Главная » Хабрахабр » Эволюция гибких дисплеев

Эволюция гибких дисплеев

Технически, первые экраны, на которые проецировали кинофильмы, изначально были гибкими, их до сих пор делают из ткани. Мечта о гибких экранах существует уже много десятилетий. Но разрешение у них крайне посредственное, в качестве пикселей используются светодиоды, расположенные на гибкой печатной плате. И да, формально у нас уже есть дисплеи, которым можно придать любую форму.

Но фантасты всегда мечтали о другом: хотелось дисплей тонкий и гибкий как бумага, с качеством изображения как у хорошей цветной фотографии. Увы, технологии безнадежно отставали от человеческого воображения. Однако в последние годы нам время от времени показывают на выставках всё более совершенные концепты, обещая «скоро» наладить массовое производство. И хотя мы пока не можем обернуть смартфон вокруг запястья, но какая-то история у гибких дисплеев уже есть, и мы решили её вспомнить.

Краткий исторический экскурс

С развитием микроэлектроники ученые смогли использовать эффект необычных жидкостей, открытых в конце 19 века — «жидких кристаллов». В 1970-х годах изобрели технологию, которая позволила получать жидкие кристаллы в промышленных масштабах, и началась эра жидкокристаллических экранов. Простейшие сегментные дисплеи получили повсеместное распространение, дав жизнь часам и другим приборам с ЖК-экранами. Первоначально жидкие кристаллы в таких экранах располагались в миниатюрных полостях в пакетах из стеклянных пластин. Позже вместо стекла стали использовать пластик, и снова начали оживать мечты о гибких дисплеях.

Всё упиралось в технологию изготовления подложки для размещения ЖК и управляющей электроники. Делать гибкие сегментные индикаторы вроде тех, что использовались в часах, было не очень интересно, хотелось высокого разрешения и цвета. Эту возможность дала технология TFT — тонкопленочные транзисторы. Затворы из жидких кристаллов в сочетании с управляющей логикой на TFT позволяли получать очень тонкие экраны, особенно по сравнению с катодно-лучевыми трубками.

Проблемы гибких экранов, технология E-Ink

К сожалению, технологии того времени не позволяли избавиться от стекла в конструкции ЖК-дисплеев, и этот неприятный факт надолго отодвинул мечты о гибких экранах.

в поисках новых способов формирования изображений на дисплеях была изобретена технология «электронных чернил». Но наука не стоит на месте. Но дальше лабораторных образцов дело долго не шло. Сама идея была предложена примерно тогда, когда стали массово выпускаться дисплеи на жидких кристаллах — в 1970-х. На листе силикона располагаются прозрачные электроды, которые разбиты на пиксели, и их включение вызывает поворот сфер чёрной или белой стороной, в зависимости от полярности на электродах. Суть E-Ink очень проста: в толще силиконового листа, в наполненных маслом полостях, располагаются пластиковые сферы, состоящие из двух частей: отрицательно заряженной — черной, и положительно заряженной — белой.

В 1990-х годах была придумана другая технология на схожем принципе. К сожалению, при уровне технологий того времени было невозможно реализовать качественный E-Ink-дисплей, и технология была «отложена» на пару десятилетий. Когда на электроды подается напряжение, эти частицы переплывают в соответствии со своим зарядом, и лицевая сторона пикселя становится черной или белой. Капсулы с маслом остались, но в них уже не крутились разноцветные сферы, а плавали мельчайшие заряженные частицы, окрашенные в черный и белый.

В 2005-м компания E-Ink стала массово выпускать дисплеи для электронных читалок. И всё же до промышленного производства «электронных чернил» оставалось еще больше 10 лет. Первые E-Ink-дисплеи изготавливались на стеклянных подложках и были довольно хрупкими, но постепенно от стекла стали отказываться в пользу пластика, что позволило сначала делать всё более прочные дисплеи, а затем, наконец, воплотить в жизнь мечту — создать гибкий дисплей с довольно приличным разрешением. У этой технологии есть много недостатков, но два преимущества являются решающими: чрезвычайно малое потребление энергии и отсутствие сложных элементов в управлении.

Такие экраны еще не во всём подобны бумаге или ткани, их нельзя смять, радиус кривизны всё ещё довольно большой, они довольно уязвимы к механическим повреждениям, но действительно гнутся и не переламываются от этого.

OLED

В середине XX века были открыты органические вещества, которые демонстрировали электролюминесценцию, но до практического внедрения потребовалось несколько десятилетий исследований. В XXI веке начали появляться первые OLED-дисплеи, изготавливаемые в промышленных масштабах. Поначалу это были одноцветные дисплеи портативных устройств, но в 2008 году Nokia представила первые телефоны с полноцветными OLED-дисплеями.

В отличие от жидкокристаллических экранов, в OLED гораздо проще обойтись без хрупких элементов, органические элементы расположены в слоях пластика, который гнется значительно лучше стекла. Cначала для прочности в OLED-дисплеях использовали стекло, но его успешно заменили гибкой пластиковой или металлической основой.

Современные концепты

Одним из самых первых концептов смартфона с гибким дисплеем был PaperPhone компании Human Media Lab, представленный в 2011 году. Как очевидно из названия, дисплей был на электронных чернилах. В этом устройстве впервые использовался уникальный способ взаимодействия с помощью изгиба. Несколько датчиков отслеживали кривизну дисплея и, в зависимости от жестов, выполнялись различные действия.

Позже нам показали планшет с гибким E-Ink-дисплеем и совершенно необычный смартфон MorePhone, который изгибом корпуса сигнализировал об уведомлениях от программ.

Смартфон Kinetic фирмы Nokia на выставке Nokia World 2011, он тоже управлялся изгибами корпуса:

Концепт смартфона Samsung — YOUM представленный в 2013 году:

В 2014 году Samsung представила еще один гибкий OLED-экран:

В 2015 году LG выпустила смартфон со слегка изогнутым дисплеем, который можно было «немного распрямить»:

В 2017 году Sony продемонстрировала любопытные часы, сделанные из сплошного E-Ink-дисплея:

Циферблат и браслет — одно целое, можно менять их внешний вид по-отдельности.

Недавно фирма Kyulux представила гибкие дисплеи, изготовленные по технологии PMOLED:

В этом году фирма Tianma продемонстрировала гибкий AMOLED-дисплей с шарниром: Дисплеи одноцветные, флюоресцентные, с диагональю 1,74 дюйма и разрешением 256x64 точек, будут продаваться в конце этого года.

Диагональ 5,99 дюйма и разрешение 1440x2280 точек. Дисплеи будут продаваться компаниям ASUS и Lenovo для их новых смартфонов.

Первая — это проецирование изображения на экран произвольной кривизны. Также хочется упомянуть про две интересные технологии, пусть и не предполагающие использование гибких дисплеев. В программу вводят параметры поверхности, на которую будет светить проектор, и картинка искажается таким образом, что получившееся на поверхности изображение кажется плоским и ровным:

Второй вариант — проецирование изображение прямо на руку. Датчики видеозахвата изображения отслеживают движения пальцев и прикосновения к определенному участку кожи, превращая человеческое тело в сенсорный экран:

Послесловие

Сейчас всё больше компаний анонсируют серийный выпуск смартфонов и других устройств в гибкими дисплеями, от колец и браслетов до телефонов-раскладушек. Samsung и Apple пачками патентуют использование гибких дисплеев, показывая рендеры один оригинальнее другого. Но сценарии их использования, на текущем уровне технического развития, мне кажется, выглядят нелепо и надуманно. Даже более простые решения, когда дисплей не гнется в процессе пользования гаджетом, но изогнут изначально, имеют весьма сомнительную практичность, дизайн ради дизайна. Более-менее успешно это удалось внедрить и обосновать в изогнутых телевизорах больших диагоналей, но загнутые края дисплеев смартфона выглядят чисто дизайнерским решением, ради красивого вида на витрине и ярких рендеров. Пока дисплеи не настолько пластичны и надежны, чтобы можно было внедрять в них шарнирные соединения с небольшим радиусом и ресурсом во много тысяч сгибаний. В итоге, в качестве основного преимущества гибких дисплеев сегодня называют их прочность, потому что эластичность позволяет выдерживать более сильные механические воздействия:

Мне кажется, что пока технологии не позволят производить дисплеи мягкие и прочные как ткань, для размещения их на одежде или на теле, особой пользы от гибкости не будет.


Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё Hi-Tech Интересное!

Теория счастья. Закон зебры и чужой очереди

Продолжаю знакомить читателей Хабра с главами из своей книжки «Теория счастья» с подзаголовком «Математические основы законов подлости». Это ещё не изданная научно-популярная книжка, очень неформально рассказывающая о том, как математика позволяет с новой степенью осознанности взглянуть на мир и жизнь ...

Исповедь социального хакера

Приветствую, %username%. Ты готов к экшену? Поехали! Ему склонно решить проблемы мирно и невступать в конфликтные ситуации. Человек по своей природе не враждебен. Социальный инженер делает все то же самое, только для собственныхкорыстных целей. Мы пытаемся завоевать доверие человека и ...