Автоэмиссионный дисплей - Field-emission display

субпиксель FED

А автоэмиссионный дисплей (КОРМИЛИ) это плоский дисплей технология, использующая большие площади полевая электронная эмиссия источники для обеспечения электронов, которые поражают цветные люминофор для создания цветного изображения. В общем смысле FED состоит из матрицы электронно-лучевые трубки, каждая трубка производит один субпиксель, сгруппированный по три, чтобы сформировать красно-зелено-синий (RGB) пиксели. ФЭД сочетают в себе преимущества ЭЛТ, а именно их высокий уровень контрастности и очень быстрое время отклика, с преимуществами упаковки ЖК-дисплей и другие технологии производства плоских панелей. Они также позволяют потреблять меньше энергии, примерно вдвое меньше, чем у ЖК-системы.

Sony был основным сторонником конструкции FED и вложил значительные усилия в исследования и разработки системы в течение 2000-х годов, планируя массовое производство в 2009 году.[1] Усилия Sony в FED начали сворачиваться в 2009 году, когда ЖК-дисплеи стали доминирующей технологией для плоских панелей.[2] В январе 2010 г. AU Optronics объявила, что приобрела у Sony важные активы FED и намерена продолжить разработку технологии.[3] По состоянию на 2016 год, крупномасштабного коммерческого производства ДЭД не проводилось. ФЭД также можно сделать прозрачными.[4]

FED тесно связаны с другой развивающейся технологией отображения, индикатор электронного эмиттера с поверхностной проводимостью (SED), отличающиеся, прежде всего, деталями электронно-эмиссионной системы.

Операция

FED-дисплей работает как обычный электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) с электронная пушка который использует высокое напряжение (10 кВ) для ускорения электронов, которые, в свою очередь, возбуждают люминофоры, но вместо одной электронной пушки дисплей FED содержит сетку отдельных наноскопических электронных пушек. Он состоит из 2 листов стекла, расположенных через равные промежутки времени и обращенных друг к другу, один из которых содержит эмиттеры, прокладки и решетку, а другой - люминофор.

Экран FED создается путем нанесения серии металлических полос на стеклянную пластину, чтобы сформировать серию катодных линий. Фотолитография используется для размещения ряда рядов переключающих вентилей под прямым углом к ​​катодным линиям, образуя адресуемую сетку. На пересечении каждой строки и столбца небольшой участок до 4500 излучателей.[5] депонируется, обычно с использованием методов, разработанных из струйные принтеры. Поверх переключающих ворот уложена металлическая сетка, завершающая конструкцию пушки.[6]

Между эмиттерами и металлической сеткой, подвешенной над ними, создается поле с высоким градиентом напряжения, которое вытягивает электроны из концов эмиттеров. Это в высшей степени нелинейный процесс, и небольшие изменения напряжения быстро приводят к насыщению количества испускаемых электронов. К сетке можно обращаться индивидуально, но только эмиттеры, расположенные в точках пересечения катода с питанием, линии затвора будут иметь достаточно мощности для создания видимого пятна, и любые утечки мощности на окружающие элементы не будут видны.[6] Нелинейность процесса позволяет избежать адресация активной матрицы схемы - как только пиксель загорится, он будет светиться естественным образом. Нелинейность также означает, что яркость субпикселя с широтно-импульсной модуляцией контролировать количество производимых электронов,[6] как в плазменные дисплеи.

Напряжение сетки направляет электроны в открытое пространство между эмиттерами сзади и экраном в передней части дисплея, где второе ускоряющее напряжение дополнительно ускоряет их по направлению к экрану, давая им достаточно энергии для освещения люминофоров. Поскольку электроны от любого одиночного эмиттера направляются в сторону единственного субпикселя, сканирующие электромагниты не нужны.[6]

