8 января 2019

Берёзки NEWS №53. Гонка PPI

Гонка PPI в 2018 году продолжается, или про самые передовые экраны.

Дополненая реальность на производстве требует самых лучших экранов

Трудно переоценить значение экрана. Когда мы говорим о современной носимой электронике, то это главная вещь, которая влияет на наше первое впечатление от смартфона или планшета. Для большинства пользователей очевидна разница между 5-дюймовыми смартфонами с разрешением 854х480 и 1440х720 пикселей. Плохие и хорошие экраны породили новые оценки смартфонов, такие как «рыхлый шрифт», «вырвиглазный пентайл», «лесенка» и «видно отдельные пиксели». Устранение этих недостатков приводило к увеличению разрешения экранов, что, в свою очередь, подстегивало разработки все более мощных чипсетов. Но в какой-то момент (около 4 лет назад) мы все посчитали разрешение экрана 1920х1080 пикселей при 5 дюймах окончательным, ведь уже в паре десятков сантиметров от лица пользователя смартфона 2К-матрица не давала никаких видимых преимуществ по сравнению с FHD. И казалось уже, что у разработчиков новых экранов сверхвысокого разрешения попросту нет стимула к развитию. Тем более что вдруг появились гибкие экраны, сначала прототипы, а потом и коммерческие модели, загадочные и заочно модные. Техническая мысль отказалась от идеи уплотнительной застройки пикселями территории матрицы, свернула в другую сторону?

Оказалось, что вовсе нет, и уже слышен щебет первых ласточек нового технологического рывка производства дисплеев. Но сначала давайте рассмотрим объективные причины, требующие увеличения разрешения матрицы, их всего две.

Причины:

  1. Виртуальная реальность
  2. Размещение датчиков между пикселями

Виртуальная реальность

Сразу отложим в сторону вопрос виртуальных игр, эта тема широко освещена на ресурсе и требует разве что уточнения нескольких деталей. Типичные современные очки виртуальной реальности Oculus Rift CV1 предлагают для каждого глаза пользователя экран с разрешением 1200х1080 пикселей с полем зрения 110°. По факту это ужасающе низкое качество картинки, да и поле зрения 110° вызывает вопросы, ведь у человека это 180°, пускай и с падением трехмерности и цветности объектов к краю века. Иными словами, современные VR-очки – это до сих пор «яркая дверь в иное пространство в кромешной темноте». Казалось бы, чтобы избежать этого эффекта, достаточно просто приблизить матрицу экрана к глазу, но… Но тогда вместо картинки человеческий глаз будет видеть пиксели, много-много горящих пикселей.

Кратко успешный проект виртуализации электронного изображения можно выразить так:

Экран должен быть настолько приближен к глазу человека, чтобы занимать все поле его зрения, и при этом иметь такую плотность пикселей, чтобы картинка не “рассыпалась”.

Экраны с низкой плотностью пикселей являются главным тормозом развития VR, которая могла бы нам подарить:

  • Микрохирургию, когда на глаза врача надеты VR-линзы, а на кончике скальпеля закреплена камера-микроскоп
  • Универсального солдата, который в 3D видит всю картину боя благодаря своим сослуживцам и рою беспилотников
  • Нано-конструктора, который строит механизм из молекул…
  • Кино с настоящим эффектом погружения в иную реальность.

Размещение датчиков между пикселями

В разделе выше мы немного поговорили об устройстве вывода информации, однако в наши дни экран является и устройством ввода. Все управление современными операционными системами (кроме Windows) можно без потери комфорта осуществлять касаниями экрана. Это уже свершившийся факт. Некоторые функции гаджетов, такие как аутентификация пользователя, уже сейчас упрощены с помощью дактилоскопических датчиков, распознавания лица хозяина и сканеров сетчатки глаза. Появились первые коммерческие смартфоны, где эти датчики размещены прямо на экране, под защитным стеклом. Однако фронтальная камера по-прежнему является отвратительной и неуместной черной дыркой посреди общего благолепия. Эдакие «дыркофоны» в самое ближайшее время появятся в магазинах, а ярким примером является Samsung A8s.

Логично предположить, что следующим шагом должно стать размещение камеры (камер) прямо на матрице экрана. Перед разработчиками стоит два вопроса – это уменьшение размера (и/или рассредоточение) фотомодуля и уменьшение пикселя для высвобождения свободного места на подложке. И пока мы ждем появления нового Ибн Аль-Хайсама (отец всей нашей оптики), в деле миниатюризации пикселя процесс идет успешно.

Цена вопроса

В сети много информации, объясняющей преимущество той или иной технологии производства пикселя. Давайте упростим – есть органические светодиоды (OLED/AMOLED) и неорганические прозрачные электроды с зажатыми между ними молекулами (ЖК). В обоих случаях производство схожее – на кремниевую пластину (подобно производству чипов) либо стеклянную подложку тонкими слоями-пленками наносятся будущие пиксели, вытравляются по трафарету, а конечную цену определяет спрос и количество брака. Начиная с 2016 года органическая AMOLED-технология производства экранов от Samsung стала пользоваться таким спросом, набрала такие производственные обороты, что стала дешевле классической ЖК (TFT-IPS).

Ультрабюджетный Samsung Galaxy J1 (2016) c AMOLED-экраном

А вот в стане производителей ЖК-экранов царит уныние, похоже, что сама концепция технологии сыграла с ними злую шутку, на данный момент не решен вопрос уплотнения пикселей обычными методами. Альтернативой выступает способ изготовления ЖК-матрицы на литейном производстве, подобном производству чипсетов, но неизбежным становится вопрос использования кремниевой подложки, замены которой при таком производстве нет. Использование кремния делает невозможным изготовление гибкого экрана, а цена становится астрономической. Просто представьте себе, сколько может стоить 5-дюймовый процессор, выполненный по технологии 10 нм.

Исходя из этих тенденций можно сделать простой вывод – экраны будущего будут представлять собой AMOLED-матрицу на основе прозрачного полимера.

Лидер отрасли

Все вышеперечисленные достоинства в своей продукции нам обещает основатель и глава тайваньской компании INT Tech мистер David KT Chu.

На данный момент времени компания представляет собой бюро независимых разработчиков, которое за деньги заказчика разрабатывает, адаптирует и запускает в серию передовые устройства в области вывода изображения на основе собственных патентов. Настоящим бриллиантом в коллекции компании является технология UHPD™, которая будет представлена на CES 2019 с 8 по 11 января. Надеюсь, что у наших резидентов дойдут ноги до стенда компании, а пока что посмотрим на несколько цифр:

Как мы видим из таблицы, аналогов у технологии действительно нет. Ожидается, что на выставке CES 2019 нам покажут некий AMOLED-дисплей, близкий по разрешению к 4К и имеющий плотность пикселей порядка 2200 PPI.

С помощью калькулятора высчитываем диагональ такого дисплея и получаем результат – 2 дюйма при соотношении сторон 16:9 и разрешении 3840х2160 пикселей.

Два дюйма — это диагноль стекол обычных солнцезащитных очков

Заключение

Как видим, технология производства экранов не стоит на месте и продолжает развиваться. Отдельно хочется отметить, что центры разработок действительно новых технологий все чаще появляются в Азиатском регионе, а Кремниевая Долина все ближе к тому, чтобы стать Кремниевой Пустыней.

Друзья, скажите, вы хотели бы иметь солнцезащитные очки, на внутренней части которых располагались бы 4К-экраны, а в дужках – смартфон на Android, управление которым осуществлялось бы жестами и голосом? Или смартфон с экраном 5 дюймов и разрешением 24к? Были бы рады такой вещи?

Читайте также