Сегодня вы можете купить смартфон со складным экраном.
Завтра, возможно, у нас уже будет растягивающийся экран 
Motorola представила первый портативный мобильный телефон почти полвека назад. Он был размером с кирпич и весил целых полкирпича.
Десять лет спустя на его основе появился первый коммерческий мобильный телефон.
Он тоже выглядел неуклюже, но позволял владельцу отправлять и принимать звонки на ходу, что на тот момент было новинкой.
С тех пор мобильные телефоны приобрели множество других функций.
Теперь они обрабатывают текстовые сообщения, выходят в сеть, воспроизводят музыку, снимают фото и видео, отображают их на экране, показывают свое местоположение на карте — всего этого не перечесть.
Возможности их применения вышли за рамки любых мечтаний, существовавших на момент их зарождения.
Но при всей своей универсальности смартфоны по-прежнему имеют один фундаментальный недостаток: их экраны слишком малы.
Да, некоторые телефоны делают все возможное, чтобы увеличить экран.
Однако если телефон станет слишком большим, он перестанет помещаться в карман, что для многих будет нежелательно.
Очевидное решение — сделать дисплей складным, как кошелек.
На протяжении многих лет мы были Сеульский национальный университет разрабатывали подходящую технологию.
Производители смартфонов занимаются тем же самым, и только в последние пару лет им удалось вывести эту технологию на рынок.
Складные экраны, несомненно, скоро станут более распространенными.
У кого-то из ваших родственников или друзей он появится, после чего вы зададите вопрос: как вообще возможно, чтобы экран складывался? Мы решили объяснить, как работает эта технология, чтобы подготовить вас к тому моменту, когда вы увидите в кармане телефон с большим, ярким и гибким дисплеем.
Не говоря уже о том, что когда экраны смогут не только сгибаться, но и растягиваться, появится множество еще более радикальных электронных устройств.
Исследователи серьезно изучают вопрос гибких экранов уже около двух десятилетий.
Но долгие годы эти проекты оставались на стадии исследований.
В 2012 году Билл Лю и несколько других выпускников Стэнфорда решили вывести на рынок гибкие дисплеи, основав Royole Corp. 
Закрытая книга: в конце 2018 года компания Royole Corp. разработала первый коммерческий смартфон со складным экраном FlexPai. Он изгибается так, что часть экрана остается видимой снаружи.
В конце 2018 года Ройоль представил устройство ФлексПай с гибким дисплеем, который раскладывался во что-то вроде планшета.
Компания продемонстрировала, что складной дисплей может выдержать 200 000 циклов складывания при усилии складывания всего 3 мм.
Однако это был не коммерческий продукт, а лишь прототип.
Например, в обзор The Verge назвал это «очаровательно ужасным».
Вскоре после этого два крупнейших производителя смартфонов — Samsung и Huawei — начали предлагать собственные складные модели.
Samsung Mobile официально анонсировала релиз Галактика Фолд в феврале 2019 года.
Он оснащен двумя складными дисплеями с радиусом сгиба всего 1 мм, что позволяет сложить телефон так, чтобы дисплей оставался внутри.
В том же месяце Huawei объявила о своем приятель Икс .
Толщина Mate X в сложенном виде составляет 11 мм, дисплей находится снаружи (как у FlexPai), а радиус складывания составляет около 5 мм.
В феврале этого года обе компании показали свои вторые складные модели: Samsung Galaxy Z флип и Хуавей приятель Xs /5G. Самым сложным в этих телефонах было, естественно, изготовление самих дисплеев.
Пришлось уменьшить толщину складного дисплея, чтобы минимизировать нагрузку на него в сложенном виде.
Индустрия смартфонов только что поняла, как это сделать.
Поставщики дисплеев, такие как Дисплей Samsung и Пекин BOE Technology Group Co. Они уже производят складные дисплеи.
Этот АМОЛЕД -дисплеи (органические светодиоды с активной матрицей), подобные тем, которые используются в обычных смартфонах.
Однако вместо того, чтобы делать экраны, как обычно, на жесткой стеклянной подложке, компании используют тонкий гибкий полимер.
В нем находится задняя часть дисплея — слой, содержащий множество тонкопленочных транзисторов, управляющих отдельными пикселями.
Он имеет встроенный демпферный слой, который предотвращает появление трещин при изгибе экрана.
Хотя гибкие дисплеи этого типа становятся все более распространенными в телефонах и других потребительских устройствах, стандарты, связанные с ними, и язык, который их описывает, все еще появляются.
По крайней мере, их можно описать с помощью радиуса кривизны изгиба.
«Соответствующий» дисплей не сильно изгибается, «сворачиваемый» дисплей имеет среднюю степень гибкости, а «складной» дисплей имеет достаточно небольшой радиус изгиба.
