Как камерите под дисплея ще променят нашите екрани завинаги

От десетилетия живеем с една неудобна технологична истина: камерите и другите сензори не могат да заемат същото пространство като нашите екрани. Ето защо, все повече, смартфони разчитайте на страховития „прорез“ като начин за максимизиране на съотношенията екран към тяло, като същевременно запазите предната камера и другите сензори.

Някои производители на телефони, от Oppo да се OnePlus, заобикалят този проблем с помощта на моторизирани изскачащи камери, докато други прибягват до тях пробиване на дупки в дисплеи, за да осигури на камерата собствена шпионка. Ето защо дори най-новите лаптопи от висок клас все още имат ясно изразени рамки около дисплеите си. The уебкамера се нуждае от дом и изглежда никой не желае да живее с прорез или дупка на компютър.

Но се оказва, че камерите и екраните не са толкова несъвместими, колкото изглеждат. Благодарение на подобренията в производствените техники, тези двама противника са на път да сложат край на дългогодишния си териториален спор. Това не е далечна прогноза; това се случва в момента.

До края на 2021 г. ще видим първите смартфони с невидими камери под дисплея (UDC). лаптопи, таблетки, и телевизори ще последвам.

Как ще бъде постигнато това и как ще промени начина, по който използваме тези устройства?

Ето един поглед към нашето бъдеще със скрита камера.

Защо да крия камерата?

Оплакването за прорез в телефона, дупка или голяма рамка на екрана е самото определение за проблем от първия свят. И съдейки по Звездните продажби на Appleнито един от тези странични ефекти на обърнатите напред камери не нарушава сделката за купувачите.

Но като оставим настрана естетиката, има три основни предимства от скриването на камери зад дисплеи.

Първо, той ви позволява да правите телефони с истински екрани от край до край. Видеоклиповете и снимките изглеждат по-добре, а разработчиците на приложения могат да използват всеки квадратен милиметър за дизайна си – като същевременно поддържат корпуса на телефона възможно най-малък.

Второ, от гледна точка на дизайна и производството, ако камерите и сензорите могат да бъдат поставени навсякъде, с по-малко ограничения върху техния размер и видимост, това преначертава картата за дизайна на телефона. По-големи батерии, по-тънки телефони, повече сензори и много по-добри камери са потенциални предимства.

Но третото и може би най-голямо предимство е възможността да изравним камерата с нашия поглед.

Камерите, поставени в рамки или прорези, създават вече твърде познатия, неудобен поглед надолу, който се случва по време на видео разговори. „По-голямата част от времето всъщност не се гледате един друг, когато говорите във видео чат“, Майкъл Хеландър, главен изпълнителен директор на базираната в Торонто OTI Lumionics каза Digital Trends. „Текущото разположение на камерите за видеоконференции във всички тези устройства е наистина неоптимално.“

Хеландър вероятно е мислил за този проблем повече от повечето. Неговата компания създава специални материали, които позволяват това, което някога беше невъзможно - правейки дисплеите достатъчно прозрачни, за да можете да поставите камера зад тях.

След като камерата седи зад дисплея, тя най-накрая ще направи нашите видео взаимодействия да изглеждат и да се чувстват така реални, лични взаимодействия – промяна на играта, която не можеше да дойде в по-добро време в нашия ограничен поради COVID свят.

Как да направите дисплея прозрачен?

Екранната технология е доминирана от два вида дисплеи. Най-често срещаните са дисплеите с течни кристали (LCD), които включват LED телевизори и QLED телевизори. Второто, органично светоизлъчващ диод (OLED), доминира в смартфоните и таблетите и се използва все повече в лаптопи и дори настолни компютри монитори

LCD дисплеите всъщност са прозрачни, когато не се използват - ето защо виждате сив фон на екрана на калкулатора навсякъде, където сегментите с черни цифри не са активни. Но възползването от тази прозрачност, за да направите снимка, създава големи технически пречки, особено след като вземете предвид необходимостта от задно осветяване.

Активната част на OLED дисплея, от друга страна, е тънка като хартия. Различните му слоеве се измерват в нанометри, което го прави идеалният кандидат за прозрачност. Неговият нанометър тънък горен слой от метал вече е полупрозрачен за видима светлина, но инфрачервената светлина е напълно блокирана.

Така възниква въпросът как можете да увеличите прозрачността на OLED, без да повредите дисплея с изрези?

Едно решение, предпочитано от Xiaomi и Oppo в техните UDC прототипи е да разчитат на присъщата прозрачност на OLED пиксела. Когато OLED пиксел не се използва за излъчване на светлина, той пропуска светлина. Така че можете да поставите камера зад OLED дисплей и тя ще може да събере достатъчно светлина за заснемане на изображения. Но има една уловка: все пак трябва да поставите камерата в горната или долната част на екрана, защото когато камерата е активна, OLED пикселите над нея трябва да бъдат изключени, което създава временна черна зона на екран. Този подход е решение на проблема с прорезите и пробиването на дупки, но не прави нищо за решаване на проблема с погледа надолу.

Друг начин за постигане на прозрачност е чрез създаване на малки физически дупки, които пасват между пикселите на дисплея, но това само по себе си е невероятно трудно.