В CNT-FED в качестве эмиттеров используются углеродные нанотрубки, легированные азотом и / или бором. Компания Samsung ранее работала над разработкой такого типа дисплея, однако компания никогда не выпускала продукты, использующие эту технологию. CNT-FED размещает эмиттеры углеродных нанотрубок в нижнем центре полостей, называемых затворными отверстиями, которые сделаны из электроизоляционного материала. Золотая пленка осаждается поверх этого материала, не блокируя отверстия затвора, чтобы позволить электронам из углеродных нанотрубок проходить через них. Золотая пленка действует как затвор или сетка, которая ускоряет электроны. Золото также используется в качестве катода, а углеродные нанотрубки построены поверх него. Катод выложен с помощью фотолитографии для создания адресуемой сетки. Распорки размещаются через равные промежутки времени, разделяющие стеклянные панели на 300 микрон. Пространство, созданное пространствами, содержит вакуум. Анод может быть изготовлен из алюминия или Оксид индия и олова (ITO), и он может быть размещен под люминофором или поверх него.[7][8][9][10][11][12][13][14]

Недостатки

Как и любые другие дисплеи с индивидуально адресуемыми субпикселями, дисплеи FED потенциально могут страдать от производственных проблем, которые приведут к битые пиксели. Однако излучатели настолько малы, что многие «пушки» могут питать субпиксель,[13] экран можно проверить на наличие мертвых эмиттеров и скорректировать яркость пикселей, увеличив ширину импульса, чтобы компенсировать потери за счет увеличения излучения других эмиттеров, питающих тот же пиксель.

  1. Эффективность полевых эмиттеров основана на чрезвычайно малом радиусе наконечников, но этот малый размер делает катоды чувствительными к повреждению ионным ударом. Ионы образуются при взаимодействии высокого напряжения с молекулами остаточного газа внутри устройства.
  2. Для работы дисплея FED требуется вакуум, поэтому трубка дисплея должна быть герметичной и механически прочной. Однако, поскольку расстояние между эмиттерами и люминофором довольно мало, обычно несколько миллиметров, экран можно механически усилить, поместив распорные полосы или стойки между передней и задней стороной трубки.[6]
  3. Для FED требуется высокий уровень вакуума, которого трудно достичь: вакуума, подходящего для обычных ЭЛТ и электронных ламп, недостаточно для длительной работы FED. Интенсивная электронная бомбардировка слоя люминофора также приводит к выделению газа во время использования.[15]

Конкурирующие технологии

Электронно-лучевая трубка

FED устраняют большую часть электрической сложности электронно-лучевые трубки, в том числе нагретые нити в электронная пушка используется для генерации электронов и электромагнитов в отклоняющие хомуты используются для управления лучом и, таким образом, намного более энергоэффективны, чем ЭЛТ аналогичного размера. Однако ФЭД технически хуже ЭЛТ, так как они не способны мультисканирование.[нужна цитата ]

ЖК-дисплей

Плоские ЖК-дисплеи используют источник яркого света и отфильтровывают половину света с помощью поляризатора, а затем фильтруют большую часть света для создания источников красного, зеленого и синего (RGB) для субпикселей. Это означает, что в лучшем случае только 1/6 (или меньше на практике) света, генерируемого на задней панели панели, достигает экрана. В большинстве случаев сама жидкокристаллическая матрица затем отфильтровывает дополнительный свет, чтобы изменить яркость субпикселей и создать цветовую гамму. Поэтому, несмотря на использование чрезвычайно эффективных источников света, таких как с холодным катодом флюоресцентные лампы или мощный белый Светодиоды, общая эффективность ЖК-дисплея не очень высока. Хотя процесс освещения, используемый в FED, менее эффективен, только освещенные субпиксели требуют питания, а это означает, что FED более эффективны, чем ЖК-дисплеи. Sony 36-дюймовые прототипы FED потребляют всего 14 Вт при отображении ярко освещенных сцен, тогда как обычный ЖК-экран такого же размера обычно потребляет более 100 Вт.

Отсутствие необходимости в системе подсветки и тонкопленочный транзистор Активная матрица также значительно снижает сложность набора в целом, а также уменьшает его толщину спереди назад. Хотя FED имеет два листа стекла вместо одного в ЖК-дисплее, общий вес, вероятно, будет меньше, чем у ЖК-дисплея аналогичного размера.[16] Также утверждается, что FED дешевле в производстве, поскольку в них задействовано меньше компонентов и процессов. Однако их нелегко изготовить как надежные коммерческие устройства, и при их производстве возникли значительные трудности. Это привело к гонке с двумя другими передовыми технологиями, направленными на замену ЖК-дисплеев на телевидении, а именно: активная матрица OLED и индикатор электронного эмиттера с поверхностной проводимостью (САС).

