Genomskinlig display - See-through display
En genomskinlig skärm eller transparent skärm är en elektronisk skärm som gör att användaren kan se vad som visas på skärmen medan den fortfarande kan se igenom den. Huvudapplikationerna för denna typ av skärm är head-up-skärmar , augmented reality- system, digital skyltning och generell storskalig rumslig ljusmodulering . De bör särskiljas från bildkombinationssystem som uppnår visuellt liknande effekter genom att optiskt kombinera flera bilder i synfältet. Transparenta skärmar bäddar in den aktiva matrisen på skärmen i synfältet, vilket i allmänhet gör att de kan vara mer kompakta än kombinationsbaserade system.
I stort sett finns det två typer av underliggande transparent displayteknik, absorberande (främst LCD-skärmar) och emissiva (huvudsakligen elektroluminescerande , inklusive lysdioder och "högfält" -sändare). Absorberande enheter fungerar genom att selektivt minska intensiteten av ljuset som passerar genom skärmen, medan emitterande enheter selektivt lägger till ljuset som passerar genom skärmen. Vissa bildskärmssystem kombinerar både absorberande och utsläppande enheter för att övervinna de begränsningar som finns i någon av dem. Utspridda skärmteknologier uppnår partiell transparens antingen genom att blanda osynligt små ogenomskinliga emitterelement med transparenta områden eller genom att vara delvis transparenta.
Historia
Utvecklingen av praktiska transparenta skärmar accelererade snabbt i slutet av 2000-talet. En tidig kommersiell transparent skärm var Sony Ericsson Xperia Pureness som släpptes 2009, även om den inte lyckades på marknaden på grund av att skärmen inte var synlig ute eller i starkt upplysta rum. Samsung släppte sin första transparenta LCD-skärm i slutet av 2011, och Planar publicerade en rapport om en prototyp elektroluminescerande transparent skärm 2012. Inte långt efter började UK-baserade Crystal Display Systems att sälja transparenta LCD-skärmar ombyggda från konventionella LCD-skärmar. LG visade en transparent LCD 2015. Under den senare delen av 2010-talet började transparenta OLED-skärmar dyka upp. LG, Prodisplay och taptl använder till exempel konventionell LCD- teknik. LG använder också OLED-teknik. LUMINEQ transparenta skärmar tillverkade av Beneq är tunnfilms elektroluminescerande skärmar aktiverade av Atomic Layer Deposition (ALD). Denna displayteknologi användes av Valtra 2017 för att utveckla sin SmartGlass Head-Up Display på traktorer. Samsung och Planar Systems tillverkade tidigare transparenta OLED-skärmar men avbröt dem 2016. Prodisplay använde både OLED- och LCD-teknik, men gör inte längre transparenta OLED-skärmar.
Hur det fungerar
Det finns två stora genomskinliga displaytekniker, LCD och LED. LED-tekniken är äldre och avger en röd färg, OLED är nyare än båda med en organisk substans. även om OLED-skärmar blir mer allmänt tillgängliga. Båda teknikerna är till stor del härledda från konventionella bildskärmssystem, men i genomskinliga skärmar ger skillnaden mellan LCD-skärmens absorberande natur och OLED: s emissiva natur dem mycket olika visuella utseenden. LCD-system inför ett mönster av skuggning och färger på bakgrunden sett genom skärmen, medan OLED-system inför ett glödande bildmönster i bakgrunden. TASEL-skärmar är i huvudsak transparenta tunnfilms elektroluminiscerande skärmar med transparenta elektroder.
LCD
En LCD- panel kan göras "genomskinlig" utan applicerad spänning när en tvinnad nematisk LCD är utrustad med korsade polarisatorer. Konventionella LCD-skärmar har relativt låg överföringseffektivitet på grund av användningen av polarisatorer så att de tenderar att verka något svaga mot naturligt ljus. Till skillnad från LED-genomskärmar producerar LCD-genomskinningar inte sitt eget ljus utan modulerar bara inkommande ljus. LCD-skärmar avsedda speciellt för genomskinliga skärmar är vanligtvis utformade för att förbättra överföringseffektiviteten. Småskaliga genomskinliga LCD-skärmar har funnits kommersiellt under en tid, men först nyligen har leverantörer börjat erbjuda enheter med storlekar som är jämförbara med LCD-tv och skärmar. Samsung släppte en särskilt genomskinlig 22-tums panel 2011. Från och med 2016 producerades de av Samsung, LG och MMT, med ett antal leverantörer som erbjuder produkter baserade på OEM-system från dessa tillverkare. Ett alternativt sätt att kommersialisera denna teknik är att erbjuda konventionella bakgrundsbelysta skärmsystem utan bakgrundsbelysningssystem. LCD-skärmar kräver ofta att man tar bort ett diffusionsskikt för att anpassa dem för användning som transparenta skärmar.
Nyckelbegränsningen för genomskinlig LCD-effektivitet är dess linjära polariserande filter. En idealisk linjär polarisator absorberar hälften av det inkommande opolariserade ljuset. I LCD-skärmar måste ljus passera två linjära polariserare, antingen i korsad eller parallellinriktad konfiguration.