Първият наличен в търговската мрежа телефон с камера под дисплея — ZTE Axon 20 5G — използва тази техника, но също така страда от по-малко от идеалния компромис. Съвременните смартфони имат невероятно плътно разположени пиксели. The iPhone 12 Pro има 460ppi (пиксела на инч) дисплей, което означава, че има повече от 200 000 пиксела в един квадратен инч. Xperia XZ Premium на Sony имаше огромен екран от 807ppi (повече от 650 000 пиксела на квадратен инч).

Пробиването на дупки между тези пиксели, дори с лазер, е толкова сложно, че ZTE трябваше да премахне някои пиксели от зоната над камерата, за да купи допълнително място. Резултатът е забележимо квадрат с по-ниска разделителна способност на екрана.

Това, което също се забелязва (заради размера на дупките) е самата камера, която става видима под някои ъгли.

Част от екрана с по-ниска разделителна способност може да не ви притеснява, когато е близо до горната част, в област, която се използва предимно за несъществена информация. Но малко хора биха приели такова очевидно намаляване на разделителната способност в центъра на дисплея на телефона им, което е, което би трябвало да противодействаме на проблема с погледа надолу.

Вижте и бъдете видени

Но има и трети вариант. Какво ще стане, ако вместо да разчитате на прозрачни пиксели или да пробивате дупки в дисплея след сглобяването, можете да създадете милиони малки дупки във всеки слой на OLED дисплей по време на производството?

Чрез процес, известен като моделиране, съществуващите производствени техники ни доведоха изкусително близо до този сценарий.

„Знаем как да направим това в слоя TFT [тънкослоен транзистор]“, каза Хеландер. „Знаем как да направим това в долния електрод. Ние знаем как да направим това в слоя, който съставлява всички различни пиксели.“ Но горният метален слой, известен също като катод, не е създаден като тези други слоеве и това представлява уникално инженерство предизвикателство.

Самостоятелни дупки

Горният метален катод не е лист метал в конвенционалния смисъл. Вместо да се залепи отделен метален лист към горната част на дисплея, металните молекули се изпаряват и се оставят да кондензират по цялата повърхност, процес, известен като отлагане на пари.

Проблемът е, че след като този метален слой е депозиран, няма начин да го моделирате. Това ни отвежда до тайния сос на OTI Lumionics.

„Технологията, която разработихме, е начин за моделиране на милиони малки дупки в този слой по време на производствения процес чрез това, което се нарича самосглобяване“, каза Хеландер. „Когато поставите всички тези материали заедно, те естествено ще образуват всички тези малки отвори в дисплея, милиони от тях.“

Helander твърди, че процесът на самосглобяване работи на всеки размер на екрана и позволява на производителите да решат колко отвори са необходими - от само един до 1 милиард.

След като тези отвори съществуват, видимата и инфрачервената светлина могат да преминават безпрепятствено.

Вярвай, но проверявай

Колкото и вълнуващо да е да мислим, че скоро ще можем да имаме много по-естествени видео разговори, поставяйки камера под дисплей поставя още по-голямо задължение върху производителите да осигурят надеждна поверителност мерки.

Ще ни трябва някакъв надежден индикатор за това кога камерата е активна и също толкова надежден начин да я деактивираме. Тъй като е под екрана, няма начин физически да блокирате обектива, без да блокирате и съдържанието на екрана.

Apple наскоро актуализира iOS, за да показва малка зелена точка близо до прореза, когато се използва неговата обърната напред камера, и оранжева точка, за да показва, когато микрофонът е активен. Това е добър начин да ни информирате какво се случва, но имаме нужда от нещо повече.

Интелигентни високоговорители като Google Nest mini доставя се с физически превключватели, които могат да се използват за деактивиране на микрофоните. Ако приемем, че няма начин за дистанционно преодоляване на позицията на превключвателя, той осигурява много добро ниво на доверие. Подобен механизъм на телевизори, монитори и лаптопи трябва да бъде стандартен, след като камерите станат невидими.

Кога ще започнат да се показват камерите под дисплея?

OTI Lumionics вече има споразумения с няколко китайски производители на смартфони, но поради ограниченията за поверителност, тези компании все още не могат да бъдат посочени. „Много от тях имат създадени прототипи на телефони и всичко изглежда страхотно“, отбелязва Хеландер, „но никой от тях не иска да разкрива нищо публично, докато не е готов за своя действителни официални съобщения за продукти.“ Той е уверен, че ще видим тези нови модели камери под дисплея някъде през 2021 г., въпреки че те може да останат ексклузивни за китайския пазар до 2022.

Колко ще струват?

Бях напълно подготвен Helander да ми каже, че само най-премиум смартфоните с високи цени $1000 или повече, ще бъдат първите, които ще се предлагат на пазара с UDC. Но се очаква първите модели да са по-средни слушалки. Той отдава това на жестоката конкуренция между китайските марки в цените от 400 до 600 долара пазар на смартфони, което доведе до желание да се изпробват нови функции по-бързо, дори и да не успеят наваксвам.

Препоръки на редакторите

• ZTE поставя нова камера под дисплея на $799 Axon 40 Ultra
• Oppo вижда умен часовник, чип и камера под екрана като част от своето бъдеще
• Вълнуващата нова технология на Oppo крие селфи камерата под екрана на телефона