Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
субпиксель FED

Поле отображение эмиссии ( FED ) представляет собой дисплей с плоской панелью технология , которая использует большую площадь автоэлектронной эмиссию источники , чтобы обеспечить электроны , которые ударяют цветной люминофора для получения цветного изображения. В общем смысле FED состоит из матрицы электронно-лучевых трубок , каждая из которых создает один подпиксель, сгруппированный по три, чтобы сформировать пиксели красного-зеленого-синего (RGB) . ФЭД сочетают в себе преимущества ЭЛТ, а именно их высокий уровень контрастности и очень быстрое время отклика, с преимуществами ЖК-дисплея и других технологий плоских панелей. Они также позволяют потреблять меньше энергии, примерно вдвое меньше, чем у ЖК-системы.

Sony была основным сторонником дизайна FED и вложила значительные усилия в исследования и разработки системы в течение 2000-х, 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 года AU Optronics объявила, что приобрела основные активы FED у Sony и намерена продолжить разработку этой технологии. [3] По состоянию на 2016 г. крупномасштабное коммерческое производство FED не производилось. ФЭД также можно сделать прозрачными. [4]

FED тесно связаны с другой развивающейся технологией отображения, дисплеем с электронным эмиттером с поверхностной проводимостью (SED), отличающимся в первую очередь деталями системы электронной эмиссии.

Операция [ править ]

Дисплей FED работает как обычная электронно-лучевая трубка (CRT) с электронной пушкой, которая использует высокое напряжение (10 кВ) для ускорения электронов, которые, в свою очередь, возбуждают люминофоры, но вместо одной электронной пушки дисплей FED содержит сетку из индивидуальные наноскопические электронные пушки. 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 наложения 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 наносится небольшой участок до 4500 эмиттеров [5] , обычно с использованием методов, разработанных на струйных принтерах . 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 схем адресации активной матрицы - как только пиксель загорается, он начинает светиться естественным образом. Нелинейность также означает, что яркость субпикселя имеет широтно-импульсную модуляцию.для управления количеством производимых электронов [6], как в плазменных дисплеях .

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 отверстиями затвора, которые сделаны с использованием 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 адресной сетки. Распорки размещаются через равные промежутки времени, разделяющие обе стеклянные панели на 300 микрон.Пространство, созданное пространствами, содержит вакуум. Анод может быть изготовлен из алюминия илиОксид индия и олова (ITO), и он может быть помещен под люминофором или поверх него. [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14]

Недостатки [ править ]

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

  1. Эффективность полевых эмиттеров основана на чрезвычайно малом радиусе наконечников, но этот небольшой 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 сторонами 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 [ править ]

Электронно-лучевая трубка [ править ]

FED устраняют большую часть электрической сложности электронно-лучевых трубок , включая нагретые нити в электронной пушке, используемые для генерации электронов, и электромагниты в отклоняющих ярмах, используемых для направления луча, и, таким образом, они намного более энергоэффективны, чем ЭЛТ аналогичного размера. . Однако FED технически хуже, чем CRT, поскольку они не способны выполнять мультисканирование . [ необходима цитата ]

LCD [ править ]

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 задней частью панели, достигает экрана. В большинстве случаев сама жидкокристаллическая матрица затем отфильтровывает дополнительный свет, чтобы изменить яркость субпикселей и создать цветовую гамму. Таким образом, несмотря на использование чрезвычайно эффективных источников света, таких как люминесцентные лампы с холодным катодом или мощные белые 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. 36-дюймовые прототипы Sony с FED-экраном потребляют всего 14 Вт при отображении ярко освещенных сцен, тогда как обычный ЖК-экран аналогичного размера обычно потребляет более 100 Вт.

Отсутствие необходимости в системе подсветки и активной матрице на тонкопленочных транзисторах также значительно снижает сложность набора в целом, а также уменьшает его толщину между передней и задней панелями. 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 в качестве надежных коммерческих устройств, и при их производстве возникли значительные трудности. Это привело к гонке с двумя другими передовыми технологиями, направленными на замену ЖК-дисплеев в телевизорах, OLED с активной матрицей иэлектронный эмиттерный дисплей с поверхностной проводимостью (SED).

OLED [ править ]

Ячейки на органических светодиодах (OLED) 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.

SED [ править ]

SED очень похожи на FED, основное различие между двумя технологиями заключается в том, что SED использует один эмиттер для каждого столбца вместо отдельных участков 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, чтобы их первоначальное направление движения. СЭД использует массив эмиттера на основе оксида палладия , установленном посредством струйного или процесса шелкографии . [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 [ править ]

Первые концентрированные усилия по разработке систем FED были начаты в 1991 году компанией Silicon Video Corporation, позже Candescent Technologies. В их дисплеях «ThinCRT» использовались металлические излучатели, изначально построенные из крошечных молибденовых конусов, известных 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 Кремниевой долине в 1998 году в партнерстве с Sony . Однако технология не была готова, и в начале 1999 года компания приостановила закупки оборудования, сославшись на «проблемы с загрязнением». [18] Завод так и не был завершен, и, потратив 600 миллионов долларов на разработку, в июне 2004 года они подали заявку на защиту согласно Главе 11 и в августе продали все свои активы Canon . [19]

Еще одна попытка решить проблемы эрозии была предпринята Advance Nanotech, дочерней компанией SI Diamond Technology из Остина, штат 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 привлекла Toshiba для помощи в разработке дисплея, Advance Nanotech подала в суд, но в конечном итоге проиграла свои усилия по пересмотру контрактов на основании их утверждения о том, что Canon передала технологию Toshiba.