Поскольку любой материал, будь то экран смартфона или лист металла, испытывает растяжение снаружи при изгибе и сжатие внутри, электронные компоненты дисплея должны противостоять этим напряжениям и деформациям.
Самый простой способ минимизировать эти силы — максимально приблизить внешнюю и внутреннюю поверхности дисплея — иными словами, сделать его как можно тоньше.
Чтобы сделать экран максимально тонким, разработчики отказываются от защитной и поляризационной пленок, которые обычно наклеиваются на экраны, и слоя клея между ними.
Это не идеальное решение, но все же защитная пленка и поляризационный антибликовый слой являются необязательными компонентами AMOLED-дисплея.
Этот тип дисплея генерирует свет изнутри, а не изменяет свет, излучаемый светодиодной подсветкой, как это делают ЖК-дисплеи.
Еще одним отличием гибкого дисплея от обычного дисплея являются прозрачные проводящие электроды по обе стороны светоизлучающих органических материалов, которые позволяют пикселям излучать свет. Обычно эту роль играет оксид индия и олова (ITO).
Однако ITO хрупкий, поэтому его не следует использовать в гибких дисплеях.
Хуже того, ITO плохо прилипает к гибким полимерным подложкам, деформируется и отслаивается при сжатии.
После решения этой проблемы десять лет назад исследователи разработали другие стратегии для улучшения адгезии ITO к гибким подложкам.
Один из них – обработка подложки кислородной плазмой перед приклеиванием ITO-электрода.
Другой вариант — вставить тонкий слой металла (например, серебра) между электродом и подложкой.
Также полезно расположить верхнюю часть основы точно посередине торта.
Тогда хрупкий интерфейс в слое ITO попадает на механически нейтральную плоскость дисплея, который не испытывает ни сжатия, ни напряжения при сгибании.
На данный момент эту стратегию переняли ведущие компании-производители электроники, производящие складные экраны.
Можно поступить еще проще и полностью избавиться от электродов ITO. Этого еще не было сделано в коммерческих устройствах, но эта стратегия кажется выгодной независимо от гибкости экранов.
Дело в том, что индий токсичен и дорог, поэтому в идеале его лучше не использовать.
К счастью, за годы исследований ученые, включая нас двоих, выбрали другие материалы, которые могут работать как прозрачные электроды для гибких дисплеев.
Наиболее многообещающим кандидатом представляется гибкая пленка с серебряными нанопроволоками.
Сетка из этих крошечных проводников проводит электричество, оставаясь при этом почти полностью прозрачной.
Его можно создать недорого, добавив к подложке раствор, содержащий серебряные нанопроволоки, аналогично печати чернилами на бумаге.
В 2019 году Huawei показала линейку телефонов с гибкими дисплеями.
На фото телефон Mate Xs. Большая часть исследований серебряных нанопроводов была сосредоточена на снижении сопротивления в местах пересечения отдельных проводов.
Это можно сделать, например, добавив к ним другие вещества.
А можно физически обработать слой нанопроводов — нагрев его, или подав такой ток, чтобы места пересечения спаялись друг с другом.
Или вы можете подвергнуть его горячей штамповке, обработать плазмой или облучить.
Какой метод подействует лучше, зависит в первую очередь от основы, на которую наносится слой.
Полимерная подложка слишком сильно деформируется при нагревании.
Это, например, такой полимер, как полиэтилентерефталат , из которого изготавливаются прозрачные контейнеры для пищевых продуктов.
Полиимид не так чувствителен к нагреванию, но его желтоватый оттенок мешает прозрачности слоя.
Металлические нанопроволоки — не единственный вариант замены ITO для создания прозрачных электродов.
Существует также графен, особая форма углерода, в которой атомы расположены в виде двумерных сот. Графен не обладает проводимостью и прозрачностью ITO, но он выдерживает изгиб лучше, чем любой другой гибкий материал для отображения, рассматриваемый сегодня.
А низкую проводимость графена можно улучшить, объединив его с проводящим полимером или добавив к нему азотную кислоту или хлорид золота.
Другая возможность – использование проводящих полимеров.
Основным примером является поли(3,4-этилендиокситиофен) с добавкой полистиролсульфоновой кислоты.
Это сложное название обычно заменяется аббревиатурой ПЕДОТ:PSS .
Такие полимеры растворяются в воде, что позволяет печатать или центрифугировать прозрачные и тонкие электроды.
Подходящие химические добавки могут значительно улучшить гибкость такого проводящего полимера и даже сделать его растяжимым.
