「隨處都是顯示器」的便利 新用途不斷被開發

作者:田中 直樹   |   2015 / 03 / 15

文章來源:日經技術   |   圖片來源:日經技術


【日經BP社報導】 2014年,旨在擴大顯示器用途的新技術開發取得了顯著的進展。例如作為電視機和智慧手機之後的新市場而備受期待的可穿戴顯示​​、容易配備到汽車儀錶板上的無框異形顯示器,以及在嚴酷的溫度環境下也能使用的MEMS顯示器等。

為顯示器附加了輸入功能的觸控螢幕,不僅可以配備在智慧手機和平板電腦上使用,今後還能跟各式各樣的顯示器一起使用。因為電子筆輸入和觸覺功能的進步,螢幕也越來越大。行動裝置和車載設備市場的不斷擴大,以及電子看板、觸摸桌等新市場的開拓都非常值得期待。下面,筆者將依次介紹這些顯示器新技術的現狀和未來。

可穿戴顯示​​器兼顧超低功耗和高畫質

日本顯示器公司(JDI)解決了超低功耗反射型液晶模組面臨的課題,提高了畫質,已開始量產供貨。該產品可利用低溫多晶矽(LTPS)技術在畫素記憶體儲器中保存圖像資訊,因此可持續保存圖片數據,以超低功耗顯示圖像。

(日經)為實現隨處都是顯示器而開拓新用途-01

超低功耗的反射型液晶模組(攝影:日本顯示器)

JDI在提高畫質時主要瞄準以下三點:(1)像紙一樣不晃眼;(2)反射率高、明亮;(3)沒有彩虹色的干擾條紋。其中,晃眼和彩虹干擾條紋是原來的反射電極結構引起的,於是JDI改進了反射電極,提高了畫質。        反射型液晶螢幕的功耗本來就很低,但JDI為實現超低功耗,採用了在畫素內嵌入記憶體的“MIP技術”。對於靜止的圖片,在畫素記憶體儲器中寫入圖像資訊後可以持續使用,不需要在每個幀週期內都寫入圖像資訊。由於在電源線上載入高頻數據信號後,不用發送給各畫素,因此電源線周圍的充放電驟減,從而使面板的功耗降至原來的1/10以下。

外觀設計更靈活

作為擴大顯示器用途的新技術,無框的“異形”顯示器以及在嚴酷溫度環境下也能使用的MEMS顯示器備受期待。夏普開發出了無框的異形顯示器技術“自由形態顯示器(FFD)”。該技術可使顯示器不再局限於四方形,能夠實現各種形狀,特點是可以去掉顯示器顯示區域周圍的邊框。這是通過將原來收納在邊框中的柵極驅動電路分散配置到各電晶體和電容器的畫素內而實現的。首先應用於車載顯示器,該技術不僅​​可以應用於液晶顯示器,還可用於有機EL顯示器等。

日經顯示器1

夏普的自由形態顯示器

夏普和高通的子公司Pixtronix正在合作開發在嚴酷溫度環境下也能使用的MEMS顯示器。該顯示器採用Pixtronix的MEMS快門技術,利用背照燈依次照射RGB光並用快門調整光量,從而顯示影像。這種MEMS顯示器省去了偏光板和彩色濾光片等,因此其光學效率達到液晶顯示器的2~3倍,色彩表現性高,比傳統液晶方式省電且亮度高。由於不使用液晶,在極低溫度和高溫下也能工作。鑒於上述特點,夏普認為這種顯示器“還能用來取代汽車的車門照後鏡”。

觸碰得到的地方將全部採用觸控板

不僅是智慧手機和平板電腦,各個領域都在盡可能應用觸控板,從而讓日常生活和工作更加便利。此前無法使用觸控板的場合也在試圖利用觸控板實現直觀操作。隨著上述需求的高漲,滿足這種需求的新技術也接連出現,如通過採用電子筆輸入、觸覺、大型化等新技術,觸控板市場將超出智慧手機和平板電腦的範疇,擴大到生活的各方面。

今後,辦公桌、店舖的交易櫃檯等此前想用也沒法用的地方也將能夠使用觸控板了。可以利用觸控板的地方還遠不止這些,僅憑原來的用途,觸控板市場也會不斷成長,再加上新用途,市場將進一步擴大。例如能夠手寫輸入細小文字和圖形的“電子筆記事本”、與儀錶板一體化的曲面車載顯示器等,觸控板在攜帶便利終端和汽車領域的應用將越來越廣泛。

