Список не всем понятных аббревиатур, которых и без того хватает в мире Hi-Fi и Hi-End, недавно пополнился еще одной. Загадочные три буквы – SED –знаменуют собой новый тип дисплеев. SED (Surface Conduction Electron Emitter Display ) - это технология, по которой собираются дисплеи, более тонкие, чем ЖК, и, в отличие от плазмы, потребляющие вдовое меньше энергии. Еще SED характеризуются высокой яркостью и не требуют подсветки.
Новые технологии изготовления SED дисплеев разработали японские компании Canon Inc и Toshiba Inc. Документацию о производственных методах, используемых при создании электронных эмиттеров SED панелей совместное предприятие этих двух компаний (SED Inc) представило на выставке SID (Society of Information Display) 2005, прошедшей в Бостоне с 22 - 27 мая в этом году. Сначала серийное производство панелей планировалось начать в августе текущего года, но затем Toshiba решила установить производственную линию на своем предприятии Химеджи (Himeji) и запустить ее в январе 2007 года. На конференции SID 2005 также был представлен ряд технологий, связанных с жидкокристаллическими дисплеями (LCD), которые сейчас пользуются большим успехом на рынке плоскоэкранных телевизоров. Помимо этого, рассматривались различные вопросы, связанные с расходом потребляемой энергии, видимостью движения и характеристиками градации. По заявлению одного из инженеров фирмы-производителя LCD панелей, «Теперь, когда вот-вот появятся SED панели, с их высоким уровнем качества изображения, усилится соревнование в области технологических разработок». Было также представлено две области, где LCD панели имеют превосходство над многими технологиями, имеющими дело с расширением диапазона воспроизведения цветов и интегрирования периферийных компонентов (Рис. 1). Участники выставки проявили большой интерес и к новым технологиям следующего поколения, таким как гибкие дисплеи и 40-дюймовые органические электролюминесцентные EL панели.
Превосходство SED панели не только в ее непревзойденном качестве изображения, о котором свидетельствует высокий уровень контрастности и четкости движения, который является таким же, как и у электронно-лучевых трубок (CRT). Два основных разработчика этой технологии, компании Canon и Toshiba уверены в том, что SED панели уже вполне могут конкурировать на рынке плоскоэкранных телевизоров с такими панелями как LCD и PDP. Эти две фирмы согласны с тем, что причиной тому является производственный метод, который используется при выпуске этой продукции, поэтому и многие инженеры на SID 2005 проявляли огромный интерес к информации касающейся производства SED панели.
В основе производственного метода создания электронного эмиттера лежит формирование интервала работы электронного эмиттера, без использования таких полупроводниковых процессов, как фотолитография.
Электронный эмиттер выпускает электроны, которые заставляют люминофоры испускать свет, являющийся основным компонентом в определении производительности SED панели. При этом один эмиттер в саб-пикселе становится эквивалентным тонкопленочному транзистору (TFT) в LCD панелях. Некоторое время назад было уже известно, что электронный эмиттер имеет крошечный промежуток выпуска электронов приравненный к размеру nm.
В тот раз участники презентации показали сечение электронного эмиттера, отобразив размер этого промежутка (от 4nm до 6nm) сформированного в угольном электроде, размещенном на поверхности пленки устройства (Рис. 2).
В формировании проводимости используется импульсное напряжение, создающее эти крошечные промежутки в PdO (оксид палладия) пленке устройства, напечатанной на электродах с помощью струйной технологии. Затем при импульсном напряжении, называемом «активацией проводимости», в рабочую камеру вводится органический газ. Все эти процессы должны выполняться в вакууме непрерывно.
Формирование проводимости создает в пленке устройства промежутки сверхтонкого класса, а активация проводимости заставляет эти промежутки достичь диапазона от 4nm до 6nm.
Ативация проводимости заставляет промежутки сужаться, потому что, по заявлению Еджи Ямагучи (Eiji Yamaguchi), генерального директора центра Product Development & Design компании Product Technology Headquarters at SED Inc, «Органический газ распадается под горячим CVD, производя молекулы угольного электрода, которые ложатся на поверхности пленки устройства». Другими словами, активация проводимости создает тонкую пленку угольного электрода, как показано на фотографии поперечного сечения электронного эмиттера. Толщина этой тонкой пленки составляет всего от 30nm до 50nm.
Активация проводимости создает узкие, от 4nm до 6nm, промежутки, определяя характеристики электронного эмиттера, требуемые для использования в SED панели. При подаче напряжения и увеличении силы тока устройства (тоннельный ток идет через промежуток), чем промежуток уже, тем больше плотность электрического поля вокруг промежутка, как показано на Рис. 3b.
Более высокий ток устройства означает, что в итоге, относительно больше разрядного тока идет к люминофорам. Согласно заявлению Ямагучи (Yamaguchi) из компании SED Inc, «Так как ток устройства до активации не равен нулю и имеет достаточно низкое значение, то по существу устройство не имеет и разрядного тока».
