Оптический затвор с временным уплотнением - Time-multiplexed optical shutter - Wikipedia

Оптический затвор с временным мультиплексированием (TMOS) - это технология плоских дисплеев, разработанная, запатентованная и коммерциализированная Uni-Pixel Displays, Inc. TMOS основана на принципах полное внутреннее отражение (МДП), разочарование МДП (FTIR) и последовательный цвет полей поколение (FSC). Такое сочетание функций делает его пригодным для таких приложений, как мобильные телефоны, телевизоры и системы сигнализации.[1][2][3]

Составные части

Система отображения TMOS состоит из группы подсистем

  • то система освещения; Генерация цвета основана на традиционной трехцветной модели, поэтому система состоит из группы красного, зеленого и синего цветов. Светодиоды
  • а Световод , из высококачественного оптического стекла. Система освещения прикреплена к одному из его краев, а три других края покрыты зеркалами, чтобы отражающий свет удерживался внутри направляющей.
  • а управление приводом на уровне отдельных пикселей, простой переменный конденсатор архитектура, которая работает как оптика ставня для каждого пикселя в системе. Конденсатор состоит из двух проводящих параллельных плоскостей: прозрачного проводника на световоде и тонкого непрерывного слоя проводящего материала, помещенного внутри активного слоя.
  • то Активный слой Opcuity, характерная часть технологии TMOS. Он включает в себя базовую несущую пленку, проводник и микрооптические структуры, которые определяют светоотдачу системы отображения. Эти структуры обращены к световоду и их настолько малы, что на каждый пиксель приходится сотни. их.
  • то Управление приводом схемотехническая система. В исходном прототипе вся логика управления запрограммирована в FPGA процессор.

Блок TMOS организован как набор слоев, расположенных поверх другого в следующем порядке: световод, прозрачный проводящий слой, TFT структуру и активный слой Opcuity, который включает в себя проводящий слой.

Принцип работы

  1. Система освещения периодически излучает красный, зеленый и синий света, каждый цвет циклически повторяется в течение равного периода времени при очень высокой частота.
  2. Цветной свет попадает внутрь направляющего света, зеркальные края вызывают постоянное МДП отражения, производящие очень однородную Световая энергия внутри световода.
  3. Свет задерживается в световоде до тех пор, пока Напряжение разница создается между двумя проводящими слоями конденсатора в любой области пикселя. Когда это происходит, две проводящие плоскости притягиваются друг к другу через Кулоновское притяжение.
  4. В Активный слой Opcuity - единственная движущаяся часть TMOS, и она тянется вниз, пока не коснется световода. Затем активируется конкретный пиксель, и свет выходит через него из-за явления разочарование от полного внутреннего размышления (FTIR).
  5. Когда перепад напряжения исчезает, активный слой возвращается в исходное положение, и свет снова захватывается световодом.

Когда два проводящих слоя находятся в контакте, говорят, что пиксель открыт или активен (ВКЛ), когда слои разделены, то пиксель закрыт или неактивен (ВЫКЛ.) . Продолжительность заряда определяет время, в течение которого заслонка открыта или закрыта. Для создания дисплеев изображений предыдущий процесс специфичен для каждого пикселя. Генерация цвета основана на последовательный цвет полей (FSC) система.

Генерация цвета

В традиционных дисплеях используется трехчастный пиксель, каждый пиксель создается путем отображения трех точек (красной, синей и зеленой) с разной интенсивностью так близко друг к другу, что человеческий глаз воспринимает их как один цвет. Этот метод использует преимущества пространственный аддитивный цвет. Однако технология TMOS основана на временный аддитивный цвет, он использует временную разрешающую способность человеческого зрительная система. Всплески красного, зеленого и синего света излучаются с достаточно высокой частотой, чтобы человеческий глаз воспринимал только отдельные цвета. Разная длительность каждой серии создает разные цвета.

В TMOS длительность излучения каждого пакета одинакова для трех цветов, но количество времени, в течение которого каждый пиксель остается открытым или закрытым, может составлять только процент от общего времени, контролируемого количеством заряда TFT (количество времени, которое активный слой контактирует со световодом). Следовательно, каждый цветной пиксель генерируется, комбинируя точное время, в течение которого каждый пиксель остается открытым для каждой цветовой синхронизации.

В зависимости от комбинации можно создать миллион цветов. Например:

Получить белый пиксель остается открытым 100% от общего времени для каждого пакета и для чернить каждый пиксель закрыт все время.: Чтобы произвести серый, пиксель должен быть активен половину общего времени для каждого пакета (когда три значения трех компонентов равны, создается серый цвет)
Создавать красный, пиксель должен быть закрыт во время синей и зеленой вспышки, процент красного цикла, в котором пиксель открыт, определяет оттенок красного.

