Хабрахабр

Как все начиналось: гибкие и складные дисплеи — история появления и выход «в люди»

Похожие устройства разрабатывают и другие компании, причем не только смартфоны — Lenovo анонсировала скорое появление ноутбука со складным дисплеем. Samsung представила складной смартфон Galaxy Fold, а Huawei тут же ответила ей гибкой моделью Mate X. Пока такие матрицы — это еще редкость, поэтому вопросов о них больше, чем ответов, но попробуем разложить все по полочкам.
Складывающиеся экраны — одна из разновидностей гибких дисплеев, правда, гибкое там не всё, а лишь одна область.

От мечты к реальным прототипам

Первыми были фантасты. В книгах и кинофильмах главные герои использовали самые необычные устройства, среди которых встречались гаджеты с гибкими и складными экранами всех цветов и размеров.

1974 — первая реальная попытка

Разработчики создали гибкую электронную бумагу Gyricon. Практическую реализацию идеи предложила компания Xerox, а вернее, одно из ее подразделений — PARC. «Бумага» состояла из полиэтиленовых сфер от 20 до 100 мкм в диаметре. Она появилась в 1974 году, технология стала началом эволюционного пути гибких дисплеев. Все сферы помещались в прозрачный силиконовый лист, который заполнялся маслом, чтобы сферы свободно вращались. Каждая сфера составлялась из отрицательно заряженной чёрной и положительно заряженной белой половины. Gyricon был гибким, стирать и перезаписывать изображение на чувствительном слое можно было тысячи раз. Полярность подаваемого напряжения на каждую пару электродов определяла, какой стороной повернется сфера, давая, таким образом, белый или чёрный цвет точки на дисплее.

1989 — Gyricon как вариант гибкого дисплея

Источник: Сomputerworld
Электронная бумага Gyricon, версия 1989 года.

Gyricon, по его мнению, был отличным кандидатом на эту роль. Николас Шеридан, работая в Xerox Palo Alto Research Center (PARC), искал возможность избавить офисы от бумаги, предоставив альтернативу — электронную бумагу, которая выдерживала тысячи циклов использования. В 1989 году у него появилась и новая идея — разрабатывать гибкие дисплеи на основе своего изобретения.

90-е годы XX века — Xerox пробует продвинуть на рынке свои гибкие дисплеи

Правда, использовать такие дисплеи для коммерческих целей впервые попробовали лишь в 2003 году. В 90-х годах прошлого века технологию запатентовали и стали работать над проектом более активно. К сожалению, себестоимость дисплеев от Xerox оказалась слишком высокой для того, чтобы она заинтересовала вендоров электронных устройств. Компания Xerox надеялась, что вскоре можно будет наладить массовые поставки гибких дисплеев на основе Gyricon на рынок, тем более, что как раз в это время стали массово появляться мобильные телефоны, для которых гибкий дисплей был отличным вариантом — ведь гибкий материал не разобьётся, это не стекло. Проект решили закрыть в 2005 году, но компания Xerox до сих пор является держателем патента.

2005 — новая разработка от HP

Но и этот проект пришлось закрыть, поскольку разработчики не успели подготовить рабочий демонстрационный прототип к запланированному сроку. В 2005 году другая команда исследователей, на этот раз из компании HP, начала работать над созданием гибкого цветного дисплея. Но в 2010 направление окончательно закрыли, поскольку оказалось, что тонкие и легкие стеклянные экраны выгоднее более массивных гибких экранов. У HP осталась технология, с которой компания пыталась работать.

2010 — цветной гибкий дисплей от Samsung

Размер экрана составлял 4,5 дюйма, а его разрешение было 800 х 480 точек. В 2010 году Samsung показала отличный цветной гибкий дисплей, который отображал все цвета яркими и сочными. После той демонстрации стало понятно, что в течение нескольких лет гибкие дисплеи выйдут на рынок.

