Технология экранов делает шаг вперед

Эдриан Пеннингтон, 23 января 2024 г.

Новые технологические разработки, включая квантовые точки, вызывают необходимость в стандартах и ​​оценке соответствия для экранов. IEC уже опубликовала множество ключевых документов в этой области.

Бесплатная картинка с pixexid.com

 Экраны повсюду в нашей жизни, от наших телефонов и планшетов до наших телевизоров. Мы проводим все больше времени, прокручивая, переключая каналы или просматривая наши профили в социальных сетях. Дети в особенности страдают настолько, что Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) выпустила специальные рекомендации, которые советуют заменить длительное сдержанное или малоподвижное времяпрепровождение перед экраном более активными играми.

Важность экранов в нашей жизни частично объясняет постоянное стремление производителей к инновациям и предложению новых технологий экранов. С упадком технологий жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев) на рынке телевизионных экранов доминируют варианты OLED, QLED и mini LED (светоизлучающие диоды). Ключевое различие между ЖК-дисплеями и органическими светодиодными технологиями заключается в том, что OLED не используют слой подсветки пикселей экрана. Вместо этого пиксели OLED излучают свет, когда на них подается питание. Это означает, что экраны OLED можно сделать  примерно на 30% тоньше и легче,  чем ЖК-экраны.

Однако OLED-дисплеи дороже в производстве и, как правило, не могут обеспечить максимальную яркость, в то время как выгорание (призрачное остаточное изображение, остающееся на экране после интенсивного использования) остается проблемой для старых моделей. «Несмотря на развитие технологии OLED, ее яркость, срок службы и стоимость производства остаются проблемами для отрасли», — пояснила Света Дэш, основательница Dash-Insights, компании по исследованию рынка дисплеев.

От мини-светодиодов до квантовых точек

Одним из ответов на эти вызовы, который вполне может стать одним из технологических новинок 2024 года, является фосфоресцентный OLED (PHOLED) синего цвета. Как пояснил Dash, фосфоресцентные материалы гораздо эффективнее преобразуют свет и в настоящее время используются для излучателей красного и зеленого цвета в OLED-дисплеях, в то время как флуоресцентные являются стандартом для излучателей синего цвета. Индустрия дисплеев ждала более эффективных фосфоресцентных материалов синего цвета, и по крайней мере одна компания утверждает, что совершила прорыв в этом отношении, выпустив в продажу новые продукты PHOLED красного, зеленого и синего цвета в конце этого года.

Другие попытки повысить производительность OLED включают использование дейтерия, также известного как тяжелый водород, чтобы сделать панели более устойчивыми к теплу и электричеству. По данным той же компании, ее последние OLED-дисплеи, впервые представленные на выставке CES в этом году, могут достигать на 60% более ярких изображений и на 30% более широких углов обзора, чем обычные OLED. «Технология OLED готова решить проблемы яркости и срока службы благодаря достижениям в области материалов и производственных процессов, - ожидает Дэш. - Если развитие технологий в сочетании с расширением мощностей сможет снизить затраты, это может привести к значительному росту спроса в будущие годы».

Mini LED — это более доступная конкурирующая технология OLED, которая применяется в ЖК-телевизорах. Она использует крошечные светодиоды для создания меньших, более гибких зон затемнения. Эта технология также менее подвержена выгоранию. Для контекста: только что был представлен гигантский мини-светодиодный экран телевизора с яркостью 10 000 нит. Нит — это единица измерения, которая относится к уровню яркости видимого света (яркости) в определенной области и обычно используется для измерения яркости экрана.

OLED сталкивается с наибольшей конкуренцией со стороны технологии QLED. Q означает квантовую точку, технологию, впервые разработанную одним поставщиком, но теперь используемую в нескольких брендах телевизоров. Технологическая консалтинговая компания OMDIA опубликовала данные, указывающие на то, что экраны QLED являются драйвером роста на рынке телевизоров премиум-класса, где их доля вырастет с 50% в 2023 году до 70% к 2026 году.

