Як камери під дисплеєм назавжди змінять наші екрани

Протягом десятиліть ми жили з незручною технологічною правдою: камери та інші датчики не можуть займати стільки ж місця, скільки наші екрани. Ось чому все частіше, смартфони покладайтеся на жахливу «виїмку» як спосіб максимізації співвідношення екрану до корпусу, зберігаючи фронтальну камеру та інші датчики.

Деякі виробники телефонів, від Oppo до OnePlus, обійти цю проблему за допомогою моторизованих спливаючих камер, тоді як інші вдаються до цього пробивання отворів в дисплеях, щоб забезпечити камеру власним вічком. Ось чому навіть новітні ноутбуки високого класу все ще мають яскраво виражені рамки навколо своїх дисплеїв. The веб-камера потрібен дім, і, здається, ніхто не хоче жити з виїмкою чи діркою на комп’ютері.

Але виявилося, що камери та екрани не такі несумісні, як здається. Завдяки вдосконаленню технологій виробництва ці два противники збираються покласти край своїй давній територіальній суперечці. Це не далекосяжне передбачення; це відбувається прямо зараз.

До кінця 2021 року ми побачимо перші смартфони з невидимими камерами під дисплеєм (UDC). Ноутбуки, таблетки, і телевізори буде слідувати.

Як це буде досягнуто та як це змінить те, як ми використовуємо ці пристрої?

Ось проблиск у наше майбутнє прихованої камери.

Навіщо ховати камеру?

Скарга на виїмку в телефоні, пробоїну чи велику рамку екрану — це саме визначення проблеми першого світу. І судячи з Чудові показники продажів Appleжоден із цих побічних ефектів передніх камер не порушує угоду для покупців.

Але окрім естетики, є три основні переваги приховування камер за дисплеями.

По-перше, це дозволяє створювати телефони зі справжніми екранами від краю до краю. Відео та фотографії виглядають краще, а розробники додатків можуть використовувати кожен квадратний міліметр для своїх дизайнів, зберігаючи корпус телефону якомога меншим.

По-друге, з точки зору дизайну та виробництва, якщо камери та датчики можна розмістити де завгодно, з меншими обмеженнями щодо їх розміру та видимості, це перемальовує карту дизайну телефону. Більші батареї, тонші телефони, більше датчиків і набагато кращі камери – все це потенційні переваги.

Але третя і, мабуть, найбільша перевага — це можливість вирівнювати камеру з нашим поглядом.

Камери, розміщені в рамках або вирізах, створюють уже всім знайомий незграбний погляд вниз, який трапляється під час відеодзвінків. «Здебільшого ви фактично не дивитеся один на одного, коли розмовляєте у відеочаті», – Майкл Хеландер, генеральний директор Торонто OTI Lumionics розповів Digital Trends. «Поточне розміщення камер для відеоконференцій у всіх цих пристроях дійсно неоптимальне».

Хеландер, мабуть, думав про цю проблему більше, ніж інші. Його компанія створює спеціальні матеріали, які роблять те, що колись було неможливим, — роблять дисплеї настільки прозорими, що за ними можна розмістити камеру.

Щойно за дисплеєм буде встановлено камеру, наша відеовзаємодія нарешті буде виглядати та відчуватися так само реальна особиста взаємодія — зміна гри, яка не могла відбутися в кращий час у наших обмеженнях через COVID світ.

Як зробити дисплей прозорим?

У технології екранів домінують два типи дисплеїв. Найпоширенішими є рідкокристалічні дисплеї (LCD), до яких відносяться LED-телевізори та QLED-телевізори. Другий, органічний світловипромінюючий діод (OLED), домінує на смартфонах і планшетах і все частіше використовується в ноутбуках і навіть настільних ПК монітори

РК-дисплеї фактично прозорі, коли не використовуються — тому ви бачите сірий фон на екрані калькулятора, де сегменти чорних цифр не активні. Але використання цієї прозорості для фотографування створює великі технічні перешкоди, особливо якщо взяти до уваги необхідність підсвічування.

З іншого боку, активна частина OLED-дисплея тонка як папір. Його різні шари вимірюються в нанометрах, що робить його ідеальним кандидатом на прозорість. Його нанометровий верхній шар металу вже прозорий для видимого світла, але інфрачервоне світло повністю блокується.

Тож постає питання, як можна збільшити прозорість OLED, не пошкодивши дисплей вирізами?

Одне рішення віддає перевагу Xiaomi і Oppo у своїх прототипах UDC покладатися на притаманну пікселям OLED прозорість. Коли OLED-піксель не використовується для випромінювання світла, він пропускає світло. Тож ви можете розмістити камеру позаду OLED-дисплея, і вона зможе зібрати достатньо світла для зйомки зображень. Але є нюанс: камеру все одно потрібно розташувати вгорі або внизу екрана, тому що коли камера активна, пікселі OLED над нею повинні бути вимкнені, що створює тимчасову чорну область на екран. Такий підхід є вирішенням проблеми виїмок і отворів, але він не допомагає вирішити проблему погляду вниз.

Ще один спосіб досягти прозорості — це створити невеликі фізичні отвори, які підходять між пікселями дисплея, але це само по собі неймовірно складно.

