Гибкий дисплей: технология изготовления, минусы и плюсы

Почему так дорого

Почему технологичный продукт не популярен

1974 — первая реальная попытка

Практическую реализацию идеи предложила компания Xerox, а вернее, одно из ее подразделений — PARC. Разработчики создали гибкую электронную бумагу Gyricon. Она появилась в 1974 году, технология стала началом эволюционного пути гибких дисплеев. «Бумага» состояла из полиэтиленовых сфер от 20 до 100 мкм в диаметре.

Каждая сфера составлялась из отрицательно заряженной чёрной и положительно заряженной белой половины. Все сферы помещались в прозрачный силиконовый лист, который заполнялся маслом, чтобы сферы свободно вращались. Полярность подаваемого напряжения на каждую пару электродов определяла, какой стороной повернется сфера, давая, таким образом, белый или чёрный цвет точки на дисплее. Gyricon был гибким, стирать и перезаписывать изображение на чувствительном слое можно было тысячи раз.

27 сентября 2022

Вконтакте

Хотите вы этого или нет, но за окном прогрессивный 2022 год, а значит настало самое время поговорить об одной удивительной и в то же время неизбежно приближающейся технологии – гибких экранах.

Несмотря на то, что практически каждый из нас ежедневно использует современные жидкокристаллические дисплеи в том или ином виде (от банальных примеров вроде компьютера и смартфона до экранов в различных городских терминалах и относительно новых рекламных щитах над столичными автодорогами), но мало кто из нас задумывался о перспективах и новшествах данного направления – а они есть, причем довольно многообещающие: например, в недрах мировых гигантов типа Samsung, LG и Sony полным ходом разрабатываются гибкие дисплеи, обещающие, обещающие изменить не только наш быт и привычный поход к использованию гаджетов, но и жизнь человечества в целом.

90-е годы xx века — xerox пробует продвинуть на рынке свои гибкие дисплеи

В 90-х годах прошлого века технологию запатентовали и стали работать над проектом более активно. Правда, использовать такие дисплеи для коммерческих целей впервые попробовали лишь в 2003 году. 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.

Lg показала гибкий дисплей, который можно растянуть на 20% [фото]

LG Display представила прототип тянущейся матрицы. Основная цель разработки — создание гибкого экрана, который можно встраивать в одежду, мебель или носимую электронику. Компания продемонстрировала работающий образец будущей новинки и поделилась планами на применение технологии.

LG разрабатывает дисплей, который можно растянуть на 20%

Диагональ тестового образца составляет 12″, но её можно увеличить до 14 дюймов. В отличие от «рулонных» моделей, экран действительно растягивается: достаточно просто растянуть его. Разрешение неизвестно, но производитель сообщает о значении плотности пикселей в 100 ppi. Ранее вендор уже показывал дисплеи, которые можно погнуть или свернуть в рулон, но тянущуюся матрицу представил впервые.

База новинки — специальная плёночная подложка на основе материала, который применяется в производстве контактных линз. Это позволило достичь гибкости матрицы. А чтобы во время растягивания сохранялась целостность контактов, последние выполнены в форме пружин, а не прямых нитей. Другой важный элемент — подсветка. Она представлена 40-мкм светодиодами. Такой размер позволяет им выдерживать нехарактерные для дисплеев нагрузки.

По заверению руководства LG, растягивающиеся дисплеи можно использовать в униформе служб быстрого реагирования для обмена информацией в режиме реального времени. Другое применение технологии — носимая электроника. LG работает над гибкими дисплеями с 2020-го в сотрудничестве с 20 южнокорейскими институтами. В компании намерены завершить разработку растягиваемого экрана к 2024 году.

Источник: 

Tft (тонкопленочный транзистор)

Следующий слой отвечает за подачу энергии на каждый пиксель. Как мы помним, именно эта возможность является одним из ключевых преимуществ OLED-матриц перед IPS. Тот факт, что здесь могут светиться отдельные пиксели, позволяет добиться высокой контрастности и низкого энергопотребления.

В чем суть?

Прежде чем говорить о преимуществах/недостатках экранов, способных изменять свою форму, предлагаем разобраться в их устройстве. Впервые широкой публике гибкие (flexible) дисплеи были представлены в 2022 году компанией Samsung и относились к новому типу матриц под названием FAMOLED, построенные на базе обычных органических светодиодов (Organic Light-Emitting Diode, OLED).

Несложно догадаться, что главной проблем в производстве таких экранов является стекло – тяжелый, твердый и при этом очень хрупкий материал. Решение нашлось у известной в мобильном мире компании Corning с ее Willow Glass — защитным стеклом для гибких дисплеев, основанном на специальной полиэтиленовой пленке.

Преимущества FAMOLED-дисплеев:

  • Малый вес
  • Низкая толщина (ввиду отсутствия традиционного защитного стекла
  • Отличная прочность (опять же из-за отсутствия легко бьющегося стекла)
  • Множество сценариев использования: в технике, газетах/журналах, одежде и даже на банках и бутылках для пищевых продуктов

Недостатки:

  • Малая износостойкость, особенно при частом чрезмерном сгибании
  • Несмотря на 20-летние исследования технология до сих пор малоизучена

Впрочем, несмотря на имеющиеся сложности, связанные с разработкой гибких дисплеев, огромную помощь ученым оказывают инновационные материалы, с помощью которых уже удалось сделать такие, казалось бы, фантастические изобретения, как полупрозрачные гибкие LED-дисплеи, большие гнущиеся тонкие 55-дюймовые настенные панели, самовосстанавливающийся гибкий дисплей, функционирующий даже после того, как его порезали ножницами — и это лишь малая часть того потенциала, скрытого в этой революционной технологии.

Гибкий дисплей: чем сейчас привлекают смартфоны

Прошло уже 14 лет с тех пор, как компания Apple представила революционный iPhone, дисплей которого был оснащен технологией мультитач. За это время новые смартфоны по дизайну и функционалу почти не отличались от предыдущих поколений. Сегодня будущее телефонов и других устройств определяет то, какими будут их экраны. Показателем этого стал выход Samsung Fold и возрождение Motorola Razr в 2022 году.

Разработчики проводят эксперименты преимущественно с технологией OLED — дисплеями на базе органических светодиодов. В отличие от жидкокристаллических экранов, благодаря технологии создания без хрупких элементов, экраны OLED получаются гибкими.

Гибкость матрицы

На решение первой проблемы понадобилось больше всего времени. Первые шаги в этом направлении были сделаны в 2000-е, когда популярность начали приобретать Inc-дисплеи. Но у них были свои недостатки, главный из которых — крайне медленный отклик матрицы, что делает невозможным просмотр видео.

Поэтому дальше прототипов эти матрицы не пошли. Революцию в мире дисплеев совершила технология OLED. Именно она была выбрана как основа для гибких дисплеев. С одной стороны, матрицы OLED обладают преимуществами Inc-матриц — тонкостью, отсутствием надобности в твердой подложке и подсветке. С другой — могут похвастаться широкой цветовой гаммой и высокой контрастностью.

Защитный слой

Его также называют слой инкапсуляции. Как уже понятно из названия, он нужен для защиты и герметизации всех описанных выше компонентов. Поначалу для создания этого слоя чаще всего использовался тот же материал, что и для подложки — полиимид, однако в последние годы производители все чаще отдают предпочтение ультратонкому стеклу (UTG).

Последний материал по своим свойствам ближе к обычному стеклу, он более прочный и меньше царапается. Именно с UTG вы сталкиваетесь, используя свежие модели Samsung Z Flip и Z Fold.Если на прочие элементы этого высокотехнологичного бутерброда вы никак повлиять не можете, то с покровным слоем все однозначно: модели с ультратонким стеклом более выносливые и современные, при покупке стоит отдавать предпочтение именно им.

Какой форм-фактор выбрать?

Сейчас на рынке присутствуют устройства, складывающиеся внутрь и наружу. Оба варианта имеют как преимущества, так и недостатки. Первый форм-фактор, когда экран находится внутри в сложенном состоянии, лучше защищен от царапин и других повреждений, но на таком дисплее с большей вероятностью появятся складки, которые, естественно, выглядят неэстетично, мешают просмотру и управлению.

Второй вариант — с экраном наружу — куда более хрупкий и обращаться с ним придется бережно, но здесь не будет складок, а толщина корпуса такого устройства будет меньше, ведь отпадает необходимость в дополнительном дисплее.Кроме того, мы видели немало смелых концептов скручивающихся гаджетов, однако до массового рынка они пока не дошли.

Подложка (плата)

В основе любого дисплея находится подложка и на протяжении многих лет своего развития она была стеклянной и, естественно, очень хрупкой. Однако по мере развития технологий, производители научились создавать пластиковые подложки, тонкие и гибкие. Также возможно использование металлических подложек, но они распространены куда меньше.

Однако ключевое значение здесь имеет не только сам факт сгибаемости, но и возможность выдерживать постоянные механические нагрузки на протяжении нескольких лет. А также сгиб подложки не должен оказывать негативного влияния на отображение картинки на экране.

Покрытие дисплея

Обычное закаленное стекло заменили на гибкий пластик. Это решение нельзя назвать идеальным, так как материал имеет низкую устойчивость к внешним воздействиям. Его можно поцарапать любым твердым предметом. Даже при достаточно бережном использовании такой экран быстро покрывается мелкими царапинами. Так что пластик, скорее всего, временный материал, и когда-нибудь его заменят чем-то более практичным.

Проблемы, которые возникают при создании гибкого дисплея

Для начала перечислим трудности, с которыми столкнулись инженеры при создании гибкого дисплея. Они объясняют, почему на разработку этой технологии ушло так много времени. В первую очередь это гибкость матрицы. Она должна иметь возможность менять свою форму, не теряя при этом работоспособности.

Вторая — это защита дисплея. Инженерам нужно было придумать гибкую замену закаленному стеклу, которое не подходит для такого вида дисплеев. Еще одна проблема — реализация шарнира складывания. Он одновременно должен быть очень гибким, прочным, а также компактным.

Светоизлучающий диод: история технологии oled

В 1987 году ученые из лаборатории Eastman Kodak в одном из своих исследований описали разработанный ими органическое вещество, которое хорошо светится, если через него провести электрический ток. Это открытие стало прототипом современной технологии OLED.

Один из первых прототипов телефона с гибким экраном в 2022 году придумала компания Human Media Lab. PaperPhone, так называлось новое устройство, имел черно-белый дисплей на электронных чернилах. Прототип, конечно, работал, но до массового производства не дошел.

Следом за Human Media Lab к разработке новых гнущихся гаджетов подключились крупные игроки. Компания Samsung в 2022 году представила концепцию телефона с изогнутым экраном-водопадом — YOUM. А LG выпустила смартфон G Flex, и несмотря на то, что новый гаджет не вызвал восторгов у покупателей, компания все равно позже создала второе поколение таких смартфонов.

Изначально для прочности в OLED-дисплеях использовали стекло, которое позже заменили гибкой пластиковой или металлической основой. Светодиоды печатают на специальных струйных или 3D-принтерах.

Слой oled

Светоизлучающий слой, именно здесь располагаются пиксели, состоящие из красных, зеленых и синих субпикселей. Каждая ячейка может иметь собственный цвет и яркость, а вместе они формируют видимую нам картинку. Этот слой включает несколько дополнительных подслоев: катод, анод, а между ними слой органического светоизлучающего материала.

Хайп и технологические прорывы: будущее технологии

Пока что все открытия в этой области опираются на хайп и «вау»-эффект, но разработчики только отрабатывают технологию для создания прорывных вещей и не планируют останавливаться на достигнутом. Возможно, через несколько лет появится гораздо больше устройств с экранами OLED: скорее всего, в массовое производство пойдут легкие носимые гаджеты.

Производство таких устройств обходится дорого, и даже в прототипе устройства имеют свои технические недоработки. Например, чрезмерное поглощение энергии и отсутствие адаптированных под экран приложений. Тем не менее, потенциал у технологии есть, и вполне вероятно, что история ее развития чем-то напомнит появление планшетов.

Прототип первого планшета компания Microsoft представила еще в 2001 году: в то время их устройство оказалось дорогим и непродуманным в плане функционала и операционной системы. Успех технология приобрела только через девять лет с появлением первого iPad от Apple.

Шарнир

Выбирая складной смартфон, обязательно обратите внимание на то, какого типа шарнир в нем используется. Конструкция и материалы должны быть максимально надежными и, как правило, производители указывают и по какому принципу этот элемент создается, и на сколько сгибаний/разгибаний он рассчитан.

Как видим, ниша складных смартфонов становится все более разнообразной, одновременно с этим снижается и стоимость гаджетов, впрочем, до категории массовых они явно дойдут нескоро.Напишите нам, что вы думаете о складных смартфонах и хотите ли приобрести себе подобный.

Шарнир устройства

Через него проходят шлейфы, соединяющие вместе все компоненты смартфонов, что добавляет сложности конструкции. Ни одной из компаний, выпускающих гибкие смартфоны, до сих пор не удалось избавиться от складки посередине дисплея. В каких-то моделях она заметна больше, в других — меньше, но тем не менее присутствует.

Итак, хотя на рынке уже давно продаются устройства с гибкими дисплеями, они еще очень далеки от идеала. Но с каждым годом технология совершенствуется, и, возможно, совсем скоро многие из проблем будут решены. 

Экран-рулон с возможностью многозадачности: прототип oppo x 2021

В 2021 году китайская компания OPPO представила концепцию смартфона с экраном-рулоном OPPO X 2021. У прототипа телефона нет каких-либо особенных потребительских качеств, которые были бы востребованы. Его преимущество сейчас — это потенциальная многозадачность. Экран увеличивается и разделяется на несколько частей. Так можно собрать на одном дисплее несколько открытых приложений.

Экран-рулон OPPO X 2021 тоже создан на базе технологии OLED, однако отличается тем, что в его основе лежат био, а не синтетические кристаллы. Использование биоматериалов — новшество, так как раньше не было способов заставить их светиться. Они сложнее и дороже в производстве, но их использование позволяет согнуть экран, сделав его тоньше за счет сокращения пространства между верхней и нижней подложками экрана.

Пока неизвестно, когда такие смартфоны появятся в массовом производстве.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *