Гибкий дисплей или сворачиваемый дисплей — это электронный визуальный дисплей , который является гибким по своей природе, в отличие от традиционных дисплеев с плоским экраном, используемых в большинстве электронных устройств. [1] В последние годы наблюдается растущий интерес со стороны многочисленных производителей бытовой электроники к применению этой технологии отображения в электронных книгах , мобильных телефонах и другой бытовой электронике . Такие экраны можно сворачивать как свиток без искажения изображения или текста. [2] Технологии, используемые для создания раскладного дисплея, включают электронные чернила , Gyricon , Organic LCD и OLED .
Электронные бумажные дисплеи, которые можно свернуть, были разработаны компанией E Ink . На выставке CES 2006 компания Philips продемонстрировала прототип раскладного дисплея , экран которого способен сохранять изображение в течение нескольких месяцев без электричества. [1] В 2007 году компания Philips выпустила 5-дюймовый сворачиваемый дисплей с разрешением 320 x 240 пикселей , основанный на электрофоретической технологии E Ink . [ нужна цитация ] Были продемонстрированы некоторые гибкие органические светодиодные дисплеи. [2] Первым коммерчески продаваемым гибким дисплеем были электронные бумажные наручные часы . Складной дисплей — важная часть разработки раскладного компьютера .
Поскольку плоский дисплей широко используется уже более 40 лет, в технологию отображения было внесено много желательных изменений , направленных на разработку более легкого и тонкого продукта, который было бы легче переносить и хранить. Благодаря разработке в последние годы сворачивающихся дисплеев ученые и инженеры пришли к выводу, что технология гибких плоских дисплеев имеет огромный рыночный потенциал в будущем. [3]
Складные дисплеи можно использовать во многих местах:
Гибкие дисплеи на основе электронной бумаги ( e-paper ) были первыми концептуализированными и прототипированными гибкими дисплеями. Хотя эта форма гибких дисплеев имеет долгую историю и ее пытались использовать многие компании, только недавно эта технология начала получать коммерческое внедрение, предназначенное для массового производства и использования в потребительских электронных устройствах.
Идею разработки гибкого дисплея впервые предложила компания Xerox PARC ( Palo Alto Research Company). В 1974 году Николас К. Шеридон, сотрудник PARC, совершил крупный прорыв в технологии гибких дисплеев и создал первый гибкий дисплей на электронной бумаге. Эта новая технология отображения, получившая название Gyricon , была разработана для имитации свойств бумаги , но сочеталась с возможностью отображения динамических цифровых изображений . Шеридон предвидел появление безбумажных офисов и искал коммерческое применение Gyricon. [4] В 2003 году компания Gyricon LLC была создана как прямая дочерняя компания Xerox для коммерциализации технологии электронной бумаги, разработанной в Xerox PARC. [5] Деятельность Gyricon LLC продлилась недолго, и в декабре 2005 года Xerox закрыла дочернюю компанию, сосредоточившись вместо этого на лицензировании технологии. [6]
В 2005 году Университет штата Аризона (ASU) открыл центр площадью 250 000 квадратных футов, посвященный исследованиям в области гибких дисплеев, под названием «Центр гибких дисплеев ASU» (FDC). ASU получил 43,7 миллиона долларов от Исследовательской лаборатории армии США (ARL) на разработку этого исследовательского центра в феврале 2004 года. [7] Запланированный прототип устройства был намечен для публичной демонстрации позже в том же году. [8] Однако реализация проекта столкнулась с рядом задержек. В декабре 2008 года АГУ в партнерстве с Hewlett Packard продемонстрировал прототип гибкой электронной бумаги из Центра гибкого дисплея в университете. [9] HP продолжила исследования и в 2010 году продемонстрировала еще одну демонстрацию. [10] Однако из-за ограничений в технологии HP заявила, что «[наша компания] на самом деле не считает, что эти панели используются в по-настоящему гибких или сворачиваемых дисплеях, а вместо этого видит, что они используются просто для того, чтобы сделать дисплеи тоньше и легче». [10]
В период с 2004 по 2008 год ASU разработала свои первые небольшие гибкие дисплеи. [11] В период с 2008 по 2012 год ARL взяла на себя обязательство продолжать спонсировать Центр гибкого дисплея ASU, что включало дополнительные 50 миллионов долларов на финансирование исследований. [11] Хотя армия США финансирует разработку ASU гибкого дисплея, центр внимания сосредоточен на коммерческом применении. [12]
Plastic Logic — компания, которая разрабатывает и производит монохромные пластиковые гибкие дисплеи различных размеров на основе собственной технологии органических тонкопленочных транзисторов ( OTFT ). Они также продемонстрировали свою способность производить цветные дисплеи с помощью этой технологии, однако в настоящее время они не способны производить их в больших масштабах. [13] [14] [15] Дисплеи производятся на специально построенном заводе компании в Дрездене , Германия , который был первым построенным заводом такого типа, предназначенным для крупносерийного производства органической электроники. [16] Эти гибкие дисплеи считаются «небьющимися», поскольку они полностью сделаны из пластика и не содержат стекла . Они также легче и тоньше стеклянных дисплеев и имеют малое энергопотребление. Эта гибкая технология отображения может применяться в вывесках, [17] [18] наручных часах и носимых устройствах [19], а также в автомобилях и мобильных устройствах. [20]
В 2004 году группа под руководством профессора Роэла Вертегаала из Лаборатории человеческих медиа Университета Квинс в Канаде разработала PaperWindows, [21] первый прототип компьютера, работающего на сгибаемой бумаге, и первый органический пользовательский интерфейс . Поскольку в то время полноцветные дисплеи формата Letter в США не были доступны, PaperWindows применила форму активного проекционного отображения окон компьютера на реальные бумажные документы, которые работали вместе как один компьютер посредством 3D-отслеживания. На лекции для групп Gyricon и взаимодействия человека с компьютером в Xerox PARC 4 мая 2007 года профессор Вертегаал публично представил термин « органический пользовательский интерфейс» (OUI) как средство описания влияния технологий неплоского отображения на пользовательские интерфейсы. Будущее: бумажные компьютеры, гибкие форм-факторы вычислительных устройств, а также жесткие дисплеи любой формы с экранами, напоминающими кожу. Лекция была опубликована годом позже в рамках специального выпуска по органическим пользовательским интерфейсам [22] в журнале Communications of the ACM . В мае 2010 года Human Media Lab в партнерстве с Центром гибких дисплеев ASU разработала PaperPhone , [23] первый гибкий смартфон с гибким электрофоретическим дисплеем. PaperPhone использовал жесты изгиба для навигации по содержимому. С тех пор Human Media Lab в партнерстве с Plastic Logic и Intel представила на выставке CES 2013 первый гибкий планшетный ПК и компьютер с несколькими дисплеями для электронной бумаги PaperTab [24] , дебютировав первый в мире прототип гибкого смартфона с приводом MorePhone [ 24]. 25] в апреле 2013 года.
С 2010 года Sony Electronics , AU Optronics и LG Electronics проявили интерес к разработке гибких дисплеев на электронной бумаге. [26] [27] Однако только LG официально объявила о планах массового производства гибких дисплеев на электронной бумаге. [28]
Исследования и разработки гибких OLED-дисплеев в основном начались в конце 2000-х годов с основной целью внедрения этой технологии в мобильных устройствах. Однако в последнее время эта технология в умеренной степени появилась и в потребительских телевизионных дисплеях.
Nokia впервые разработала концепцию применения гибких OLED-дисплеев в мобильных телефонах, выпустив концептуальный мобильный телефон Nokia Morph . Концепт Morph, представленный прессе в феврале 2008 года, представлял собой проект, разработанный Nokia совместно с Кембриджским университетом . [29] С помощью Morph компания Nokia намеревалась продемонстрировать свое видение будущих мобильных устройств с гибким и полиморфным дизайном; позволяя устройству плавно изменяться и соответствовать различным потребностям пользователя в различных средах. [30] Хотя целью Morph была демонстрация потенциала нанотехнологий , он стал пионером концепции использования гибкого видеодисплея в устройстве бытовой электроники. [30] Nokia вновь возобновила свой интерес к гибким мобильным устройствам в 2011 году, представив концепцию Nokia Kinetic. [31] Nokia представила прототип гибкого телефона Kinetic на выставке Nokia World 2011 в Лондоне вместе с новой линейкой устройств Nokia на базе Windows Phone 7 . [32] Физически Kinetic сильно отличался от Morph, но в нем все же воплотилось видение полиморфизма Nokia в мобильных устройствах. [31]
Sony Electronics проявляет интерес к исследованиям и разработкам в области гибких видеодисплеев с 2005 года. [33] В партнерстве с RIKEN (Институтом физических и химических исследований) Sony пообещала коммерциализировать эту технологию в телевизорах и мобильных телефонах примерно в 2010 году. [ 33] В мае 2010 года Sony продемонстрировала раскладной TFT -дисплей OLED. [34]
В конце 2010 года компания Samsung Electronics объявила о разработке прототипа гибкого AMOLED-дисплея с диагональю 4,5 дюйма. [35] Прототип устройства затем был продемонстрирован на выставке Consumer Electronics Show 2011 . [36] Во время квартального отчета о прибылях и убытках за третий квартал 2011 года вице-президент Samsung по связям с инвесторами Роберт Йи подтвердил намерения компании применить эту технологию и выпустить продукты, использующие ее, к началу 2012 года. [37] В январе 2012 года Samsung приобрела компанию Liquavista. обладающий опытом в производстве гибких дисплеев, и объявил о планах начать массовое производство ко второму кварталу 2012 года. [38] [39]
В январе 2013 года Samsung представила свой новый, безымянный продукт во время основного выступления компании на выставке CES в Лас-Вегасе . Брайан Беркли, старший вице-президент лаборатории дисплеев Samsung в Сан -Хосе , Калифорния , объявил о разработке гибких дисплеев. Он сказал, что «эта технология позволит партнерам компании создавать сгибаемые, сворачиваемые и складные дисплеи», и во время своего выступления продемонстрировал, как новый телефон может быть сворачиваемым и гибким. [40]
Во время основной презентации Samsung на выставке CES 2013 публике были показаны два прототипа мобильных устройств под кодовым названием «Youm», в которых реализована технология гибкого дисплея AMOLED. [41] «Youm» имеет изогнутый экран, использование OLED -экрана придает этому телефону более глубокий черный цвет, более высокий общий коэффициент контрастности и лучшую энергоэффективность, чем традиционные ЖК- дисплеи. [42] Также у этого телефона есть преимущества сворачивающегося дисплея; он легче, тоньше и долговечнее ЖК- дисплеев. Samsung заявила, что панели Youm появятся на рынке в ближайшее время, а производство начнется в 2013 году. [43]
Впоследствии в октябре 2013 года компания Samsung выпустила Galaxy Round , смартфон с загнутым внутрь экраном и корпусом . Galaxy Note Edge выпущен в 2014 году. [45] В 2015 году компания Samsung применила эту технологию к своей флагманской серии Galaxy S , выпустив Galaxy S6 Edge , вариант модели S6 с экраном, наклоненным по обеим сторонам устройства. [46] Во время конференции разработчиков в 2018 году компания Samsung продемонстрировала прототип складного смартфона , который впоследствии был представлен в феврале 2019 года как Galaxy Fold . [47] [48]
Центр гибких дисплеев (FDC) в Университете штата Аризона объявил о продолжении работы по продвижению гибких дисплеев в 2012 году. [49] 30 мая в сотрудничестве с учеными Армейской исследовательской лаборатории ASU объявил, что успешно изготовил самый большой в мире гибкий OLED-дисплей. с использованием технологии тонкопленочных транзисторов (TFT). [50] ASU планирует использовать этот дисплей в «тонких, легких, гибких и очень прочных устройствах». [50]
В январе 2019 года китайский производитель Xiaomi показал прототип складного смартфона . [51] Генеральный директор Xiaomi Лин Бинь продемонстрировал устройство в видеоролике в социальной сети Weibo . Устройство оснащено большим складным дисплеем, который изгибается на 180 градусов внутрь с двух сторон. Планшет превращается в смартфон с диагональю экрана 4,5 дюйма, настраивающий пользовательский интерфейс на лету.
