Лучшие дисплейные продукты 2014 года

Сам симпозиум проводился уже 51‑й год подряд, а процедура определения лучших дисплейных продуктов проходила 19‑й раз. Премия «Дисплей года» — это самая престижная награда в данной индустрии. В процессе отбора претендентов в первую очередь оценивались инновационные технологии, обеспечивающие экономию энергии и материалов, новые дисплейные материалы и компоненты, дисплейные устройства, обладающие выдающимися качествами. Для того чтобы стать номинантом награды «Дисплей года 2014» (Display of the Year Award), продукт должен быть доступен на рынке в течение предшествующих 12 месяцев. Начиная с 2006‑го список конкурсантов определяли не только участники SID, но и все желающие производители, которые предварительно присылали заполненную анкету с указанием параметров продукта.

Дисплейные продукты оценивались по следующим категориям:

• «Дисплей года»;
• «Дисплейный продукт года»;
• «Дисплейное приложение года».

Из представленных кандидатов эксперты отобрали шесть продуктов, по комплексу показателей получивших наивысшие баллы. Оценивались как технические новации, так и коммерческая значимость решения на современном дисплейном рынке. Принимался в расчет и социальный эффект от внедрения новых дисплейных продуктов.

Исследования и достижения в дисплейной индустрии не прекращаются, и темпы развития отрасли пока не снижаются. Минувший год не стал исключением, судя по большому числу претендентов на премию.

Примечательно, что три нынешних победителя представили продукты с изогнутым (curved) экраном, а двое других призеров — материалы, специально предназначенные для использования в гибких экранах. Это свидетельствует о том, что понятие и определение «плоский» (flat) для дисплеев остается в прошлом. С уходом с рынка ЭЛТ-дисплеев серийно выпускаются только плоские устройства. Экзотическим вариантам, таким как объемные дисплеи, отведена ниша концептов, производимых в штучных количествах. Четыре из шести продуктов, победивших на конкурсе, оснащены OLED-дисплеями. Успешно дебютировал и интернет-гигант — компания Google. В этом году среди победителей пока еще сохраняют позиции ЖК-дисплеи, однако дисплейная индустрия единодушно настроена начать массовое продвижение 4K-телевизоров, которые еще не стали лидерами по количеству продаж, но теперь уж точно не относятся к редким и необычным товарам. Краткое описание продуктов, победивших на конкурсе «Лучший дисплейный продукт 2014 года», представлено далее.

Номинация «Дисплей года»

Этой премией награждаются дисплейные продукты, обладающие выдающимися характеристиками, использующие новые физические эффекты и технологии, а также новые методы адресации.

Золотой призер — 5,68‑дюймовый изогнутый (гибкий) AMOLED-дисплей компании Samsung

Появление на рынке изогнутого (curved) 5,68‑дюймового AMOLED-дисплея формата FHD (1920×1080 пикселей) стало знаменательной вехой в истории дисплейной индустрии, отметившей начало коммерческого использования технологии гибких дисплеев в категории массовой продукции. В дисплее Samsung применены пластиковые подложки, что позволяет легко изогнуть их в соответствии с формой, заданной корпусом смартфона Samsung Galaxy Round. На рис. 1 показан внешний вид AMOLED-дисплея в смартфоне Samsung.

Рис. 1. Внешний вид изогнутого OLED-экрана в смартфоне Samsung Galaxy Round

Изогнутая форма корпуса смартфона и плоскости дисплея обеспечивают новый уровень пользовательского комфорта. Корпус смартфона имеет радиус закругления 400 мм, тогда как радиус закругления поверхности ладоней человека в свободном состоянии составляет 300–500 мм. Формат дисплея специально адаптирован для лучшей визуализации в ландшафтном режиме (landscape) и имеет соотношение сторон рабочей области 1,88:1, что хорошо согласуется с технологией Vista Vision (1,83:1), широко применяемой в настоящее время для показа видео. Следует отметить и высокий внешний контраст дисплея, достигнутый благодаря значительному уменьшению паразитных отражений света от границ раздела в структуре данного устройства. В дальнейшем компания Samsung планирует создать модификации дисплея со сгибаемым и сворачиваемым в рулон экраном, обеспечивая новые возможности для реализации корпусов смартфонов и мобильных устройств следующих поколений.

Samsung Display продемонстрировала на последних выставках различные модели гибких AMOLED-дисплеев с диагональю от 1,63 до 5,68 дюймов, предназначенных для мобильных устройств. На рис. 2 и 3 показаны прототипы перспективных моделей смартфонов Samsung с гибким дисплеем.