Он был не просто гибким — датчики, расположенные в экране, отслеживали степень изгиба поверхности, вырабатывая электрический сигнал в качестве обратной связи. Следом появился гибкий E-ink дисплей, разработанный в компании Human Media Lab.

Это дало возможность разработать экраны, выполнявшие определенные действия в ответ на приложенное пользователем усилие. Например, изогнув правый уголок, можно было вернуться на предыдущую страницу, левый — запустить приложение.

Таким образом, человек сразу мог понять, что с ним кто-то хочет связаться. Был представлен даже гибкий телефон с E-ink экраном, который изгибался в ответ на входящий звонок или сообщение.

Это была просто демонстрация возможностей инженеров, поэтому в продакшн все это не пошло, оставшись на уровне концепции. К сожалению, обе технологии были очень сырыми. Разработать реальное устройство, которое могло бы стать популярным на том уровне развития гибких дисплеев, было все еще невозможно.

2013-2017 — появление современных перспективных проектов

Затем создала собственный концепт и корпорация Samsung, показав прототип в 2013 году. Аналогичным концептом был и гибкий телефон Nokia, представленный в 2011 году.

Именно эта южнокорейская компания стала активно развивать и продвигать идею гибких экранов для смартфонов. Не менее рьяно бросилась изобретать «велосипед» и LG. На CES 2013 компания продемонстрировала несколько устройств с гибкими экранами. Это были уже вполне функциональные гаджеты. Чуть позже одна из технологий — закругленный по краям экран, покрытый обычным стеклом — стал частью продуктовой линейки Samsung в качестве смартфонов Edge.

Собственно, часы и были экраном — как циферблат, так и ремешок. В течение нескольких следующих лет компании продолжали демонстрировать концепты, пока в 2017 году Sony не представила первый коммерческий продукт — умные часы FES Watch U с изогнутым экраном E-ink с интегрированными электронными компонентами. Пользователь мог изменять как цвет всего устройства, так и отдельных его элементов.

И большая часть их так и остались проектами, идеями, которые никогда не были реализованы. Концептов было очень много, все просто нереально перечислить в рамках одной статьи.

Реальные проекты, а не proof of concept

Первым стал малоизвестный стартап Royole. Компания показала свой телефон на CES в январе 2019 года и вскоре запустила его в продажу. Диагональ гаджета в разложенном состоянии — 7,8 дюйма. По словам журналиста, который опробовал устройство в работе, у гаджета оказалось множество недостатков, продукт был сырым.

Затем последовала очередь Samsung с ее Galaxy Fold. Компания анонсировала устройство в конце января 2019-го, сообщив цену — $1980.

Корпорация разослала устройство журналистам западных СМИ, которые быстро обнаружили в конструкции девайса большое количество недоработок.

Аналогичный смартфон Huawei получил название Mate X.

По словам представителей компании, устройство можно сложить около 100 000 раз безо всякого вреда. Правда, в Samsung говорили примерно то же, но, как оказалось, не все так просто.

Его дисплей состоит из трех частей, а не двух. Еще один телефон со складывающимся дисплеем представила Xiaomi — Mi Flex Dual. Пока это рабочий концепт, и его стоимость неизвестна.

Это безымянный пока представитель семейства ThinkPad X1, который появится в продаже только в следующем году. Компания Lenovo рассказала о готовящемся к выпуску ноутбуке со складным дисплеем. Диагональ экрана — 13,3 дюйма, тип — OLED, разрешение — 1920×1440. Известны некоторые характеристики дисплея. Изготавливать экран для Lenovo будет компания LG.

Гибкий экран позволяет надеть гаджет на руку на подобие часов. Еще одно получило название Nubia Alpha. С его помощью можно совершать звонки, отправлять и принимать сообщения, смотреть фильмы фотографировать. Устройство обладает функциями смартфона и будет стоить 499 евро.