Гибкие дисплеи имеют много преимуществ перед стеклом: более высокая прочность, меньший вес, тоньше пластика, их можно идеально изогнуть и использовать во многих устройствах. [52] Более того, основная разница между стеклянным и сворачиваемым дисплеем заключается в том, что площадь дисплея сворачивающегося дисплея может быть больше, чем само устройство ; Если гибкое устройство имеет, например, диагональ 5 дюймов и рулон 7,5 мм, его можно хранить в устройстве размером меньше самого экрана и толщиной около 15 мм. [53]
Гибкие экраны могут открыть двери для новых и альтернативных схем аутентификации, подчеркивая взаимодействие между пользователем и сенсорным экраном. В статье «Изгиб паролей: использование жестов для аутентификации на гибких устройствах» авторы представляют новый метод под названием «Изгиб паролей», при котором пользователи выполняют изгибающие жесты и деформируют сенсорный экран, чтобы разблокировать телефон. Их работа и исследования указывают на то, что Bend Passwords, возможно, станет новым способом обеспечения безопасности смартфонов наряду с популяризацией гибких дисплеев. [54]
Гибкие дисплеи, в которых используется технология электронной бумаги, обычно используют технологии электрофореза или электросмачивания. Однако каждый тип гибкой электронной бумаги различается по спецификациям из-за разных технологий реализации, используемых разными компаниями.
Технология гибкого электронного бумажного дисплея, разработанная совместно Университетом штата Аризона и HP, использует разработанный HP Labs производственный процесс под названием Self-Aligned Imprint Lithography (SAIL). [55] Экраны изготавливаются путем наложения стопок полупроводниковых материалов и металлов между гибкими пластиковыми листами. Стеки должны быть идеально выровнены и оставаться такими. Выравнивание оказывается затруднительным во время производства, поскольку тепло во время производства может деформировать материалы и когда полученный экран также должен оставаться гибким. Процесс SAIL решает эту проблему, «печатая» полупроводниковый рисунок на полностью составной подложке, так что слои всегда остаются идеально выровненными. Ограничение материала, на котором основан экран, позволяет использовать только ограниченное количество полных рулонов, что ограничивает его коммерческое применение в качестве гибкого дисплея. [10] Технические характеристики прототипа дисплея следующие:
Гибкий электронный бумажный дисплей, анонсированный AUO, уникален, поскольку это единственный вариант, работающий на солнечной энергии. Отдельная аккумуляторная батарея также подключается, когда солнечная зарядка недоступна. [56] Технические характеристики [26]
Технические характеристики: [57]
* Нижняя часть более резко изогнута.
Многие гибкие дисплеи на основе электронной бумаги основаны на технологии OLED и ее вариантах. Хотя эта технология является относительно новой по сравнению с гибкими дисплеями на основе электронной бумаги, за последние несколько лет наблюдается значительный рост внедрения гибких дисплеев OLED.