Перший комерційно доступний телефон із камерою під дисплеєм — The ZTE Axon 20 5G — використовує цю техніку, але вона також страждає від не ідеального компромісу. Сучасні смартфони мають неймовірно щільну упаковку пікселів. The iPhone 12 Pro має дисплей 460 ppi (пікселів на дюйм), що означає, що в одному квадратному дюймі міститься понад 200 000 пікселів. Sony Xperia XZ Premium мав неймовірну роздільну здатність 807 ppi (понад 650 000 пікселів на квадратний дюйм).

Проробити отвори між цими пікселями, навіть за допомогою лазера, настільки складно, що ZTE довелося видалити деякі пікселі з області над камерою, щоб придбати додатковий простір. Результатом є помітно нижча роздільна здатність квадрата на екрані.

Що також помітно (через розміри отворів), так це сама камера, яка стає видимою під деякими кутами.

Частина екрана з нижчою роздільною здатністю може вас не турбувати, коли вона розташована вгорі, у зоні, яка використовується переважно для несуттєвої інформації. Але мало хто прийме таке очевидне зниження роздільної здатності в центрі дисплея свого телефону, а це те, що нам знадобиться для протидії проблемі погляду вниз.

Бачити і бути побаченим

Але є й третій варіант. Що, якби замість того, щоб покладатися на прозорі пікселі чи пробивати отвори в дисплеї після складання, ви могли б створити мільйони крихітних отворів у кожному шарі OLED-дисплея під час виробництва?

Завдяки процесу, відомому як шаблонування, існуючі технології виробництва надзвичайно наблизили нас до цього сценарію.

«Ми знаємо, як це зробити в шарі TFT [тонкоплівкового транзистора]», — сказав Хеландер. «Ми знаємо, як це зробити в нижньому електроді. Ми знаємо, як це зробити в шарі, який складається з усіх різних пікселів». Але верхній металевий шар, також відомий як катод, створений не так, як ці інші шари, і це створює унікальну техніку виклик.

Саморобні отвори

Верхній металевий катод не є листом металу в традиційному розумінні. Замість того, щоб прикріплювати окремий металевий лист до верхньої частини дисплея, молекули металу випаровуються та конденсуються по всій поверхні, процес, відомий як осадження з парової фази.

Проблема в тому, що після того, як цей металевий шар нанесено, неможливо створити його візерунок. Це підводить нас до секретного соусу OTI Lumionics.

«Технологія, яку ми розробили, — це спосіб створення візерунків для мільйонів крихітних отворів у цьому шарі під час виробничого процесу шляхом так званого самоскладання», — сказав Хеландер. «Коли ви складете всі ці матеріали разом, вони природним чином сформують усі ці маленькі отвори в дисплеї, їх мільйони».

Хеландер стверджує, що процес самостійного складання працює на екрані будь-якого розміру та дозволяє виробникам вирішувати, скільки отворів потрібно — від одного до 1 мільярда.

Коли ці отвори є, видиме та інфрачервоне світло може безперешкодно проходити крізь них.

Довіряй, але перевіряй

Як би не було цікаво думати, що незабаром ми зможемо мати набагато природніші відеодзвінки, розміщуючи камера під дисплеєм покладає на виробників ще більший обов’язок забезпечити надійну конфіденційність заходів.

Нам знадобиться якийсь надійний індикатор того, коли камера активна, і настільки ж надійний спосіб її відключення. Оскільки він знаходиться під екраном, неможливо фізично заблокувати об’єктив, не блокуючи також вміст на екрані.

Apple нещодавно оновила iOS, щоб показувати маленьку зелену крапку біля виїмки, коли використовується її передня камера, і помаранчеву крапку, щоб показувати, коли мікрофон активний. Це хороший спосіб повідомити нам про те, що відбувається, але нам потрібно щось більше.

Розумні колонки, як Google Nest mini поставляється з фізичними перемикачами, які можна використовувати для вимкнення мікрофонів. Якщо припустити, що неможливо дистанційно подолати положення перемикача, це забезпечує дуже хороший рівень довіри. Подібний механізм на телевізорах, моніторах і ноутбуках має стати стандартним, коли камери стануть невидимими.

Коли почнуть з’являтися камери під дисплеєм?

OTI Lumionics вже має угоди з кількома китайськими виробниками смартфонів, але через обмеження конфіденційності ці компанії поки що не можуть бути названі. «У багатьох із них є прототипи телефонів, які були створені, і все виглядає чудово, — зазначає Хеландер, — але ніхто з них не хоче розголошувати нічого публічно, доки не буде готовий до своїх фактичні офіційні анонси продуктів». Він упевнений, що ми побачимо ці нові моделі камер під дисплеєм десь у 2021 році, хоча вони можуть залишатися ексклюзивними для китайського ринку до 2022.

Скільки вони будуть коштувати?

Я був повністю готовий до того, що Хеландер скаже мені, що лише найпреміальніші смартфони за найвищими цінами $1000 або більше, буде першим на ринку з UDC. Але очікується, що перші моделі будуть середнього рівня трубки. Він пояснює це жорсткою конкуренцією між китайськими брендами в ціні від 400 до 600 доларів на ринку смартфонів, що призвело до готовності швидше випробувати нові функції, навіть якщо це не вдається зловити на.

Рекомендації редакції

• ZTE розміщує нову камеру під дисплеєм на Axon 40 Ultra за 799 доларів
• Oppo бачить розумний годинник, чіп і камеру під екраном частиною свого майбутнього
• Нова захоплююча технологія Oppo ховає камеру для селфі під екраном телефону