Почему так дорого

Во-первых, потому, что компании вкладывают большие деньги в разработку новых технологий. В текущую технологию гибких OLED-дисплеев только Samsung вложила не меньше $2 млрд за несколько лет. Все это компания надеется вернуть, так что телефоны с гибкими экранами не могут быть дешевыми.

Килограмм стоит около $800, и стоимость постоянно растет, поскольку увеличивается спрос. Во-вторых, основной материал для OLED-дисплеев — оксид индия-олова — дорогой.

Чем меньше объем поставок, тем выше стоимость одного устройства. В-третьих, пока что компании выпускают устройства с гибкими и складными экранами небольшими партиями.

Эти средства нужно возвратить, так что они тоже являются частью цены устройства. В-четвертых, несмотря на то, что устройств нового типа немного, в их продвижение вкладываются огромные суммы.

В чем сложность производства

Детали производства компании не раскрывают. Но сложность не только в том, что нужно просто сделать дисплеи гибкими или складными. Это также означает и то, что необходимо искать новые материалы для корпуса, подумать над энергосбережением (больший по размеру экран потребляет много энергии) и выработать новые техпроцессы.

Сам по себе OLED-дисплей — сложная и тонкая структура, которую нельзя подвергать сильному внешнему воздействию. Та же корпорация Samsung представила первые гибкие OLED экраны шесть лет назад. Электричество активирует пиксель или выключает его. Такой дисплей представляет собой тончайшие пленки органического материала между электродами, которые доставляют энергию отдельным пикселям.

При изгибании проводящий слой изменит свои характеристики, и нормально работать такой экран не будет. Классическую OLED-матрицу в обычном телефоне нельзя согнуть без вреда для промежуточных слоев. Чтобы дисплей продолжал работать и в сложенном состоянии, нужен специальный наполнитель, структура, которая создает что-то вроде гибкого каркаса, удерживающего все элементы на месте даже во время изгибания.

И это только часть проблемы, поскольку важным элементом экрана является еще и тач: сенсорная поверхность не должна терять свои свойства при деформации.

Они не должны разряжаться быстрее, чем привык современный пользователь. Плюс ко всему, при увеличении поверхности дисплея растет его энергопотребление, так что разработчикам приходится искать новые способы увеличения энергоэффективности устройств. В противном случае покупать новые телефоны никто не будет.

Почему технологичный продукт не популярен

Одна из основных проблем — это высокая стоимость устройств. Решить ее прямо сейчас нельзя, поскольку в технологию вложили много денег, и их надо возвращать. А выпускают устройства пока очень небольшими партиями.

Об этом можно судить по случившемуся Samsung Galaxy Fold. Вторая сложность — техническое несовершенство устройств. В первые же дни стали ломаться устройства, которые попали на тест к журналистам техно-СМИ. Несмотря на уверения производителя в том, что сгибать/разгибать экран можно тысячи раз без вреда, реальность оказалась иной. Эту проблему компания пообещала решить, после того, как инженеры Samsung изучили вышедшие из строя телефоны и поняли, в чем причина. Портила экран даже попавшая внутрь пыль, не говоря уже о механическом воздействии на дисплей. Понятно, гарантии, что после выхода в массовую продажу не появятся другие проблемы, никто не даст.

Пока платить большие деньги за необычные устройства, которые, к тому же, еще и ломаются, готовы лишь гики-энтузиасты. Третья — неопределенность спроса. Решить проблему можно, лишь снижая цену, повышая надежность и проводя удачные маркетинговые кампании. А если покупать телефоны не будут, технология останется невостребованной.

Но на самом деле, компания озвучивает собственные ожидания. Представители Samsung предсказывают, что к 2022 году объем рынка гибких дисплеев вырастет минимум в четыре раза. В действительности не знает, насколько удачным и востребованным является это решение. Вложив в проект несколько миллиардов долларов, корпорация надеется отбить их в будущем.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть