Перспективы развития дисплеев для мобильных телефонов

Перспективы развития дисплеев для мобильных телефонов

Выпуск 24(6723) от 10 декабря 2020 г.
РУБРИКА: НОСИМАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Сенсорные дисплеи всегда занимали центральное место в работе смартфона, а наиболее важным показателем для пользователя становится именно «время, проводимое за экраном смартфона», а не срок службы батареи или скорость обработки данных. Поскольку для миллионов людей дисплей смартфона представляет собой главное окно в цифровой мир, совершенно очевидно, что качество этого дисплея – ​как визуальное, так и сенсорное – ​имеет центральное значение для ценности смартфонов.

Ключевые отличительные черты смартфонов – ​форма устройства (главным образом его толщина) и параметры дисплея, наряду с камерами, временем автономной работы, памятью и скоростью процессора. Дисплей также определяет физическую форму телефона, от размера области просмотра до вырезов для камер и датчиков и общей толщины самого устройства. Поскольку в последние годы дисплеи заметно увеличились в размерах и стали занимать всю фронтальную часть телефона – ​иной раз даже выходя за ее рамки, – ​изменения в технологии отображения будут и дальше оставаться движущей силой в развитии смартфонов. В авангарде эволюции дисплеев для смартфонов находится корпорация Synaptics, создавшая многие ключевые решения, необходимые для внедрения новых технологий отображения. Сенсорные технологии и дисплейные технологии Synaptics широко используются в ведущих мобильных устройствах премиум-класса. Неудивительно, что у компании есть собственный взгляд на будущее дисплеев для смартфонов – ​вот некоторые прогнозы ее экспертов.


Гибкие ОСИД-дисплеи

Рынок дисплеев разделился на два лагеря: ЖК и OLED/ОСИД. Технология ЖК-дисплеев более старая, и они, хоть и продолжают занимать бόльшую долю рынка (недавно корпорация Apple осуществила успешный запуск новых, более дешевых ЖК-устройств меньшего форм-фактора), превратились в недорогое решение. Более продвинутые продукты быстро переходят на дисплеи на органических светоизлучающих диодах (organic light-emitting diode display), при этом жесткие ОСИД-дисплеи используются в телефонах высокого класса, а гибкие доминируют в премиальном и флагманском сегментах. В жестких ОСИД используются линзы со стеклянной крышкой, а общая «стопка» дисплея (подслои, составляющие дисплей), обычно более толстая, в то время как гибкие ОСИД включают в себя линзы с пластиковой крышкой и в целом тоньше.

В гибких ОСИД в полной мере используются преимущества технологии, включая лучшую контрастность, более высокую яркость, увеличенные углы обзора, «идеальный» черный цвет, более широкий цветовой диапазон и более высокую частоту обновления. Гибкие ОСИД-дисплеи ярче, поскольку пластиковая крышка линзы обычно тоньше, чем у жестких ОСИД или ЖК-дисплеев, а между крышкой линзы и светоизлучающими пикселями расположено меньше подслоев дисплея.

И жесткие, и гибкие ОСИД тоньше ЖК-панелей из-за использования самоизлучающих светодиодов, а не пассивного дисплея с источником света позади него (см. рисунок). Гибкие ОСИД-дисплеи позволяют обеспечить более продвинутый, инновационный дизайн флагманских моделей телефонов – ​это, например, безрамочные дисплеи или изогнутые дисплеи, заходящие на боковые стороны корпуса, а с 2019 г. даже дисплеи, которые можно складывать пополам. Аналитики прогнозируют, что к 2023 г. каждый четвертый телефон будет оснащен гибким или складным ОСИД-дисплеем.



Источник: Synaptics

Эволюция дисплеев


За все преимущества гибкого ОСИД приходится платить – ​это сложная среда для работы с сенсорным экраном из-за электрических помех (шумов), присущих архитектуре ОСИД-дисплеев. Фоновый шум дисплея затрудняет обнаружение сигнала, указывающего на прикосновение пальца к панели, и становится более заметным по мере того, как толщина дисплея уменьшается. В типичном ЖК-дисплее сенсорная панель и схема дисплея занимают около 2 мм пространства. С учетом защитного стекла сенсорный датчик находится довольно далеко от шумных пикселей, к тому же в ЖК-дисплеях пиксели включаются и выключаются, что позволяет определять касание в режиме ожидания. Оба фактора относительно упрощают достижение отзывчивости и точности касания.

В гибких ОСИД пиксели никогда не отключаются – ​они всегда включены. Это требует более тонкой синхронизации между сенсорами и дисплеями. Технология On-Cell позволяет интегрировать сенсоры в слой тонкой пленки так, что они находятся всего в 80 мкм от шумных пикселей дисплея (это чуть больше, чем толщина человеческого волоса). Несмотря на то что данная технология позволяет создавать гораздо более тонкие устройства, из-за такой близости очень сложно обеспечить хорошее качество касания.

Чтобы устранить проблемы помех и обеспечить необходимую производительность при низком энергопотреблении, корпорация Synaptics разработала для дисплея новую схему шумоподавления. Образно выражаясь, ее можно сравнить с камерой, которая игнорирует все цвета, присущие деревьям, и фокусируется только на тех, которые присущи цветам. Обеспечение отличного сенсорного восприятия играет ключевую роль в раскрытии преимуществ гибкого ОСИД-дисплея и его более широкой доступности.

По мнению ряда экспертов, неплохой потенциал есть и у складных дисплеев. Правда, для его реализации нужно преодолеть ряд технических проблем, и только после этого складные телефоны с ОСИД-дисплеями станут массовым направлением.

Из-за того, что складная панель даже тоньше, чем гибкий ОСИД, возникают новые трудности, которые необходимо преодолеть, – ​такие как нахождение двух частей одной панели рядом друг с другом в сложенном состоянии. Большой размер многих из этих складных устройств – ​отдельная проблема. Наконец, некоторые нишевые варианты использования, например поддержка светового пера, имеют больше смысла на экране, который, по сути, приближается к небольшому планшетному ПК. По мнению большинства экспертов, отличное сенсорное управление жизненно важно для широкого распространения любой технологии смартфонов, в том числе складных.


Влияние 5G

5G превратит привычный нам смартфон из «суперкомпьютера в кармане» в портал иммерсивного опыта, обеспечивающий подключение к виртуальному миру, основанному на облачных вычислениях. Обработку данных для многих задач можно будет перенести со смартфона в «облако», что обеспечит более реалистичные игры и потоковое видео, бесшовную дополненную реальность и безупречные телеконференции. Красивые дисплеи с повышенной четкостью и яркостью, обеспечивающие большую скорость отклика с ультранизкой задержкой, станут ключом к тому, чтобы потребители смогли беспрепятственно взаимодействовать с захватывающим виртуальным миром. Неудивительно, что такие дисплеи будут потреблять много энергии, поэтому разработка решений с низким энергопотреблением и энергосбережением также будет иметь большое значение.


Особенности конструкции и взаимодействия с пользователем

С переходом на гибкие ОСИД и лежащую в их основе технологию поддержки мы вправе ожидать увидеть в телефонах ряд новых функций, которые улучшат пользовательский интерфейс и позволят производителям устройств создавать еще более инновационные конструкции.

Вероятно, в будущем продолжится эволюция безрамочных дисплеев, которые занимают не только всю фронтальную поверхность телефона, но и боковые и даже заднюю. При этом, в связи с дальнейшей интеграцией новых сенсорных технологий и технологий отображения, телефоны могут больше не иметь каких-либо физических кнопок или элементов управления, включая кнопки регулировки громкости и питания, которые сейчас находятся на боковой или верхней панели устройств, а будут активироваться при помощи сенсоров.

Пользователи с нетерпением ждут действительно безрамочных конструкций с непрерывной поверхностью дисплея на телефоне. Такие поверхности могут вкллючать камеру или другие датчики, полностью интегрированные в сам дисплей. Один из перспективных подходов – ​интеграция функции распознавания лиц непосредственно в дисплей. При этом используются те же сенсорные датчики, которые определяют, когда телефон поднесен к уху пользователя, и отключают дисплей для экономии заряда батареи. Сегодня определение лица обычно выполняется с помощью ИК-датчика, для чего добавляется еще одна камера на переднюю панель телефона (и тем самым увеличивается стоимость). Благодаря встроенному распознаванию лиц эта функция может быть реализована с помощью сенсорного контроллера, который реагирует на касания пальцами дисплея, что позволяет удалить ИК-датчик и добиться истинно безрамочной конструкции.


 Mori Janice. A Look into the Future of Mobile Phone Displays. EE Times, November 2, 2020: https://www.eetimes.com/a-look-into-the-future-of-mobile-phone-displays/


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