В чем разница между OLED-экраном и ЖК-дисплеем в потреблении энергии?

Как технология OLED обеспечивает зависимое от контента энергопотребление

Самосветодиодные пиксели устраняют необходимость в подсветке — фундаментальное преимущество в эффективности

ЖК-дисплеи нуждаются в постоянной подсветке, которая потребляет около 70–90 процентов всей их энергии независимо от того, что отображается на экране. OLED-экраны работают иначе, поскольку каждый пиксель излучает собственный свет и может полностью отключаться при необходимости, обеспечивая настоящий черный цвет. Это означает, что больше нет потерь энергии на подсветку, что сокращает энергопотребление примерно вдвое при использовании темного режима или просмотре видео с большим количеством динамичных сцен. Принцип работы OLED также довольно интересен. Вместо того чтобы просто блокировать свет, как делают ЖК-дисплеи, отдельные пиксели просто отключаются, позволяя достичь гораздо более глубоких черных оттенков, чем это возможно на любой ЖК-панели. Такая эффективность делает OLED-технологию выдающейся как с точки зрения качества изображения, так и с точки зрения экономии электроэнергии.

Средний уровень изображения (APL) как основной определяющий фактор энергопотребления OLED-экрана

Количество энергии, которое потребляют OLED-экраны, тесно связано с тем, что называется средним уровнем изображения (Average Picture Level, или APL). По сути, это показатель общей яркости изображения на экране. Каждый крошечный субпиксель работает интенсивнее, когда ему нужно светить ярче, поэтому при белом экране с APL 100 % все элементы дисплея работают на полную мощность. Исследования показывают, что увеличение APL с 20 % до 60 % может повысить энергопотребление примерно на 40 %. Повседневные вещи, такие как приложения для работы с таблицами или документы с белым фоном, расходуют заряд батареи намного быстрее, чем более тёмкий контент, например фотографии, сделанные ночью, или фильмы, снятые в условиях слабого освещения. Поскольку APL играет ключевую роль в управлении энергопотреблением OLED-дисплеев, производители учитывают эти показатели при оптимизации своих устройств, а разработчики приложений также принимают во внимание APL при создании интерфейсов, чтобы помочь пользователям сохранить заряд аккумулятора.

Ограничения и исключения: дисбаланс белых субпикселей, старение и компромиссы в дизайне пользовательского интерфейса

Преимущества эффективности технологии OLED сопряжены с рядом реальных ограничений. Матрицы пикселей RGBW делают акцент на белых субпикселях для повышения уровня яркости, что на самом деле увеличивает энергопотребление при отображении контента с большим количеством белых областей. По мере старения панелей им может потребоваться на 15–25 процентов больше энергии только для поддержания того же уровня яркости, что и при новом состоянии. Разработчики, использующие такие дисплеи, вынуждены делать непростой выбор между эффективностью и качеством. Хотя чёрные элементы интерфейса экономят энергию, они иногда вызывают раздражающее смазывание цветов при переходах экрана, поскольку различные части дисплея реагируют с немного разной скоростью. В целом, энергосбережение OLED в значительной степени зависит от того, как он используется на практике. Оценка только по максимальным показателям производительности не даёт полной картины реального энергопотребления в повседневных условиях.

Почему энергопотребление LCD остаётся в значительной степени независимым от отображаемого контента

Постоянная подсветка: как ~70–90% энергии ЖК-дисплеев расходуется независимо от изображения

ЖК-экраны зависят от этой постоянной подсветки, которая обычно потребляет где-то от 20 до 150 ватт на квадратный метр и продолжает работать независимо от того, что отображается на экране, даже если изображение полностью чёрное. Матрица из жидкого кристалла лишь регулирует количество проходящего через неё света, но сама свет не генерирует, поэтому большая часть энергии всё равно уходит на подсветку. Примерно от 70 до 90 процентов всей потребляемой электроэнергии тратится именно на это фоновое свечение. В результате объём потребляемой мощности практически не меняется — смотрит ли пользователь на ярко светящиеся ячейки таблицы или на абсолютно чёрный кадр фильма. OLED-дисплеи работают иначе. Их энергопотребление действительно изменяется в зависимости от содержимого экрана, что делает их значительно более эффективными по сравнению с традиционными ЖК-технологиями.