Квантовые точки, также известные как нанокристаллы, представляют собой крошечные полупроводниковые частицы, которые усиливают яркость цвета и управление изображением. Проблема в том, что квантовые точки, используемые в современных телевизорах QLED, полагаются на свет от подсветки, точно так же, как слой ЖК-дисплея в стандартных ЖК-телевизорах. Это ограничивает эффективность полупроводниковых частиц.

Ответом могут стать самоизлучающие QLED. Они используют фотолюминесцентные квантовые точки, способные загораться и гаснуть по отдельности вместо подсветки. Теоретически это дало бы экранам с самоизлучающими QD все преимущества OLED, но с большей яркостью и в форме, которую можно изготовить с меньшими затратами.

IEC публикует большинство важных стандартов, касающихся экранов дисплеев. Технический комитет IEC 110 готовит стандарты для электронных дисплеев, будь то светодиодные, OLED, голографические и другие. Серия стандартов IEC 61747 определяет требования для ЖК-дисплеев, а серия стандартов IEC 62341 делает то же самое для экранов OLED.

Рынок складных экранов на подъеме

С момента своего появления десять лет назад складные экраны стали обычным явлением, и многочисленные производители выпустили или анонсировали различные сгибающиеся, изогнутые или сворачиваемые продукты, в том числе для телефонов, ноутбуков и даже телевизоров. Цены на такие устройства также упали, поскольку все больше поставщиков выпускают собственные версии. Ходят упорные слухи, что одна из крупнейших в мире технологических компаний готовит свое первое складное устройство, хотя, возможно, не раньше 2025 года.

Все гибкие дисплеи производятся с использованием подложек из гибкого пластика, который может сгибаться тысячи раз, не ломаясь. Некоторые продукты, как утверждается, выдерживают до 200 000 сгибаний. Не все гибкие дисплеи складываются. Устройства с дисплеями, которые сворачиваются и исчезают внутри корпуса устройства, включают сворачиваемый телефон OPPO X и сворачиваемый телевизор OLED R.

По оценкам, рынок складных телефонов к 2028 году будет стоить более 54 млрд долларов США, увеличиваясь на 17,13% в год. Даже если это составляет всего 1% от общего рынка смартфонов, согласно одному отчету, это остается одной из последних настоящих областей инноваций, оставшихся у производителей мобильных телефонов. IEC публикует серию IEC 62715, которая касается большинства вопросов стандартизации для гибких и складных экранов.

Переход на носимые устройства

Значительным фактором является конвергенция смартфонов и носимых устройств. Поскольку складные телефоны становятся более компактными и гибкими, их можно трансформировать в носимые аксессуары, такие как умные часы или умные браслеты. Такая интеграция открывает новые возможности для удобства и функциональности, привлекая потребителей, ищущих многофункциональные и универсальные устройства.

Инновация также устраняет разрыв между ранее разделенными категориями телефонов и планшетов (или ноутбуков и более портативных планшетов) с компактным дизайном складного телефона, означая, что пользователи получают гибкий планшет, который может поместиться в кармане. Аксессуары, такие как сопутствующие клавиатуры и трекпады, позволяют использовать традиционный ноутбук для тех, кто не хочет использовать свое устройство в полноэкранном режиме все время.

Инновации также появятся в виде растягивающихся, носимых и даже встраиваемых в кожу дисплеев. Последнее является предметом недавних исследований того, как светоизлучающие полимеры могут быть использованы для гибкой оптоэлектроники.

«Представьте себе дисплей, который можно растянуть вдвое по сравнению с первоначальной длиной, не разрывая его, - объясняет Чжитао Чжан в исследовательской статье, опубликованной в журнале Nature. - В ближайшем будущем наш мобильный телефон может стать очень тонким и плотно прилегать к нашей руке, как наша кожа, и этот новый вид дисплея будет интегрирован с датчиками кожи, чтобы мы могли наблюдать за параметрами здоровья в режиме реального времени и общаться с другими».

IEC создала комитет по подготовке стандартов в области носимых электронных устройств и технологий. Он работает совместно с TC 110 в группе связи, чтобы обеспечить охват всех областей. Например, он публикует IEC 63203‑406‑1, который измеряет температуру поверхности носимых на запястье электронных устройств при контакте с кожей человека.