Тщательный подбор добавок также улучшает количество света на единицу тока — дисплей можно сделать ярче, чем те, что производятся с использованием ITO. До сих пор органические светодиодные дисплеи, используемые в мобильных телефонах, мониторах и телевизорах, производятся в следующей последовательности.
Подложку помещают в вакуум, добавляемый в нее органический материал испаряют, а для контроля осаждения материала используют металлические маски.
Получается что-то вроде высокотехнологичной трафаретной печати.
Но эти металлические маски с очень мелким рисунком сложно производить, и большая часть материала тратится впустую, что делает производство больших дисплеев дорогим.
Появилась интересная альтернатива процессу производства таких дисплеев: струйная печать.
Нанесенный органический материал растворяется в жидкости, а затем при необходимости наносится на подложку.
Он образует пиксели, после чего нагревается для испарения оставшегося раствора.
DuPont, Merck и Nissan Chemical Corp. тестируют эту тактику.
и Sumitomo, хотя эффективность и надежность полученных устройств пока еще далека от желаемой.
Но если им это удастся, стоимость производства дисплеев значительно снизится.
В 2019 году компания Samsung также представила линейку телефонов с гибкими дисплеями.
На фото — Galaxy Fold. У производителей небольших дисплеев для смартфонов есть даже более высокий приоритет, чем снижение затрат: снижение энергопотребления.
Органические светодиоды со временем становятся все менее энергоемкими, но чем дальше, тем сложнее становится снизить энергопотребление с нынешнего уровня в 6 мВт на квадратный сантиметр.
Это особенно неприятно для складных телефонов, экраны которых гораздо больше.
Поэтому можно смело предположить, что в ближайшем будущем складные телефоны будут иметь довольно емкие аккумуляторы.
Как будет развиваться будущее гибких дисплеев после того, как наши смартфоны станут складными? Учитывая, сколько времени люди проводят сегодня за смартфонами, можно предположить, что в не столь отдаленном будущем люди начнут носить дисплеи, которые будут приклеиваться прямо к коже.
Сначала это будет визуализация биометрических данных, но вскоре появятся и другие приложения.
Возможно, однажды такие носимые дисплеи станут частью высокотехнологичной моды.
Естественно, для изготовления таких дисплеев будут использоваться достаточно мягкие материалы, не причиняющие дискомфорта коже.
Кроме того, им нужно будет иметь возможность растягиваться.
Разработка растягивающихся проводников и полупроводников невероятно сложна.
Уже несколько лет исследователи изучают нечто похожее, но более простое: геометрически растягиваемые дисплеи.
Они содержат небольшие жесткие компоненты, прикрепленные к растягивающейся крышке.
Они соединены проводящими путями, выдерживающими деформацию растяжения.
Однако в последнее время наблюдается прогресс в разработке растягивающихся дисплеев — тех, в которых проводники, полупроводники и подложка растягиваются.
Они, конечно, требуют новых материалов, но главным препятствием остается вопрос о том, как разработать защитное покрытие для подобных устройств на растяжение, защищающее их от разрушительного воздействия влаги и кислорода.
Наша команда недавно добилась хорошего прогресса в этом вопросе, разработав устойчивые на воздухе, растягивающиеся, светоизлучающие устройства, не требующие растягивающегося защитного покрытия.
Их можно растянуть почти вдвое без срывов.
Сегодня производятся грубые прототипы растягивающихся дисплеев с крупной сеткой светящихся элементов.
Но индустрия проявляет огромный интерес к растягивающимся дисплеям.
В июне Министерство торговли, промышленности и энергетики Южной Кореи приказало LG Дисплей управлять консорциумом промышленных и академических исследователей, разрабатывающих растягивающиеся дисплеи.
Несложно представить, что нас ждет дальше: спортсмены, покрытые биометрическими дисплеями, размещенными на их руках и ногах.
Смартфоны, которые можно носить на ладони.
Дисплеи, которые растягиваются на различных неровных поверхностях.
Разработчики таких дисплеев будущего обязательно смогут воспользоваться многолетним опытом исследований, которые позволили создать сегодняшние гибкие экраны смартфонов.
Без сомнения, скоро наступит эра не только сгибаемой, но и растягивающейся электроники.
Теги: #Производство и разработка электроники #Смартфоны #Huawei #Samsung #Носимая электроника #гибкий дисплей #складной дисплей #Royole Corp
-
Netapp – Реальность Против Маркетинга
19 Oct, 24 -
Идея Проекта «Искатели Сокровищ»
19 Oct, 24 -
Гит Это Круто! Ваша Кепка
19 Oct, 24 -
Webcrypt — Онлайн-Сервис Шифрования.
19 Oct, 24 -
Оптимизация Затрат С Помощью Amazon S3
19 Oct, 24