Локальное затемнение и улучшения на основе мини-светодиодов — скромные улучшения, а не кардинальные изменения

Технология Mini LED вместе с локальным затемнением помогает повысить эффективность ЖК-экранов, уменьшая подсветку в более тёмных участках изображения. Тем не менее, эти улучшения не меняют базовый принцип работы ЖК-панелей. Даже самые дорогие модели обычно имеют максимум около 1000 зон затемнения. Это означает, что большие блоки экрана подсвечиваются одновременно, а не управляются индивидуально. Когда на экране появляется очень яркий объект, возникает эффект, называемый «просветлением» (blooming), при котором окружающая область становится слишком яркой в качестве компенсации. Сама система подсветки потребляет около 30 Вт на квадратный метр, независимо от того, насколько низко мы её устанавливаем. В целом, такие усовершенствования снижают энергопотребление примерно на 15–25 процентов при просмотре контента с высокой разницей контрастности между светлыми и тёмными участками. Конечно, это полезная экономия, но ничто не может сравниться с тем, что OLED-дисплеи делают естественно, поскольку каждый пиксель в них самостоятельно регулирует уровень собственного свечения в зависимости от того, что именно отображается на экране.

Эффективность OLED-экранов на практике: сценарии, в которых они лидируют или отстают

Приложения в тёмном режиме и потоковое видео: энергопотребление ниже до 50 % по сравнению с LCD

OLED-экраны действительно проявляют себя наилучшим образом, когда визуальная нагрузка минимальна. Представьте рабочие среды для программирования с тёмными фонами, приложения с полностью чёрным интерфейсом в ночное время или фильмы с большими чёрными полосами по краям. Технология просто отключает целые участки пикселей там, где ничего не происходит, и не тратит энергию на подсветку пустого пространства. Экономия энергии может достигать половины по сравнению с обычными LCD-дисплеями, которые продолжают светиться независимо от содержимого. Для пользователей, часто пользующихся потоковым видео, это имеет большое значение. Возьмём сцену из сериала «Очень странные дела», где всё погружено во тьму, кроме нескольких жутковатых теней, медленно движущихся по экрану. Та же самая сцена будет потреблять примерно на две трети меньше энергии на OLED-дисплее по сравнению с LCD-панелью, воспроизводящей то же самое.

Яркие задачи с высоким уровнем средней яркости (таблицы, видеозвонки): сокращение или исчезновение преимущества

При работе с контентом, имеющим высокий средний уровень пикселей (APL), OLED-панели, как правило, проявляют свои слабые стороны по сравнению с другими технологиями дисплеев. Представьте бесконечные белые фоны электронных таблиц или полноэкранные звонки в Zoom, где почти каждый пиксель одновременно загорается, что естественным образом увеличивает энергопотребление. Согласно недавним тестам DisplayMate за 2023 год, OLED-экраны могут потреблять на 15–30 процентов больше электроэнергии по сравнению с ЖК-дисплеями аналогичного размера при максимальной яркости. Некоторые новейшие усовершенствования, такие как технология LTPO, улучшили ситуацию, снизив расход энергии из-за ненужной частоты обновления, но даже с этими достижениями ЖК-дисплеи по-прежнему сохраняют преимущество при выполнении большинства офисных задач, требующих постоянной яркости экрана в течение длительного времени.

Часто задаваемые вопросы

В чём главное преимущество OLED-дисплеев перед ЖК-дисплеями?

OLED-дисплеи являются самоизлучающими, что означает, что каждый пиксель создает свой собственный свет и может полностью отключаться для получения более глубоких черных цветов и более эффективного энергопотребления. В отличие от них, ЖК-дисплеи требуют постоянной подсветки, которая потребляет значительное количество энергии независимо от содержания изображения.

Как средний уровень изображения (APL) влияет на энергопотребление OLED?

APL измеряет общую яркость изображения на экране. Более высокий APL (например, белые фоны) приводит к увеличению энергопотребления, поскольку каждому субпикселю требуется сильнее светиться. Напротив, при низком APL потребление энергии меньше.

Почему в некоторых случаях OLED-дисплеи могут потреблять больше энергии?

OLED-дисплеи могут потреблять больше энергии в ситуациях, требующих высокого APL, таких как полностью белые фоны или видеозвонки во весь экран, поскольку большее количество пикселей работает на максимальной яркости, что увеличивает общее энергопотребление.

Каковы ограничения технологии OLED?

OLED-дисплеи сталкиваются с такими проблемами, как дисбаланс белых субпикселей, старение, увеличивающее энергопотребление, и возможное размазывание цветов, особенно в черных элементах интерфейса. Эти факторы могут негативно влиять на эффективность и качество изображения.

Каким образом mini-LED и локальное затемнение влияют на эффективность ЖК-дисплеев?

Mini-LED и локальное затемнение повышают эффективность ЖК-дисплеев за счет уменьшения подсветки в более темных областях экрана, но не изменяют их основной принцип работы. Хотя эти технологии позволяют экономить энергию, они все же уступают врожденной эффективности OLED.