Jak kamery pod wyświetlaczem na zawsze zmienią nasze ekrany

Przez dziesięciolecia żyliśmy z niewygodną prawdą technologiczną: kamery i inne czujniki nie mogą zajmować tej samej przestrzeni, co nasze ekrany. Dlatego coraz częściej smartfony polegają na przerażającym „wycięciu” jako sposobie maksymalizacji proporcji ekranu do obudowy przy jednoczesnym zachowaniu przedniego aparatu i innych czujników.

Niektórzy producenci telefonów, np Przeciwny Do OnePlus, obejść ten problem, korzystając z wysuwanych kamer z napędem, do czego uciekają się inni wycinanie dziur na wyświetlaczach, aby zapewnić kamerze własny wizjer. Dlatego nawet najnowsze laptopy z najwyższej półki nadal mają wyraźne ramki wokół wyświetlaczy. The kamerka internetowa potrzebuje domu i wydaje się, że nikt nie chce żyć z wycięciem lub dziurką w komputerze.

Okazuje się jednak, że aparaty i ekrany nie są tak niezgodne, jak się wydaje. Dzięki ulepszeniom technik produkcyjnych ci dwaj przeciwnicy wkrótce zakończą długotrwały spór terytorialny. To nie jest odległa prognoza; to się dzieje właśnie teraz.

Pod koniec 2021 roku zobaczymy pierwsze smartfony z niewidzialnymi aparatami pod wyświetlaczem (UDC). laptopy, tabletki, I Telewizory podąży za.

Jak tego dokonamy i jak zmieni to sposób, w jaki korzystamy z tych urządzeń?

Oto rzut oka na przyszłość naszej ukrytej kamery.

Po co chować kamerę?

Narzekanie na wcięcie w telefonie, dziurkę czy dużą ramkę ekranu to już definicja problemu pierwszego świata. I sądząc po Znakomite wyniki sprzedaży Apple, żaden z tych skutków ubocznych kamer skierowanych do przodu nie przeszkadza kupującym.

Pomijając jednak kwestie estetyczne, ukrywanie kamer za wyświetlaczami ma trzy główne zalety.

Po pierwsze, pozwala tworzyć telefony z ekranami sięgającymi od krawędzi do krawędzi. Filmy i zdjęcia wyglądają lepiej, a twórcy aplikacji mogą wykorzystać w swoich projektach każdy milimetr kwadratowy – a wszystko to przy zachowaniu jak najmniejszej wielkości obudowy telefonu.

Po drugie, z punktu widzenia projektowania i produkcji, jeśli kamery i czujniki można umieścić w dowolnym miejscu, przy mniejszych ograniczeniach dotyczących ich rozmiaru i widoczności, zmienia to mapę pod kątem projektu telefonu. Większe baterie, cieńsze telefony, więcej czujników i znacznie lepsze aparaty to potencjalne zalety.

Ale trzecią i prawdopodobnie największą korzyścią jest możliwość ustawienia aparatu w jednej linii z naszym wzrokiem.

Kamery umieszczone w ramkach lub wycięciach tworzą aż nazbyt znajomy, niezręczny widok w dół, jaki zdarza się podczas rozmów wideo. „Przez większość czasu tak naprawdę na siebie nie patrzymy, kiedy rozmawiamy na czacie wideo” – Michael Helander, dyrektor generalny firmy z siedzibą w Toronto OTI Lumionics powiedział Digital Trends. „Obecne rozmieszczenie kamer do wideokonferencji we wszystkich tych urządzeniach jest naprawdę nieoptymalne”.

Helander prawdopodobnie myślał o tym problemie częściej niż większość. Jego firma tworzy specjalne materiały, które umożliwiają dokonanie tego, co kiedyś było niemożliwe — uczynienie wyświetlaczy na tyle przezroczystymi, że można za nimi umieścić kamerę.

Gdy kamera zostanie umieszczona za wyświetlaczem, nasze interakcje wideo w końcu będą wyglądać i działać prawdziwe, osobiste interakcje – zmiana zasad gry, która nie mogła nastąpić w lepszym momencie w naszym ograniczonym przez Covid świat.

Jak sprawić, by wyświetlacz był przezroczysty?

