деградировавшие участки экрана становятся более размытыми и не так бросаются в глаза.

Выгоревшие пиксели наэкранных кнопок Samsung Galaxy S8 © Pinterest
Выгоревшие пиксели наэкранных кнопок Samsung Galaxy S8 © Pinterest

Программные методы

Средства защиты OLED экранов от выгорания программного типа реализуются на уровне операционных систем и драйверов устройств. Наиболее популярный метод – использование подвижных элементов интерфейса. К примеру, заставка на экране движется при бездействии, обои экрана периодически сменяются, а строка состояния меняет цвет в зависимости от приложения.

Производители смартфонов и других устройств с OLED дисплеем часто прибегают к адаптации интерфейса. Для этого они используют темное оформление без контрастных переходов цвета в районе статичных элементов, используют анимированные обои и скринсейверы, скрывают кнопки управления внизу и строку состояния вверху экрана.

ОС Android содержит программные инструменты для защиты от выгорания экрана, в том числе, поддерживает смещение пикселей. Однако оптимизация не идеальна, к примеру, в системе не проработан такой инструмент, как периодическая инверсия строки состояния индикаторов. В актуальных версиях Android (7 и выше) она монохромная, и поэтому переключение с белых значков на черном фоне к черным значкам на белом фоне было бы очень кстати.

В MIUI 10 цвет значков строки состояния инвертируется в зависимости от фона © Александр Навагин
В MIUI 10 цвет значков строки состояния инвертируется в зависимости от фона © Александр Навагин

Как предотвратить выгорание экрана самостоятельно

Если меры защиты, принимаемые производителями электроники, кажутся вам недостаточными, можно самостоятельно усилить их. В первую очередь, избегайте использования обоев, заставок и интерфейсов приложений, содержащих много синего, голубого, и близких оттенков. Синие субпиксели выгорают быстрее всего, поэтому лучше их не напрягать лишний раз. Если в часто используемом приложении поддерживается настройка цвета оформления – выбирайте красный или зеленый цвет.

В системах на базе Android, поддерживающих смену тем, стоит чередовать их. Та же MIUI предлагает большой выбор вариантов, из которых есть что выбрать. Кроме того, у Xiaomi реализована автоматическая смена цвета строки состояния, в зависимости от фона. Периодическое переключение индикаторов с белых на черные, и обратно, позволяет снизить эффект выгорания на Mi Note 2, Mi 8 и других устройствах компании с OLED.

Для защиты мониторов OLED используйте похожие меры. Настройте регулярную смену обоев в автоматическом режиме, установите автоматическое сокрытие панели задач, задайте динамичный скринсейвер (кстати, название Screen saver – «хранитель экрана», возникло как раз потому, что динамичная картинка защищала древние ЭЛТ-экраны от выгорания) при бездействии компьютера, а также автоматическое отключение монитора.

Сокрытие панели задач в Windows 7 © Александр Навагин
Сокрытие панели задач в Windows 7 © Александр Навагин

Если вы заметили, что экран уже выгорел, на некоторых тонах видны силуэты значков – можно попытаться исправить ситуацию. Для этого нужно включить в настройках инверсию цветов и использовать ее в тех приложениях, которые оставили эти силуэты. Также, если есть возможность не отключать экран при бездействии, можно попробовать запускать приложение, выжигающее пиксели своими статичными элементами, ставить яркость подсветки на 100%, и на несколько ночей оставлять устройство с активным дисплеем.

Инверсия цветов может помочь против выгорания © Александр Навагин
Инверсия цветов может помочь против выгорания © Александр Навагин

Однако, учтите, приведенный метод – крайняя мера. Он не лечит экран от выгорания, а всего лишь приводит к выгоранию других пикселей. В итоге максимальная яркость становится ниже, но зато выгоревшие точки не бросаются в глаза. Прибегать к такой радикальной мере стоит, только если экран имеет вид как на одной из иллюстраций выше.