Технические характеристики: [58]
Технические характеристики: [39] [59]
В мае 2011 года Лаборатория человеческих медиа Королевского университета в Канаде представила PaperPhone , первый гибкий смартфон , в сотрудничестве с Центром гибкого дисплея Университета штата Аризона. [23] PaperPhone использовал 5 датчиков изгиба для реализации навигации по пользовательскому интерфейсу посредством жестов изгиба углов и сторон дисплея. В январе 2013 года Human Media Lab представила на выставке CES первый гибкий планшетный ПК PaperTab [24] в сотрудничестве с Plastic Logic и Intel Labs. PaperTab — это среда с несколькими дисплеями, в которой каждый дисплей представляет собой окно, приложение или компьютерный документ. Дисплеи отслеживаются в 3D, что позволяет выполнять операции с несколькими дисплеями, например сортировку для увеличения пространства дисплея или наведение одного дисплея на другой для открытия файла документа. В апреле 2013 года в Париже Human Media Lab в сотрудничестве с Plastic Logic представила первый в мире прототип гибкого смартфона с приводом — MorePhone. [25] MorePhone активирует свой корпус, чтобы уведомить пользователей о получении телефонного звонка или сообщения.
Nokia представила концептуальный телефон Kinetic на выставке Nokia World 2011 в Лондоне. [31] Гибкий OLED-дисплей позволяет пользователям взаимодействовать с телефоном, скручивая, сгибая, сжимая и складывая его различными способами как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. [61] Веб-сайт технологических журналистов Engadget описал такие взаимодействия, как «[когда] наклоните экран к себе, [устройство] действует как функция выбора или увеличивает масштаб любых изображений, которые вы просматриваете». [62] Nokia предполагала, что этот тип устройства станет доступен потребителям «всего за три года», и заявила, что уже обладает «технологией для его производства». [31]
На выставке CES 2013 компания Samsung во время своей основной презентации продемонстрировала два телефона с технологией гибкого дисплея AMOLED : Youm и неназванный прототип устройства на базе Windows Phone 8 . [63] [64] Youm обладал статической реализацией гибкой технологии отображения AMOLED, поскольку его экран имел заданную кривизну вдоль одного из краев. [60] Преимущество изогнутости позволяет пользователям «читать текстовые сообщения, биржевые котировки и другие уведомления со стороны устройства, даже если у [пользователя] есть чехол, закрывающий экран». [60] Безымянный прототип устройства Windows Phone 8 имел прочную основу, на которой располагался гибкий AMOLED-дисплей. [64] Сам AMOLED-дисплей гнётся и, по словам представителей Samsung, был описан как «практически небьющийся даже при падении». [41] Брайан Беркли, старший вице-президент Samsung Display, считает, что этот гибкий форм-фактор «действительно начнет менять то, как люди взаимодействуют со своими устройствами, открывая новые возможности образа жизни… [и] позволит нашим партнерам создавать совершенно новая экосистема устройств». [41] Форм-фактор Youm в конечном итоге был использован в Galaxy Note Edge , [45] и будущих устройствах серии Samsung Galaxy S. [65]
ReFlex — это гибкий смартфон, созданный Лабораторией человеческих медиа Университета Квинс . [66]
LG Electronics и Samsung Electronics представили изогнутые OLED-телевизоры с изогнутым дисплеем на выставке CES 2013 с разницей в несколько часов. [67] [68] Обе компании признали свой прототип изогнутого OLED-телевизора первым в своем роде благодаря изогнутому OLED-дисплею. [69] [70] Веб-сайт технологических журналистов The Verge отметил , что тонкий изгиб 55-дюймового OLED-телевизора Samsung позволил ему получить «более панорамный, более захватывающий опыт просмотра и фактически улучшил углы обзора сбоку». Также был поделился опытом просмотра изогнутого 55-дюймового OLED-телевизора LG. Помимо кривизны, телевизор LG также поддерживает 3D. [68]
* Нижняя часть более резко изогнута.
{{cite book}}
: CS1 maint: location missing publisher (link)