OLED

Органические светодиоды (OLED) клетки напрямую излучают свет. Таким образом, OLED не требуют отдельного источника света и обладают высокой светоотдачей. Они предлагают такой же высокий уровень контрастности и быстрое время отклика, что и FED. OLED являются серьезным конкурентом FED, но страдают от тех же проблем, что и при их массовом производстве.

САС

SED очень похожи на FED, основное различие между этими двумя технологиями заключается в том, что SED использует один эмиттер для каждого столбца, а не отдельные места FED. В то время как FED использует электроны, испускаемые непосредственно к передней части экрана, SED использует электроны, которые испускаются вблизи небольшого «промежутка» в поверхностно-проводящей дорожке, расположенной параллельно плоскости панели, и выводятся сбоку для их первоначальное направление движения. SED использует массив эмиттеров на основе оксид палладия заложенный струйный или же шелкография.[17] Считается, что SED является вариантом FED, который возможен для массового производства, однако по состоянию на конец 2009 года в отрасли не было выпущено никаких коммерческих дисплеев SED.

История

Первые концентрированные усилия по разработке систем FED были начаты в 1991 году корпорацией Silicon Video Corporation, позже Candescent Technologies. В их дисплеях "ThinCRT" использовались металлические излучатели, изначально построенные из крошечных молибден шишки, известные как Наконечники шпиндта. Они пострадали от эрозии из-за высоких ускоряющих напряжений. Попытки снизить ускоряющие напряжения и найти подходящие люминофоры, которые работали бы при более низких уровнях мощности, а также решить проблему эрозии с помощью более качественных материалов, не увенчались успехом.

Candescent продолжила разработку, несмотря на проблемы, открыв новое производственное предприятие в Силиконовая долина в 1998 году в партнерстве с Sony. Однако технология не была готова, и в начале 1999 года компания приостановила закупки оборудования, сославшись на "проблемы загрязнения".[18] Завод так и не был завершен, и, потратив 600 миллионов долларов на разработку, они подали заявку на Глава 11 защиты в июне 2004 г. и продали все свои активы Canon в том августе.[19]

Еще одна попытка решить проблемы эрозии была предпринята Advance Nanotech, дочерней компанией SI Diamond Technology из г. Остин, Техас. Компания Advance Nanotech разработала легированную алмазную пыль, острые углы которой оказались идеальным излучателем. Однако разработка так и не увенчалась успехом и была прекращена в 2003 году. Затем компания Advance Nanotech применила свои усилия к аналогичному дисплею SED, лицензируя свою технологию для Canon. Когда Canon представила Toshiba Чтобы помочь в разработке дисплея, Advance Nanotech подала в суд, но в конечном итоге проиграла свои усилия по пересмотру контрактов на основании их заявления о том, что Canon передала технологию Toshiba.

Недавнее исследование ФРС сосредоточено на углеродные нанотрубки (УНТ) в качестве эмиттеров. Наноэмиссионный дисплей (NED) - это термин Motorola для обозначения технологии FED на основе углеродных нанотрубок. В мае 2005 года был продемонстрирован прототип модели, но теперь Motorola остановила все разработки, связанные с FED.

Futaba Corporation осуществляет программу разработки типа Spindt с 1990 года. Они производили прототипы меньших систем FED в течение ряда лет и демонстрировали их на различных торговых выставках, но, как и усилия Candescent, производство больших экранов не началось. Разработка версии на основе нанотрубок продолжается.

Sony, отказавшись от своих усилий с Candescent, лицензировала технологию CNT у Carbon Nanotechnologies Inc.,[20] из Хьюстон, Техас, которые были агентом по государственному лицензированию для ряда технологий, разработанных в Университет Райса Лаборатория углеродных нанотехнологий. В 2007 году они продемонстрировали дисплей FED на торговой выставке в Японии и заявили, что представят серийные модели в 2009 году.[21] Позже они передали свои усилия FED в Field Emission Technologies Inc., которая продолжала стремиться к выпуску в 2009 году.[22]

Их планы по запуску производства на бывшем заводе Pioneer в Кагосиме были отложены из-за финансовых проблем в конце 2008 года.[23] 26 марта 2009 г. Field Emission Technologies Inc. (FET) объявила о закрытии из-за неспособности привлечь капитал.[24]