LED
LED-skärmar som har två lager glas på båda sidor av en uppsättning adresserbara lysdioder . Både oorganiska och organiska ( OLED ) lysdioder har använts för detta ändamål. De mer flexibla (bokstavligt och bildligt) OLED: erna har genererat mer intresse för denna applikation, men från och med juli 2016 meddelade den enda kommersiella tillverkaren Samsung att produkten skulle avvecklas. OLED består av ett emissivt och ledande lager. Elektriska impulser färdas genom det ledande skiktet och producerar ljus vid det emitterande skiktet. Detta skiljer sig från LCD-skärmar genom att OLED: er producerar sitt eget ljus, vilket ger en markant annorlunda visuell effekt med en genomskinlig skärm. Det smala gapet mellan skärmens pixlar och de tydliga katoderna inuti gör att skärmarna kan vara transparenta. Dessa typer av skärm har varit notoriskt svåra och dyra att producera tidigare, men blir nu vanligare när metoden för tillverkning av dem går framåt. OLED-transparenta skärmar genererar sitt eget ljus men kan inte visa svart; detta kan lösas genom att lägga till ett speciellt LCD-lager.
Passiva transparenta skärmar
MIT-forskare utvecklade ett billigt och passivt transparent skärmsystem som använder nano-partiklar.
Till skillnad från transparenta LCD-skärmar och OLED: er som kräver integrerade elektroniska moduler för att bearbeta visuella signaler eller sända ut sitt eget ljus använder en passiv transparent skärm en projektor som extern ljuskälla för att projicera bilder och videor på ett transparent medium inbäddat med resonansnanopartiklar som selektivt sprider den projicerade ljus. Detta tillvägagångssätt förbättrar de brister som observerats med transparenta LCD-skärmar och OLED-skärmar, till exempel höga kostnader, svårigheter att skala i storlek och känsligt underhåll.
MIT-forskningen marknadsförs av ett startföretag, Lux Labs, Inc.
TASEL Visas
LUMINEQ TASEL-skärmar är baserade på Electroluminescent Display- tekniken. TASEL-glaspanelen består av ett självlysande fosforlager inklämt mellan två genomskinliga elektroder. Displayen avger ljus av sig själv och har en genomskinlighet på 80%. Till skillnad från LCD-skärmar och lysdioder som använder organiska material som kommer att påverkas av miljöer är TASEL-skärmar oorganiska och immuna mot miljöer. En av nackdelarna med TASEL-skärmar var att inte kunna visa mer än en färg.
Huvudmonterade skärmar
En huvudmonterad bildskärm projicerar bilder på en transparent skärm så att användaren kan se igenom skärmen.
Applikationer
Dessa skärmar kan användas för förstärkt verklighet och andra applikationer som shoppingdisplayer och mer sofistikerade dataskärmar. Genomskinliga skärmar baserade på OLED- eller microLED-teknik kan visa svart genom tillägg av en LCD-skärm, eftersom de inte kan göra det på egen hand. Detta beror på att OFF-tillståndet i OLED och mikro-LED motsvarar svart (eller i det här fallet transparent eftersom det inte finns någon svart bakgrund) och ON-tillståndet motsvarar vitt; detta beror på att OLED- och microLED-pixlar avger sitt eget ljus. Genomskinliga LCD-skärmar kan inte visa vita eftersom LCD-pixlar inte avger sitt eget ljus, utan blockerar selektivt ljus från en vit bakgrundsbelysning, även om detta teoretiskt sett kan fixas genom tillägg av en transparent monokrom microLED- eller OLED-skärm. I LCD-skärmar beror detta på att pixlarna stängs av i OFF-läge, vilket gör att ljus från bakgrundsbelysningen kan passera igenom, medan pixlarna i ON-läge tänds och blockerar ljus.
MIT-forskare arbetade med att skapa transparenta skärmar billigt med hjälp av nano-partiklar. Från och med 2019 kommersialiserades MIT-forskningen av ett startföretag, Lux Labs, Inc.
Augmented reality
Genomskinliga skärmar är en framväxande marknad som har flera potentiella användningsområden. Mobiltelefoner, surfplattor och andra enheter börjar använda denna teknik. Det har ett tilltalande utseende men ännu viktigare är det också effektivt för augmented reality- applikationer. Enheten kan lägga till sin egen twist till vad som finns bakom skärmen. Om du till exempel tittar genom en surfplatta med en genomskinlig skärm på en gata kan enheten lägga gatunamnet på skärmen. Det kan likna Googles gatuvy , utom i realtid. Till exempel, Google Translate har en funktion som gör det möjligt för användaren att rikta kameran mot en skylt eller skriva på ett annat språk och det visar automatiskt samma åsikt, men med skrivandet på det språk som du väljer. Detta kan också vara möjligt med genomskinliga skärmar.
En enhet som använder en transparent skärm har mycket högre upplösning och visar mycket mer realistisk förstärkt verklighet än videoförstärkt verklighet , som tar video, lägger till ett eget tillägg till det och visar det sedan på skärmen. Det kan vara enklare att visa tillägget på den genomskinliga skärmen istället. Den Microsoft HoloLens är en tillämpning av denna idé.
Detaljhandeln
Dessa skärmar används också i skyltfönster. Shoppingfönstren visar produkten på insidan samt visar text eller annonser på glaset. Denna typ av showcase blir allt populärare eftersom genomskinliga skärmar blir billigare och mer tillgängliga.
Händelsestadium
En transparent LED-skärm kan användas av scendesigners och evenemangsproducenter för att förverkliga kreativa holografiska visuella effekter.