Голографические дисплеи создают новые возможности

Хотя проблемы с экранами OLED TV остаются, наблюдается заметный рост использования OLED для других приложений, включая дополненную/виртуальную реальность (AR/VR) и автомобильные дисплеи. Ожидается, что эти новые области увеличат доход от OLED-экранов на 8% в 2024 году, согласно данным консалтинговой компании John Peddie Research.

Подпитываемые достижениями в области гарнитур AR/VR, новыми возможностями 3D-фото в новейших смартфонах и распространенностью игровых движков, платформы 3D-визуализации (или пространственных вычислений) находятся на подъеме.  В то же время инструменты генеративного искусственного интеллекта (ИИ) нацелены на ускорение создания 3D-контента.

Пространственные вычисления — это развивающаяся 3D-ориентированная форма вычислений, которая по своей сути использует ИИ, компьютерное зрение и расширенную реальность для интеграции виртуального опыта в физический мир, освобождая его от экранов и превращая все поверхности в пространственные интерфейсы.

«Сближаются две основные тенденции: 3D-пространственные платформы и генеративный ИИ», — заметил Шон Фрейн, генеральный директор компании из Бруклина, которая разрабатывает голографические технологии уже десять лет. Ранее она анонсировала голографический дисплей с разрешением 8K , который, как утверждается, является крупнейшим в мире и новым способом обмена голограммами в интернете. Позже в этом году она планирует запустить то, что рекламируется как «первый в мире портативный голографический дисплей». Новый экран разработан, чтобы предоставить пользователям возможность испытывать 3D-визуализацию без необходимости надевать специальные очки или гарнитуры.

Продукт разработан для того, что компания называет «новой эрой пространственной фотографии», и поставляется с программным обеспечением на базе искусственного интеллекта, которое добавит глубины 2D-снимкам, «представляя десятки перспектив одной и той же фотографии» для просмотра на дисплее. Как и большинство автостереоскопических экранов, эта технология требует, чтобы зритель смотрел на дисплей под определенным углом, чтобы правильно увидеть 3D-эффект. Другие голографические дисплеи включают отслеживание лица или глаз для оптимальной передачи изображения зрителю, хотя это работает менее эффективно с более чем одним зрителем.

Новейшие очки VR/AR также обладают этой возможностью, а гарнитура, вызывающая наибольший ажиотаж в этой категории, — Vision Pro, выпуск которой запланирован на этот год. Пользователи могут создавать 3D-видео и 3D-снимки с помощью двух камер на новейшем смартфоне компании. Этот контент отображается как обычные 2D-изображения на телефоне или других устройствах, но будет воспроизводиться как стереоскопическое видео/снимки на гарнитуре.

По словам эксперта по технологиям и играм Кэти Хэкл, мы являемся свидетелями «медленно формирующегося будущего после смартфонов». Это будущее, говорит она , в котором пространственный компьютер в форме носимого устройства превзойдет смартфон во всем, от навигации до персональных помощников и того, как мы получаем доступ к информации и впечатлениям.

Другие технологические компании также готовят свои умные очки и гарнитуры смешанной реальности к запуску. Они думают об этом как о «сдвиге платформы», где ИИ станет основным способом взаимодействия людей с машинами. Идея заключается в том, что вскоре мы будем использовать умные очки для просмотра мира, а программное обеспечение ИИ будет взаимодействовать с нами, чтобы осмысливать все, что видим мы и наша машина.

IEC и ISO создали совместный комитет, чтобы проложить путь для этих технологий, вдохновленных ИИ: SC 42 готовит стандарты в области искусственного интеллекта. Другой подкомитет JTC 1 публикует документы, в которых указаны требования к AR и VR. IEC TC 110 разрабатывает серию IEC 63145 , которая состоит из восьми опубликованных документов и охватывает область дисплеев для очков для AR/VR.

Как и в случае со всеми новыми технологиями, развивающимися в будущем, международные стандарты играют ключевую роль в обеспечении взаимодействия систем, а также их безопасной и эффективной совместной работы.

https://etech.iec.ch/issue/2024-01/screen-tech-takes-a-leap-forward

Подготовила Людмила Циновкина, специалист по менеджменту