(日經)為實現隨處都是顯示器而開拓新用途-02

觸控面板的應用範圍擴大

憑藉觸覺和彎曲進入汽車領域

通過提高易用性,觸控面板市場有望大幅擴大的另一個代表性用途是汽車。車載顯示器市場今後無疑會繼續成長,配備觸控面板的可能性也很高。車載導航儀等的液晶螢幕已開始配備觸控面板,但存在易用性不夠高的課題。

主要面臨兩大問題:

(1)需要變換視線看著畫面操作,因此很難在駕駛過程中操作

(2)採用平面形狀,設計性受限

關於要變換視線的問題,除了語音輸入外,還出現了“視線輸入”、“手勢操作”、“帶觸覺的觸摸感測器”等提案。其中,帶觸覺的觸摸感測器方面,NLT科技公司在2014年6月的“國際資訊顯示學會”(SID)上發佈了一項新技術,引發了關注。採用該技術,當手指觸摸顯示器上的按鈕等特定影像時,會通過振動來提示用戶手指觸摸到了螢幕,可以操作按鈕了。NLT科技的這項技術的特點是,只讓螢幕上的特定部位振動,使手指能感覺到振動,該技術還支援多手指或多人同時操作的多點觸控。

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觸摸烏龜甲殼的圖像,能夠感覺到粗糙。(攝影:NLT科技公司)

關於設計性受限的問題,出現了利用支援曲面的觸控面板技術解決該問題的動向。以前,觸控面板的感測器電極使用ITO(indium tin oxide),但ITO電極如果彎曲,薄膜電阻值會上升,從而導致感測器的靈敏度降低。於是,採用彎曲薄膜電阻值也不會變化的新材料觸控面板和薄膜感測器的方案接連出現。比如銅網格方式、銀奈米線方式以及碳奈米芽(CNB)方式。

另外,這些ITO替代技術的發展促進了投影型電容式觸控面板的大型化。傳統ITO薄膜的薄膜電阻高,隨著尺寸增大,越來越難以檢測出觸摸引起的感測器電極間的電容變化。於是,薄膜電阻低且製造成本低的金屬網格方式和銀奈米線方式取代了ITO。其中,金屬網格方式的電阻更低,而且還支援70~80吋的大螢幕。夏普在Touch Taiwan上展出的70吋觸摸顯示器就採用了金屬網格方式。

隨處都是顯示器

上面介紹了2014年備受關注的顯示器新技術。下面來介紹顯示器將來的發展方向。如果您還認為“顯示器是四四方方、周圍鑲嵌邊框的平面形狀”,那最好趕快更新一下自己的認識。

隨著新的顯示器技術逐漸成為現實,影像將能夠漂浮在空中、穿著在身上、或是映射在我們周圍的物體上,例如使影像漂浮在空中的技術。借助這項技術,空無一物的空間也能變成“大螢幕平板電腦”,而且一般的平板電腦不同,這種顯示器可以顯示便於觀看的新一代3D影像,如果再結合高速3D手勢識別技術,就可以像擺弄空間中真實存在的立體物體那樣,使其旋轉,或是在上面寫字、畫畫。而且,因為是影像,所以縮放也可隨心所欲。

像佩戴手錶、眼鏡一樣,能夠隨意穿在身上的可穿戴顯示器產品正在快速增加。其代表就是頭戴式顯示器(HMD)。HMD中覆蓋兩眼的雙眼方式能夠為用戶帶來身臨其境的投入感,使用這種顯示器,可以獲得穿越於現實與虛擬之間的感覺。

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索尼電腦娛樂的HMD

投射影像的地方不僅僅是空中和身體周圍,任何場所都將成為顯示器。松下已經開發出這樣的設備,並且實現了產品化。該公司開發的是照明與影像投影功能相融合的“Space Player”。在餐廳內使用時,這種產品不僅能照亮房間,還能在桌面和牆壁上投射美食的介紹,或是在慶祝生日的宴會上投射花束的圖案,播放符合現場氣氛的影像。索尼也開發出了將牆壁和天花板作為顯示器的技術,是利用超短焦投影機實現的。

這種被稱為“隨處顯示”的新技術出現以後,能為人們帶來不同於電視機和智慧手機的嶄新的視覺體驗,新的顯示器使用方式和市場將應運而生。(記者 田中 直樹)

 《日經技術在線授權轉載》

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