Рис. 2. Прототип смартфона Samsung с гибким выдвижным экраном

Рис. 3. Коцептуальная модель Samsung раскладного сверхтонкого смартфона

Серебряный призер — телевизионная 55‑дюймовая изогнутая OLED-панель FHD-формата компании LG

OLED-панель разработана для новой модели телевизора от компании LG — LG 55EA980V. Основная особенность продукта — это первый в мире серийный OLED-телевизор с изогнутым экраном такого размера. Отличная цветовая палитра, живые краски, высокая яркость и контраст, узкая 11‑мм рамка и малая толщина корпуса, составляющая лишь 4 мм. В панели предусмотрена топология пикселей WRGB, что позволяет расширить палитру оттенков и отчасти уменьшить энергопотребление.

Основные характеристики телевизора LG 55EA980V:

• диагональ экрана: 55 дюймов (140 см);
• разрешение панели: 1920×1080 точек (Full HD);
• матрица из электролюминесцентных органических светодиодов (OLED);
• дополнительный белый субпиксель (WRGB);
• технология Color Refiner;
• поляризационная технология CINEMA 3D;
• звуковая система: широкополосные динамики 2×10 Вт;
• технология улучшения передачи движения 1000Hz Motion Clarity Index;
• функция Smart Share (встроенный DLNA-клиент/WiDi);
• поддержка технологии Mobile High-Definition Link (MHL) для прямого подключения мобильных устройств к телевизору;
• интерактивная система LG Smart TV;
• пульт Magic Remote с распознаванием движения;
• вес: 8710 г.

Этот изогнутый OLED-телевизор поддерживает технологию CINEMA 3D. Вся поверхность EA9800 равноудалена от глаз зрителя. При разработке данной модели производитель стремился создать иллюзию погружения в другой мир. Компания LG утверждает, что такой телевизор искажает изображение гораздо меньше обычного. Правда, цена устройства около $10 000, и вряд ли оно найдет массового покупателя.

Компания LG Display приступила к серийному изготовлению новой телевизионной OLED-панели на дополнительной линии фабрики Paju (Южная Корея). Во второй половине 2014 года выпуск этих изделий будет увеличен, и компания анонсировала свои планы по расширению производства, намереваясь вложить в него $657 млн. Уже в текущем квартале первые инвестиции поступят на фабрику Paju, а завершение строительства новых производственных мощностей намечено на первую половину следующего года. Затем предприятие начнет выпускать до 26 000 листов стекла с органическими светодиодами, делая из каждого шесть панелей по 55 дюймов. В месяц завод будет изготовлять до 156 000 таких панелей.

Следует отметить и то, что, несмотря на наличие инноваций в период с января по март 2014‑го, чистый убыток компании LG Display составил около $78,9 млн. Объем продаж LG Display за год сократился почти на 18%. На ее предприятиях было произведено в общей сложности 8,33 млн м² дисплейной продукции, что на 13% меньше, чем в предыдущем квартале. ЖК-панели для телевизоров принесли компании 41% от общей выручки, экраны для мониторов — 20%, а дисплеи для мобильных телефонов, ноутбуков и планшетных ПК — 17, 12 и 10% соответственно.

Рис. 4. Внешний вид телевизора LG с 55 дюймовым изогнутым OLED-экраном

Номинация «Дисплейный продукт года»

В данной категории отмечаются новые компоненты, материалы или отдельные функциональные части, встроенные в дисплей и позволяющие значительно улучшить параметры и возможности дисплея.

Золотой призер — новый высокоэффективный светоэмиссионный материал компании UDC зеленого свечения для OLED

Разработанный компанией UDC (Universal Display Corporation, www.udcoled.com) полимерный материал предназначен для использования в структурах PHOLED (phosphorescent OLED) в слое эмиттера. Фосфоресцентный полимерный материал обеспечивает эффективное преобразование электрической энергии в световую с зеленым спектром свечения. Высокая квантовая эффективность материала позволяет уменьшить потребления в OLED приблизительно на 25%, при этом поддерживая отличную цветопередачу. Материал имеет высокий ресурс, температурную стабильность, технологичность применения. Внедрение данного материала в серийном производстве резко поднимет конкурентоспособность технологии OLED по отношению к ЖК-дисплеям, в первую очередь в секторе мобильных устройств. Материал может стать ключевым компонентом, способным наконец-то вывести на коммерческий уровень и телевизоры с OLED-экраном, и светодиодную подсветку на базе OLED. Компания UDC имеет многолетний опыт разработки и изготовления высококачественных люминофоров и светоэмиссионых органических материалов для производителей OLED. Успех создания материала для эмиттера зеленого свечения во многом обязан удачному коммерческому внедрению предыдущей прорывной разработки компании — эмиттера красного свечения UniversalPHOLED, впервые использованного в OLED-дисплеях с пассивной адресацией еще в 2003 году. За счет более эффективной эмиссионной способности новый PHOLED-материал расширит возможности и область применения OLED-технологии по сравнению с флюоресцентными материалами для слоя эмиттера, предназначенными для традиционных OLED. Для производства PHOTOOLED RGB нужен недорогой технологический процесс осаждения из паровой фазы. В последние годы компания UDC разработала и новый фосфоресцентный материал голубого свечения с повышенным сроком службы и увеличенной эмиссионной способностью. Главная цель компании — со-здание полного набора фосфоресцентных материалов для излучения всех трех цветов. PHOLED-материал имеет внутреннюю квантовую эффективность, близкую к 100%. Внедрение PHOTOOLED RGB позволит выйти технологии OLED на уровень, обеспечивающий значительно лучшую энергоэффективность, чем у TFT ЖК-дисплеев с первостепенными показателями. На рис. 5 показаны сравнительные энергоэффективности для различных типов дисплейных технологий.

Рис. 5. Сравнительные энергоэффективности различных дисплейных технологий

Технология PHOLED RGB уменьшает энергопотребление примерно втрое по сравнению с AMLCD, обеспечивая те же уровни яркости изображения.

Поскольку часть электрической энергии, которая не конвертировалась в световое излучение, преобразуется в тепло, то панель OLED-дисплея сильно нагревается в процессе работы. Проблема теплоотвода в OLED-дисплеях большого формата является одной из главных в данной дисплейной технологии. PHOLED-технология позволяет значительно сократить тепловыделение. Например, рост температуры в FL-OLED TV составит примерно +30 °C, тогда как в случае применения PHOLED-технологии — лишь +10…17 °C (расчет сделан применительно к 40‑дюймовому AMOLED). Уменьшение рабочей температуры очень важно для увеличения срока службы OLED-панелей.

Повышение эффективности преобразования электрической энергии в световую позволяет значительно снизить рабочий ток в транзисторах активной матрицы до уровня, который обеспечивает технология аморфного кремния. Следовательно, вместо дорогой технологии низкотемпературного поликристаллического кремния (LTPS) для активной матрицы можно использовать недорогую и простую технологию a‑Si. А это значительно сократит издержки производства, увеличит выход годных изделий и усилит позиции при конкуренции с TFT ЖК-дисплеями.

Серебряный призер — NanoBud-технология наноуглеродных проводящих пленок компании Canatu для сенсорных экранов

Прозрачные проводящие пленки широко используются в дисплейной индустрии, как в структуре дисплеев, так и в сенсорных панелях. В большинстве случаев для получения таких пленок нужен традиционный материал — ITO (Indium Tin Oxide), оксид индия и олова, а также перспективный материал на основе IGZO. Технология IGZO хотя и обеспечивает высокие параметры проводящей прозрачной пленки, довольно сложная и дорогая. Традиционная технология не создает высокой прозрачности при низких удельных сопротивлениях пленки. Есть и другие недочеты, например недостаточная механическая прочность пленки при изгибах подложки.

Углеродные проводящие пленки Canatu сделаны на основе углеродных нанотрубок и фулеронов, обеспечивают отличные оптические характеристики для плоских гибких или сложной формы сенсорных панелей, сенсорных экранов или чувствительных к прикосновению поверхностей. CNB-пленка применяется в емкостных сенсорных панелях для портативных устройств, таких как сотовые телефоны, планшеты и цифровые камеры, сенсорные дисплеи приборной панели автомобилей — словом, во всех устройствах, где требуется высокая прозрачность и высокий контраст изображения для работы при ярком солнечном свете.

Нанесение пленки выполняется по новому одностадийному технологическому процессу, в котором скомбинированы сразу два процесса, — аэрозольного синтеза CNB-материала и осаждения пленки на рулонный носитель для дальнейшего переноса пленки методом Direct Dry Printing на рабочую поверхность (рис. 6).

Рис. 6. Процесс Roll-to-Roll нанесения пленки NanoBud на рулонный носитель

Пленка может быть нанесена на подложку толщиной лишь 50 мкм. Затем пленка с рулона-носителя легко переносится на рабочие поверхности — стеклянные или пластиковые подложки любых размеров и любой толщины. Материал обеспечивает высокую твердость и механическую устойчивость сенсорной поверхности, предохраняя от потертостей и царапин. Материал химически инертен и химически стабилен, устойчив к воздействию высокой и низкой температуры, УФ-излучения, воды, химических реактивов. Кроме того, пленка обеспечивает высокую адгезию к носителю и сохраняет свои оптические, электрические и механические свойства при изгибах подложки-носителя с радиусом изгиба до 1 мм. Отличные оптические свойства пленки обеспечивают низкий уровень отражения света на границах раздела, высокую прозрачность и отсутствие искажения цветов. Достигается высокий внешний контраст при высоких уровнях внешней освещенности и отличная читаемость (readability), что дает возможность уменьшить уровень яркости задней подсветки на 20% и увеличить срок службы батарей питания портативных устройств.