Активация заставляет ток устройства увеличиваться до определенного уровня, после чего он стабилизируется. Другими словами, промежутки, становясь узкими из-за активации, затем принимают определенный размер, который в данном случае является от 4nm до 6nm . Ямагучи (Yamaguchi) объяснил, что это происходит потому, что осаждение и напыление молекул угольного электрода достигают уравновешенного состояния.
Этим уравновешенным состоянием можно управлять концентрацией органического газа и подаваемым на пленку устройства входным напряжением. Управляя равновесием между осаждением и напылением, инженеры могут управлять промежутком nm-размера. Фирма не раскрыла состав органического газа, используемого для активации, но Кацуми Комийа (Katsumi Komiya), директор управления по технологическим процессам продукции и представитель исполнительной группы в SED Inc заявил: «Это не какой-то специальный газ».
Теперь, когда стали известны некоторые подробности производственного метода, можно отметить, что стеклянная подложка на стороне электронного эмиттера может быть изготовлена с помощью сравнительно недорогих технологий. При этом рисунки разводки могут быть напечатаны на стеклянную подложку методом трафаретной печати, а затем с помощью струйной технологии сформирована пленка устройства. В то время, как пленка устройства станет токопроводящей для того, чтобы создавать промежутки, в рабочую камеру будет введен органический газ (Рис. 3a).
Компания SED Inc полностью уверена в работоспособности своего производственного метода. «Без сомнения, инженеры, работающие в этой области, думали, что мы создавали электронные эмиттеры с помощью фотолитографии или используя какие-то другие комплексные процессы. Вероятно, немногие из них поверят в то, что мы можем создавать промежутки nm-размера с хорошей воспроизводимостью, используя только простые процессы, такие как перегорание пробок. Я думаю теперь, когда некоторые подробности производственного процесса были открыты, они поймут, как мы можем делать это так дешево», - сказал представитель компании SED Inc Комийя (Komiya).
Реакция инженеров на презентацию компании SED Inc, кажется, была неоднозначной. Одни признали интригующие моменты производственного метода, а другие посчитали, что подсчет затрат, включая размер выработки продукции, фактически является невозможным, пока не начнется серийное производство.
Создание промежутков (от 4nm до 6nm) позволяет генерировать достаточное количество электронов передающих низкое напряжение равное всего нескольким вольтам. Технология устраняет потребность в драйвере интегральной схемы, противостоящему высокому напряжению, который необходим для PDP панелей. Этот факт также способствует снижению затрат.
Компания SED Inc также упомянула о характеристиках самого последнего электронного эмиттера, например о том факте, что ток эмиссии при ускоряющемся напряжении 10кВт достигает плотности 30мA/cм2. Компания объяснила это тем, что эффективность электронной эмиссии, которая устанавливает соотношение параметров тока устройства к току эмиссии, превзошла 3%. Прототип, показанный на выставке “CEATEC Japan 2004” в октябре 2004 года, как говорили, показал результат немного превышающий 1%.
Компания также предоставила данные относительно надежности (срока службы) электронного эмиттера. Даже после 60000 часового ускоренного испытания значение пропуска плотности тока эмиссии составило всего 10%, опровергая существующие утверждения, что срок службы SED панели будет определен люминофорами, а не электронными эмиттерами.
До начала серийного производства SED панели, то есть августа 2005 года, компании Canon и Toshiba также планировали улучшить уровень яркости, рассчитывая достичь 500cd/m2. Последние прототипы уже имеют максимальный уровень яркости - 400cd/m2. Разработчики намеревались достичь улучшения с помощью расширения характеристик электронного эмиттера. Как пояснил Комийя (Komiya), «Мы быстро достигаем таких успехов, за счет определения тех параметров процесса, которые и увеличивают ток устройства».
Сначала компания планирует запустить серийное производство панелей 50-дюймовых класса. «Мы будем устанавливать оборудование для производства 50-дюймовых панелей на предприятии Canon Hiratsuka», - заявил Комийя (Komiya).
LCD панели отличаются от PDP, органических EL, SED панелей и других дисплеев тем, что в них установлены лампы подсветки. Это и является одной из причин, почему LCD панели имеют такой высокий уровень затрат, что также было названо как нежелательная характеристика, потому что когда лампы подсветки постоянно горят, это приводит к освещению черного дисплея и постоянно потребляемой мощности независимо от того есть изображение на дисплее или нет.
Кроме того, от того, как будут использованы лампы подсветки, может значительно измениться производительность всей LCD панели.