Общие особенности

  • Яркость: 1400 кд / м2 на 12,1-дюймовом дисплее с углом обзора 176 ° при 13,2 Вт. Даже он может достигать значений 3,430 кд / м.2 на 30 Вт.
  • Ночное видение: Поскольку красный светодиод управляется независимо, нет необходимости добавлять инфракрасный фильтр для достижения совместимости с ночным видением.
  • Разрешение: TMOS может достичь1⁄4 с шагом точки в миллиметрах благодаря одноклеточной структуре пикселей.
  • Угол обзора: Без дополнительной оптики рулевого управления можно получить узкие углы 25 ° × 12 ° (12,5 ° влево, 12,5 ° вправо, 6 ° вверх, 6 ° вниз).
  • Уровни серого: 24 бит или 36 бит для специальных встроенных систем. Уровни серого для монохроматического инфракрасного излучения в три раза превышают шкалу серого основного цвета для видимой работы.
  • Диапазон затемнения: 34 дБ
  • Возможности видео: 60 кадров в секунду
  • Удар и вибрация: TMOS обладает важной устойчивостью к механическим нагрузкам во время работы, поскольку прилагаемые силы распределяются глобально, а не локально на отдельные пиксели. Малая масса и многослойная структура активного слоя смягчают резонансы и режимы.
  • Средняя наработка на отказ: Первый компонент, который, как ожидается, выйдет из строя в технологии TMOS, - это система освещения. Среднее время наработки на отказ светодиодов обычно составляет 100 000 часов при непрерывной работе; поскольку TMOS использует светодиоды на1⁄3 рабочий цикл, максимальное ожидаемое среднее время безотказной работы составляет 300 000 часов.

Преимущества

Технология TMOS предлагает множество преимуществ по сравнению с другими популярными технологиями, такими как ЖК-дисплей, плазма и OLED.

Простота: Простая структура TMOS дает большинство других преимуществ. Пять слоев ЖК-дисплея в TMOS становятся только одним. Это предполагает более простой производственный процесс и увеличивает спектакль.
Энергоэффективность: TMOS в десять раз эффективнее ЖК-дисплея. В ЖК-дисплее менее 5–10% входящей энергии передается в виде светового потока, в то время как в TMOS передается 61% энергии. Низкое энергопотребление делает TMOS идеальным для батарея заряжена Приложения.
Бюджетный: Благодаря простой конструкции TMOS процесс производства становится проще, а общая стоимость ниже. Устройства TMOS могут быть на 60% дешевле других.
Хорошая контрастность и яркость: Системы отображения TMOS производят на 10% больше блестящий изображения и с лучшим Контрастность (4500: 1) по сравнению с LCD (2500: 1) и другими (700: 1)
Средняя наработка на отказ: Срок службы TMOS может достигнуть 300 000 часов, преодолев 10 000 часов OLED, 30 000 плазменных дисплеев, 40 000 часов CTRS и 100 000 часов LCD.
Масштабируемость: Гибкость шкалы - еще одна важная характеристика. TMOS - первая технология, способная поддерживать различные конфигурации и размеры до 110 дюймов. До сих пор OLED достигал 20 дюймов, LCD 54 дюйма и плазменный 72 дюйма.
Разнообразие приложений: Традиционные дисплеи имеют определенные применения: OLED для мобильных телефонов, плазменные телевизоры и ЖК-дисплеи для компьютеров. Благодаря масштабируемости TMOS подойдет для мобильных, телевизионных и компьютерных дисплеев.

Недостатки

Главный недостаток - необходимость очень высокая скорость; если этого недостаточно, при моргании может появиться эффект радуги.

Будущие разработки

В будущем он нацелен на повышение эффективности и функциональности таких экранов. Некоторые из этих улучшений будут связаны с новым материалом направляющего света, поликарбонат или гибкий полимер, а также увеличение цветового охвата светодиода. Более того, TFT структура будет удалена, а система полос (строк и столбцов) под названием Simple Matrix обеспечит индивидуальный контроль пикселей.

Следующие функции исследуются для дисплеев TMOS:

Гибкость, позволяя радиус кривизны до 20 раз превышает толщину дисплея. Эта характеристика позволит создать фотореалистичный образы, разработка «домашних кинотеатров», которые окружают зрителя как IMAX экраны.
Читаемость при ярком солнечном свете, чтобы их можно было использовать для дорожных и дорожных знаков, выставок и т. д.
Прозрачность, дисплеи могут иметь прозрачную заднюю часть, поэтому они могут использоваться как окна изнутри и как дисплеи снаружи.

Рекомендации

  1. ^ Ларри Ф. Ходжес, "Стереоскопическая компьютерная графика, мультиплексированная во времени", Компьютерная графика IEEE Март / апрель 1992 г. (том 12, № 2), стр. 20-30 Закладка DOI:
  2. ^ Ачинтья К. Бховмик; Зили Ли; Филип Дж. Бос (31 июля 2008 г.). Мобильные дисплеи: технологии и приложения. Джон Вили и сыновья. С. 281–. ISBN  978-0-470-99463-4.
  3. ^ IEEE Computer Society

внешняя ссылка

  1. Сеть Unipixel