W technologii ekranowej dominują dwa rodzaje wyświetlaczy. Najpopularniejsze są wyświetlacze ciekłokrystaliczne (LCD), do których zaliczają się telewizory LED i QLED. Drugi, organiczny dioda elektroluminescencyjna (OLED) dominuje w smartfonach i tabletach i jest coraz częściej stosowana w laptopach, a nawet komputerach stacjonarnych monitory

Wyświetlacze LCD są w rzeczywistości przezroczyste, gdy nie są używane — dlatego na ekranie kalkulatora widać szare tło wszędzie tam, gdzie czarne segmenty cyfr nie są aktywne. Jednak wykorzystanie tej przezroczystości do zrobienia zdjęcia stwarza duże przeszkody techniczne, zwłaszcza jeśli uwzględni się potrzebę oświetlenia od tyłu.

Z drugiej strony aktywna część wyświetlacza OLED jest cienka jak papier. Jego różne warstwy są mierzone w nanometrach, co czyni go idealnym kandydatem na przezroczystość. Górna warstwa metalu o grubości nanometra jest już przezroczysta dla światła widzialnego, ale światło podczerwone jest całkowicie blokowane.

Pojawia się więc pytanie, jak zwiększyć przezroczystość OLED-a, nie uszkadzając wyświetlacza wycięciami?

Jedno rozwiązanie preferowane przez Xiaomi i Oppo w ich prototypach UDC polega na wykorzystaniu naturalnej przezroczystości piksela OLED. Kiedy piksel OLED nie jest używany do emitowania światła, przepuszcza światło. Możesz więc umieścić aparat za wyświetlaczem OLED, który będzie w stanie zebrać wystarczającą ilość światła do robienia zdjęć. Ale jest pewien haczyk: nadal musisz umieścić aparat na górze lub na dole ekranu, ponieważ kiedy kamera jest aktywna, znajdujące się nad nią piksele OLED muszą zostać wyłączone, co spowoduje utworzenie tymczasowego czarnego obszaru na ekranie ekran. Takie podejście jest rozwiązaniem problemu wcięcia i dziurkowania, ale nie rozwiązuje problemu patrzenia w dół.

Innym sposobem na osiągnięcie przezroczystości jest utworzenie małych fizycznych dziur mieszczących się pomiędzy pikselami wyświetlacza, ale samo w sobie jest to niezwykle trudne.

Pierwszy dostępny na rynku telefon z aparatem pod wyświetlaczem — ZTE Axona 20 5G — wykorzystuje tę technikę, ale również w jej przypadku występuje nieidealny kompromis. Nowoczesne smartfony mają niesamowicie gęsto upakowane piksele. The iPhone’a 12 Pro ma wyświetlacz o rozdzielczości 460 ppi (pikseli na cal), co oznacza, że ​​na jeden cal kwadratowy przypada ponad 200 000 pikseli. Sony Xperia XZ Premium miał imponujący ekran o rozdzielczości 807 ppi (ponad 650 000 pikseli na cal kwadratowy).

Wybijanie otworów pomiędzy pikselami, nawet za pomocą lasera, jest tak trudne, że ZTE musiało usunąć niektóre piksele z obszaru nad aparatem, aby kupić dodatkowe miejsce. Rezultatem jest zauważalnie niższy kwadrat na ekranie.

To, co rzuca się w oczy (ze względu na wielkość otworów), to także sam aparat, który jest widoczny pod pewnymi kątami.

Część ekranu o niższej rozdzielczości może nie przeszkadzać, gdy znajduje się blisko góry, w obszarze używanym głównie do przechowywania nieistotnych informacji. Jednak niewiele osób zaakceptowałoby tak oczywiste zmniejszenie rozdzielczości na środku wyświetlacza swojego telefonu, a właśnie tego potrzebowalibyśmy, aby przeciwdziałać problemowi patrzenia w dół.

Zobacz i bądź widziany

Ale jest trzecia opcja. Co by było, gdyby zamiast polegać na przezroczystych pikselach lub dziurkować wyświetlacz po złożeniu, można było utworzyć miliony maleńkich otworów w każdej warstwie wyświetlacza OLED podczas produkcji?

Dzięki procesowi znanemu jako wzornictwo istniejące techniki produkcyjne w kuszący sposób zbliżyły nas do tego scenariusza.

„Wiemy, jak to zrobić w warstwie TFT [tranzystor cienkowarstwowy]” – powiedział Helander. „Wiemy, jak to zrobić w przypadku dolnej elektrody. Wiemy, jak to zrobić w warstwie, która tworzy wszystkie piksele. Ale górna warstwa metalu, znana również jako katoda, nie jest tworzona jak inne warstwy, co stanowi wyjątkową inżynierię wyzwanie.

