Обзор актуальных на 2009-2010 гг технологий производства электронных дисплеев (стр. 2 из 5)

• Вопреки расхожему мнению пиксели ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения.

Перспективной технологией, которая вероятно заменит ЖК-мониторы, часто считают OLED технологию. OLED-дисплеи будут рассмотрены далее.

Обзор достижений

На сегодняшний день это самая массовая технология производства дисплеев. Однако если брать отдельные отрасли, то, зачастую, LCD дисплеи либо не выигрывают по своим показателям (широкоэкранные телевизоры), либо уже активно вытесняются более современными бурно развивающимися технологиями (всевозможные «гаджеты», с диагональю до 10 дюймов).

Международная выставка CES 2010:

состоялась презентация нового монитора SyncMaster PX2370 компании Samsung Electronics :

Толщина: 18 мм. Экран: 23-дюймовый широкоформатный со светодиодной подсветкой, который благодаря технологии Samsung Smart Sensor автоматически отключается в том случае, если пользователя нет рядом. Full HD-разрешение 1920 x 1080 пикселей, время отклика 2 мс (GTG), контрастность 1000:1 (силами технологии MEGA DCR уровень динамической контрастности достигает показателя 5000000:1).

Sharp на выставке CES представила новую серию жидкокристаллических телевизоров AQUOS с LED-подсветкой UltraBrilliant Edge, в которых применена технология увеличения полноты цветовой гаммы. По утверждению компании, она позволяет отображать более триллиона цветов с насыщенными оттенками "Карибского моря" и "желтых подсолнечников". Принцип действия базируется на четырѐх основных цветах вместо трѐх благодаря четырѐхцветному фильтру, добавляющему к красному (R), зелѐному (G) и синему (B) жѐлтый (Y). Эта комбинация расширяет гамму и воспроизводит практически все цвета, которые могут быть различены невооружѐнным глазом. Для обычных же ЖК-панелей такие оттенки, как присущий предметам из меди золотистый, представляют сложность, что не проблема для Sharp AQUOS.

Флагманская серия включает Full-HD-модели с диагоналями экранов 68". Все телевизоры характеризуются частотой обновления экрана 120 Гц благодаря технологии Fine Motion Enhanced, временем отклика 4 мс.

Plasma Display Panel - дисплей

Газоразрядный экран (также широко применяется английская калька « плазменная панель») — устройство отображения информации , монитор, использующее в своей работе явления электрического разряда в газе и возбуждаемого им свечения люминофора .

Конструкция

Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными поверхностями. В качестве газовой среды обычно используется неон или ксенон. Разряд в газе протекает между прозрачным электродом на лицевой стороне экрана и адресными электродами, проходящими по его задней стороне. Газовый разряд вызывает ультрафиолетовое излучение, которое, в свою очередь, инициирует видимое свечение люминофора. В цветных плазменных панелях каждый пиксель экрана состоит из трѐх идентичных микроскопических полостей, содержащих инертный газ (ксенон) и имеющих два электрода, спереди и сзади. После того, как к электродам будет приложено высокочастотное напряжение, появится емкостной высокочастотный разряд. В межэлектродном пространстве образуется плазма. При этом она излучает ультрафиолетовый свет, который попадает на люминофоры в нижней части каждой полости. Люминофоры излучают один из основных цветов: красный, зелѐный или синий. Затем цветной свет проходит через стекло и попадает в глаз зрителя. Таким образом, в плазменной технологии пиксели работают, подобно люминесцентным трубкам, но создание панелей из них довольно проблематично. Первая трудность — размер пикселя. Суб-пиксель плазменной панели имеет объѐм 200 мкм x 200 мкм x 100 мкм, а на панели нужно уложить несколько миллионов пикселей, один к одному. Во-вторых, передний электрод должен быть максимально прозрачным. Для этой цели используется оксид индия и олова, поскольку он проводит ток и прозрачен. К сожалению, плазменные панели могут быть такими большими, а слой оксида настолько тонким, что при протекании больших токов на сопротивлении проводников будет падение напряжения, которое сильно уменьшит и исказит сигналы. Поэтому приходится добавлять промежуточные соединительные проводники из хрома — он проводит ток намного лучше, но, к сожалению, непрозрачен.