В январе 2010 г. тайваньцы AU Optronics Корпорация (AUO) объявила, что она приобрела активы у Sony FET и FET Japan, включая «патенты, ноу-хау, изобретения и соответствующее оборудование, связанные с технологиями и материалами FED».[3] В ноябре 2010 г. Nikkei сообщила, что AUO планирует начать массовое производство панелей FED в четвертом квартале 2011 года, однако AUO прокомментировала, что технология все еще находится на стадии исследования и в данный момент нет планов начать массовое производство.[25]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Sony серьезно относится к разработке новой технологии дисплеев следующего поколения: FED, похожая на ЭЛТ, но действительно тонкая». Gizmodo.
  2. ^ Серкан Тото, «FED: Sony называет это закрытием, по сути похоронив технологию в целом», CrunchGear, 31 марта 2009 г.
  3. ^ а б ЦИФРЫ. "Войдите в архив и исследование DIGITIMES". www.digitimes.com.
  4. ^ "CNT FED". www.teconano.com.tw.
  5. ^ «Применение углеродных нанотрубок в питании дисплея». 9 февраля 2014 г.
  6. ^ а б c d е Ричард Финк, «Пристальный взгляд на технологии SED, FED» В архиве 2011-06-16 на Wayback Machine, EE Tines-Азия, 16–31 августа 2007 г., стр. 1–4.
  7. ^ https://www.researchgate.net/figure/The-comprehensive-scheme-of-a-CNT-FED-b-CNT-BLU-c-buckypaper-BLU_fig1_257336940
  8. ^ Назад, Darmawanbuchariin Steemstem • 2 года (6 февраля 2018 г.). «Разработка полевого индикатора эмиссии (FED) на основе идеи громоотвода». Steemit.
  9. ^ «Создание телевизоров с нанотрубками». Nanowerk.
  10. ^ https://www.researchgate.net/figure/CNT-Field-Emission-Display-FED-Monitor-4_fig1_27237144
  11. ^ «Первые принципы расчета полевых выбросов углеродных нанотрубок, легированных азотом / бором. Хё-Шин Ан §, Сынву Хан †, Кван-Рёол Ли, До Ён Ким. - скачать ppt». slideplayer.com.
  12. ^ "КОРМИЛИ" - через The Free Dictionary.
  13. ^ а б «Отображение полевых выбросов». Инженеры Гараж. 5 июля 2019.
  14. ^ «Изображение: как работают полевые эмиссионные дисплеи». CNET.
  15. ^ Принцип излучения света в системе FED к ОСТРЫЙ В архиве 16 июня 2006 г. Wayback Machine
  16. ^ "КОРМИЛИ". Меко, ООО 22 ноября 2006 г. Архивировано с оригинал на 20.08.2006. Получено 2006-11-27.>
  17. ^ "САС". Меко, ООО 22 ноября 2006 г. Архивировано с оригинал на 20.08.2006. Получено 2006-11-27.
  18. ^ Джерри Асьерто, «Завод по производству свечей задержек, заменяет генерального директора», Электронные новости, 1 марта 1999 г.
  19. ^ "Candescent Technologies подает главу 11 и объявляет о продаже своих активов", Деловой провод, 23 июня 2004 г.
  20. ^ «Дочерняя компания Arrowhead, Unidym, объединится с Carbon Nanotechnologies» В архиве 2011-07-14 на Wayback Machine, нанотехнология, 23 марта 2007 г.
  21. ^ «Sony представит FED в 2009 году, настаивая на введении потребителей в заблуждение с помощью еще одной технологии отображения», Gizmodo, 9 апреля 2007 г.
  22. ^ Самнер Лимон, «В 2009 году компания Sony планирует выпуск высококачественных мониторов FED», Служба новостей IDG, 4 октября 2007 г.
  23. ^ Кристофер Макманус, "Sony откладывает приобретение FED Factory", Sony Insider, 5 ноября 2008 г.
  24. ^ «Технологии полевой эмиссии Sony закрывают свои двери». Engadget. Получено 2009-03-27.
  25. ^ ЦИФРЫ. "Войдите в архив и исследование DIGITIMES". www.digitimes.com.

внешняя ссылка