Финская компания Canatu (www.canatu.com) — один из основных разработчиков и производителей прозрачных проводящих пленок для сенсорных панелей нового класса — образована группой ведущих специалистов Хельсинкского технологического университета в 2004 году. Компания имеет производство в пригороде Хельсинки, Эспоо. Первый коммерческий продукт компании появился на рынке в 2008 году. Прозрачные проводящие пленки, созданные Canatu, основаны на новом типе углеродного наноматериала — Carbon NanoBud (CNB).

Много лет компания ведет исследования в данном направлении. В настоящее время отработана технология пятого поколения пленок CNB, которые имеют прозрачность 96% при удельном сопротивлении 150 Ом/квадрат. Такая высокая прозрачность достигнута за семь лет, начиная с первых опытов, проведенных в 2007 году. Каждый год удавалось увеличить прозрачность, уменьшая потери вдвое. Пленки CNB полностью прозрачны и не искажают изображение дисплея. В технологии их производства отсутствуют токсичные материалы или растворы, что обеспечивает высокий уровень экологической чистоты процесса (Green Technology). В 2014 году технология Carbon NanoBud была использована при изготовлении сенсорной панели для серийного планшета с диагональю 13,3 дюйма. Пока что объемы у компании невелики, однако уже в 2014 году планируется при содействии инвесторов создать новые производственные линии, обеспечивающие высокие объемы выпуска продукции.

Новый материал Carbon NanoBud является гибридом углеродных нанотрубок и фуллеренов. Гибридизация была достигнута в процессе прямого синтеза материала, в результате получена комбинация лучших свойств, присущих как фуллеренам, так и нанотрубкам. Нанотрубка — это молекула, состоящая более чем из миллиона атомов углерода и представляющая собой трубку с диаметром около нанометра и длиной несколько десятков микрон. В стенках трубки атомы углерода расположены в вершинах правильных шестиугольников. Гибридные структуры фуллерен-нанотрубка напоминают почки, растущие на ветке (рис. 7).

Рис. 7. Структура молекул пленки NanoBud

Материал NanoBud имеет высокий потенциал для применения в различных секторах, в первую очередь в производстве прозрачных проводящих сенсорных панелей для компьютерной индустрии. На основе данного материала можно создавать активные пленочные элементы, например транзисторы.

Номинация «Дисплейное приложение года»

Золотой призер — гибкий OLED-дисплей компании LG для смартфона G Flex

В модели смартфона G Flex компании LG Display используется гибкая OLED-панель на пластиковой подложке вместо стеклянной. Благодаря гибкой подложке и применению защитной пленки дисплей не боится механических ударов. Соответственно, сам смартфон стал существенно легче (таблица). Панель весит всего 7,2 г. На рис. 8 показан общий вид передней панели смартфона G Flex.

Рис. 8. Внешний вид передней панели смартфона LG Display G Flex

Возможность для изгиба экрана дисплея дает дизайнерам дополнительную свободу при создании перспективных эргономичных корпусов мобильных устройств, которые лучше согласуются с контурами человеческого лица.

В недалеком будущем компания планирует использовать технологию гибкого OLED-экрана для дисплеев большего размера, например для планшетов, ноутбуков, мониторов и OLED-телевизоров.

Компания LG Display получила золотой приз в номинации «Дисплейное приложение года» за применение пластиковой OLED-панели в смартфоне LG G Flex — первом в мире смартфоне с изогнутым корпусом и дисплеем, а также серебряный приз в категории «Дисплей года» за разработку первой в мире изогнутой телевизионной OLED-панели. Это один из редких случаев, когда одна и та же дисплейная компания была отмечена наградами сразу в нескольких категориях.

Серебряный призер — дисплей ноутбука Chromebook Pixel компании Google

Ноутбук оснащен 12,85‑дюймовым сенсорным дисплеем с самой высокой в мире плотностью пикселей для данного класса устройств (239 ppi, 4,3 Мп). Угол обзора 178°. Яркость довольно высокая для экранов ноутбуков — 400 нит. Непривычен и фотографический формат экрана 3:2 (2560×1700), ориентированного именно на работу в веб-сетях, чтобы уменьшить применение скроллинга. Для производства дисплейных панелей использовалась стандартная и недорогая технология аморфного кремния. Прозрачность таких a‑Si TFT-панелей несколько ниже, чем у панелей с транзисторной матрицей на основе оксидных материалов или LTPS. Поэтому для уменьшения энергопотребления была произведена оптимизация режимов и конструкции других компонентов панели — светодиодов, оптических фильтров, схемы управления, световода. Кроме того, оптимизирована и операционная система Chrome OS. На рис. 9 показан внешний вид ноутбука Chromebook Pixel. В дисплее предусмотрена сенсорная панель Gorilla Glass.

Рис. 9. Ноутбук Chromebook Pixel компании Google