Большинство производителей LCD панелей активно добиваются улучшений в области воспроизведения цветов, которая является единственной, где LCD панели действительно находятся на высоте. Например, диапазон, 100% удовлетворяющий спецификациям стандарта NTSC, может быть достигнут с помощью красного (R), зеленого (G) и синего (B) светодиодов (LED), в отличие от традиционной флуоресцентной лампы с холодным катодом (CCFL). Этот диапазон воспроизведения цвета трудно достичь на дисплеях, использующих люминофоры. Однако в настоящее время эффективность LCD эмиссии является неадекватной и расходующей потребляемую мощность и затраты на нее слишком высоки. Для исправления этих проблем корейскими компаниями LG Philips LCD Co, Ltd и Samsung Electronics Co, Ltd был представлен ряд технологий.
Компания LG Philips LCD представила 32-дюймовую LCD панель с гибридной лампой подсветки, состоящей из CCFL и LED компонентов. Она показала приемлемый диапазон воспроизведения цвета при более низких затратах и меньшей потребляемой мощности. Согласно источникам компании, прототип имеет 12 CCFL компонентов и примерно около одной трети от всего количества светодиодов, обычно только используемых в лампах LED подсветки.
Samsung Electronics представила LCD панель (Рис. 4a), использующую LED подсветку с пониженной потребляемой мощностью. Потребляемая мощность была такой же, как у собственной LCD панели компании, использующей CCFL подсветку, но имеющей намного более широкий диапазон воспроизведения цвета. Для того чтобы накопление света от лампы подсветки происходило более эффективно, используется оптическая технология. Один из представителей Samsung пояснил, что этому прототипу не требуется наличие радиатора или тепловой трубы, что было необходимо практически во всех проектах, где использовались LED светодиоды.
Samsung Electronics также представила LCD панель с более широким диапазоном воспроизведения цветов, позволяющая при помощи ряда усовершенствований иметь характеристики CCFL эмиссии. Несмотря на то, что диапазон воспроизведения цветов остается низким по сравнению с имеющейся уже в наличии панели с LED подсветкой, компания все же не перестает переживать по поводу существующих затрат. В ближайшем будущем Samsung Electronics планирует серийный выпуск как одного, так и другого продукта.
Использование 3-х цветной RGB подсветки - не единственный метод, используемый для расширения диапазона воспроизводимых цветов у LCD панелей: также повысилась активность компаний в области добавления основных цветов. На SID 2005 и японская компания Mitsubishi Electric Corp, и нидерландская компания Royal Philips Electronics представили технологию, расширяющую диапазон воспроизведения цветов при с помощью лампы подсветки с шестью основными цветами.
Обе технологии используют длинноволновые источники освещения, не проходящие через традиционные 3-х цветные полосовые фильтры, что означает то, что они могут использоваться с уже существующими LCD панелями. По сравнению с 6-ти цветным фильтром, представленным Samsung Electronics на SID 2004, эти предложения могут быть реализованы с относительно небольшими затратами.
32-дюймовая LCD панель, разработанная компанией Philips Electronics, имеет два набора термокатодных флуоресцентных ламп (HCFL), каждый набор испускает три частоты с различными друг от друга максимальными пиками. Для того чтобы снабдить шестью цветами, они чередуются (Рис. 4b, c). Лампы HCFL состоят из шести трубок для передачи традиционных RGB цветов и пяти с немного различными пиковыми частотами. Несмотря на то, что технология была позиционирована, как телевизионная, источник из компании объяснил, что она все еще находится в разработке на уровне исследования и дата ее коммерциализации еще не установлена.
Японская компания Sharp Corp будет первой, кто совершит коммерциализацию технологии такого типа. 65-дюймовый LCD телевизор, выпущенный в августе 2005 года, являясь наибольшим в этой индустрии, перешел с традиционной 3-х длинноволновой CFL подсветки на 4-х длинноволновую, расширяя диапазон воспроизведения цвета до 79% удовлетворяющий спецификациям стандарта NTSC.
Введенные новшества в подсветку приблизили характеристики дисплея к характеристикам самоизлучающих дисплеев. Главная цель состоит в том, чтобы, понизив черный сигнал яркости, увеличить уровень контрастности и понизить потребляемую мощность, отрегулировав ее для достижения необходимой яркости изображения.
Компания LG Philips LCD представила 47-дюймовую LCD панель, использующую LED подсветку. В отличие от традиционных ламп LED подсветки, LED светодиод в области изображения разделен на множество областей, и эмиссия для каждой из этих областей управляется индивидуально, в зависимости от видеосигнала. В традиционных LCD панелях свет от подсветки простирается по всему черному дисплею, а лампы подсветки горят беспрерывно, мешая достаточно понизить черный сигнал яркости.
Прототип имеет черный сигнал яркости всего 0.05cd/m 2, но высокий уровень контрастности 10000:1. Несмотря на то, что когда все светодиоды горят, потребляемая мощность у этой панели 500W, источник компании объяснил, что при показе такого видеоматериала как фильм, среднее число потребляемой мощности становиться приблизительно 200W. Если эффективность испускания светодиода будет увеличена, то значение потребляемой мощности может быть снижено еще больше.
Материал подготовил Владимир Незвигин по информации NE ASIA
 |
Оставить комментарий