Недавние исследования FED сосредоточены на углеродных нанотрубках (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 предвиделось. Разработка версии на основе нанотрубок продолжается.

Sony, отказавшись от своих усилий с Candescent, лицензировала технологию CNT у компании Carbon Nanotechnologies Inc. [20] из Хьюстона, штат Техас , которая была агентом по публичному лицензированию ряда технологий, разработанных в лаборатории углеродных нанотехнологий Университета Райса . 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 компанию 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 года Field Emission Technologies Inc. (FET) объявила, что закрывается из-за неспособности привлечь капитал. . [24]

В январе 2010 года тайваньская корпорация AU Optronics Corporation (AUO) объявила о приобретении активов у Sony FET и FET Japan, включая «патенты, ноу-хау, изобретения и соответствующее оборудование, относящееся к технологии и материалам FED». [3] В ноябре 2010 года Nikkei сообщил, что AUO планирует начать массовое производство панелей FED в четвертом квартале 2011 года, однако в AUO отметили, что технология все еще находится на стадии исследования и в данный момент нет планов начать массовое производство. . [25]

См. Также [ править ]

  • Сравнение технологии отображения
  • Массив полевого эмиттера
  • Автоэлектронная эмиссия
  • Дисплей с электронным эмиттером с поверхностной проводимостью (SED)

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Sony серьезно настроена с другой технологией дисплея следующего поколения: FED, как CRT, но действительно тонкая» . Gizmodo .
  2. ^ Серкан Тото, «ФЭД: Sony называет это уходит, в основном захоронении технологии в целом» , CrunchGear , 31 марта 2009.
  3. ^ a b ЦИФРЫ. «Войдите в архив и исследования DIGITIMES» . www.digitimes.com .
  4. ^ "CNT FED" . www.teconano.com.tw .
  5. ^ «Применение углеродных нанотрубок в питающем дисплее» . 9 февраля 2014 г.
  6. ^ a b c d e Ричард Финк, «Более пристальный взгляд на технологии SED, FED». Архивировано 16 июня 2011 г. в Wayback Machine , EE Tines-Asia , 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). «Разработка полевых эмиссионных дисплеев (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, допированных азотом / бором. Хё-Шин Ан §, Сынву Хан †, Кван-Рёол Ли, До Ён Ким. - скачать ppt» . slideplayer.com .
  12. ^ "FED" - через Свободный словарь.
  13. ^ a b «Индикация полевых выбросов» . Инженер Гараж . 5 июля 2019.
  14. ^ «Изображение: Как автоэмиссионные дисплеи работают» . CNET .
  15. ^ Принцип излучения света системы FED от SHARP. Архивировано 16 июня 2006 г. на Wayback Machine.
  16. ^ «ФЭД» . Меко, ООО 22 ноября 2006 Архивировано из оригинала на 2006-08-20 . Проверено 27 ноября 2006 .>
  17. ^ "САС" . Меко, ООО 22 ноября 2006 Архивировано из оригинала на 2006-08-20 . Проверено 27 ноября 2006 .
  18. ^ Джерри Ascierto, "ослепительные Задержки завода, генеральный директор Заменяет" , Electronic News , 1 март 1999 года
  19. ^ «Candescent Technologies подает главу 11 и объявляет о продаже своих активов» , Business Wire , 23 июня 2004 г.
  20. ^ "Arrowhead филиал Unidym, для слияния с Carbon Роснанотех" Архивированные 2011-07-14 в Wayback Machine , nanotechwire , 23 марта 2007
  21. ^ «Sony представит FED в 2009 году, настаивает на введении потребителей в заблуждение с помощью еще одной технологии отображения» , Gizmodo , 9 апреля 2007 г.
  22. ↑ Самнер Лемон, «Дополнительный бизнес Sony планирует на 2009 год высококачественные мониторы 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 . Проверено 27 марта 2009 .
  25. ^ ЦИФРЫ. «Войдите в архив и исследования DIGITIMES» . www.digitimes.com .

Внешние ссылки [ править ]

  • AU Optronics - технология отображения FED
  • Обзоры и новости FED TV
  • Углеродные телевизоры вытеснят жидкие кристаллы и плазму? , статья с CNET News.com
  • Статья в Nanotechweb о прототипе Motorola
  • Candescent и Sony будут совместно развивать технологию FED
  • Полевые эмиссионные технологии