Otwory do samodzielnego montażu

Górna metalowa katoda nie jest blachą w konwencjonalnym sensie. Zamiast przyklejać oddzielną blachę do górnej części wyświetlacza, cząsteczki metalu są odparowywane i kondensowane na całej powierzchni w procesie znanym jako osadzanie z fazy gazowej.

Problem w tym, że po nałożeniu warstwy metalu nie ma możliwości ułożenia na niej wzoru. To prowadzi nas do sekretnego sosu OTI Lumionics.

„Opracowana przez nas technologia polega na tworzeniu wzorów milionów maleńkich otworów w tej warstwie podczas procesu produkcyjnego w drodze tak zwanego samoorganizacji” – powiedział Helander. „Kiedy złożysz wszystkie te materiały razem, w naturalny sposób utworzą te wszystkie małe otwory w wyświetlaczu, miliony z nich”.

Helander twierdzi, że proces samodzielnego montażu działa na ekranie o dowolnej wielkości i pozwala producentom decydować, ile otworów jest potrzebnych – od jednego do miliarda.

Gdy te otwory już istnieją, światło widzialne i podczerwone może przez nie przechodzić bez przeszkód.

Ufaj ale sprawdzaj

Choć ekscytująca jest myśl, że wkrótce będziemy mogli prowadzić znacznie bardziej naturalne rozmowy wideo, umieszczając kamera pod wyświetlaczem nakłada na producentów jeszcze większy obowiązek zapewnienia godnej zaufania prywatności środki.

Będziemy potrzebować niezawodnego wskaźnika aktywności kamery i równie niezawodnego sposobu jej wyłączenia. Ponieważ znajduje się pod ekranem, nie ma możliwości fizycznego zablokowania obiektywu bez blokowania jednocześnie zawartości ekranu.

Firma Apple niedawno zaktualizowała system iOS, aby wyświetlać małą zieloną kropkę w pobliżu wycięcia, gdy używany jest przedni aparat, oraz pomarańczową kropkę, gdy mikrofon jest aktywny. To dobry sposób, aby poinformować nas o tym, co się dzieje, ale potrzebujemy czegoś więcej.

Inteligentne głośniki, takie jak Mini Google Nest są dostarczane z fizycznymi przełącznikami, za pomocą których można wyłączyć mikrofony. Zakładając, że nie ma możliwości zdalnego pokonania pozycji wyłącznika, zapewnia to bardzo dobry poziom zaufania. Podobny mechanizm w telewizorach, monitorach i laptopach powinien stać się standardem, gdy kamery staną się niewidoczne.

Kiedy zaczną pojawiać się kamery pod wyświetlaczem?

OTI Lumionics ma już podpisane umowy z kilkoma chińskimi producentami smartfonów, ale ze względu na ograniczenia dotyczące poufności nie można jeszcze podać nazw tych firm. „Wiele z nich ma zbudowane prototypy telefonów i wszystko wygląda świetnie” – zauważa Helander – „ale żaden z nich nie chce niczego ujawniać publicznie, dopóki nie będzie gotowy na swój telefon. aktualne oficjalne ogłoszenia dotyczące produktów.” Jest pewien, że te nowe modele aparatów pod wyświetlaczem zobaczymy gdzieś w 2021 r., chociaż mogą one pozostać wyłącznie na rynku chińskim do czasu 2022.

Ile będą kosztować?

Byłem w pełni przygotowany na to, że Helander powie mi, że tylko smartfony z najwyższej półki, osiągające rekordowe ceny Jako pierwsi na rynek wprowadziliby UDC o wartości 1000 dolarów lub więcej. Oczekuje się jednak, że pierwsze modele będą średniej klasy słuchawki. Przypisuje to zaciekłej konkurencji wśród chińskich marek w przedziale od 400 do 600 dolarów rynku smartfonów, co przełożyło się na chęć szybszego wypróbowywania nowych funkcji, nawet jeśli się to nie uda zrozumieć.

Zalecenia redaktorów

• ZTE wprowadza nową kamerę pod wyświetlaczem do Axona 40 Ultra za 799 dolarów
• Oppo postrzega smartwatch, chip i kamerę pod ekranem jako część swojej przyszłości
• Ekscytująca nowa technologia Oppo ukrywa aparat do selfie pod ekranem telefonu