Наконец, требуется подобрать правильные люминофоры. Они зависят от требуемого цвета:

• Зелѐный: Zn ₂SiO ₄:Mn ₂₊ / BaAl ₁₂O ₁₉:Mn ₂₊

• Красный: Y 2 O 3 :Eu 3+ / Y 0,65 Gd 0,35 BO 3 :Eu 3+

• Синий: BaMgAl ₁₀O ₁₇:Eu ₂₊

Три этих люминофора дают свет с длиной волны между 510 и 525 нм для зелѐного, 610 нм для красного и 450 нм для синего.

Последней проблемой остаѐтся адресация пикселей, поскольку, как мы уже видели, чтобы получить требуемый оттенок нужно менять интенсивность цвета независимо для каждого из трѐх субпикселей. На плазменной панели 1280x768 пикселей присутствует примерно три миллиона субпикселей, что даѐт шесть миллионов электродов. Как вы понимаете, проложить шесть миллионов дорожек для независимого управления суб-пикселями невозможно, поэтому дорожки необходимо мультиплексировать. Передние дорожки обычно выстраивают в цельные строчки, а задние — в столбцы. Встроенная в плазменную панель электроника с помощью матрицы дорожек выбирает пиксель, который необходимо зажечь на панели. Операция происходит очень быстро, поэтому пользователь ничего не замечает, — подобно сканированию лучом на ЭЛТ - мониторах.

Преимущества

Плазменные телевизоры способны воспроизводить достаточные глубокие оттенки. Они отличаются исключительной цветопередачей и необычайно высоким уровнем контрастности. Другая отличительная черта плазменных телевизоров – это хорошие показатели времени отклика, глубокая тональность и большие размеры экранов.

Недостатки В связи с выгоранием газа люминофоров, не рекомендуется использовать PDP дисплеи для статических изображений, что делает их невыгодным для применения в качестве компьютерных мониторов.

При работе они сильно нагреваются, поэтому при недостаточном охлаждении подвержены перегревам и поломкам экрана. Так же их работа сильно зависит и от понижения температуры воздуха.

Обзор достижений

На данный момент в мире на потребительском рынке широко представлены и продаются плазменные дисплей с диагональю от 42 дюймов и более (менее не выгодно). Срок службы современной плазмы составляет 20000 часов и более, что вполне хватит человеку для домашнего просмотра на десяток лет.

150" (381 см) плазменная панель Panasonic:

Organic Light-Emitting Diode - дисплей

Это дисплей на основе технологии OLED (органических светодиодов). Органический светодиод — прибор, изготовленный из органических соединений, которые эффективно излучают свет при пропускании через них электрического тока.

В настоящее время такие дисплеи широко применяются в мобильных телефонах, GPS-навигаторах, для создания приборов ночного видения. Органические дисплеи встраиваются в телефоны, цифровые фотоаппараты, автомобильные бортовые компьютеры, коммерческие OLED-телевизоры, выпускаются небольшие OLED-дисплеи для цифровых индикаторов, лицевых панелей автомагнитол , MP3 - плееров и т. д.

История

Андрэ Бернаноз (André Bernanose) и его сотрудники открыли электролюминесценцию в органических материалах в начале 1950-х, прикладывая переменный ток высокого напряжения к прозрачным тонким плѐнкам красителя акридинового оранжевого и хинакрина. В 1960-м исследователи из компании Dow Chemical разрабатывали управляемые переменным током электролюминесцентные ячейки, используя допированный антрацен .

Низкая электрическая проводимость таких материалов ограничивала развитие технологии до тех пор пока не стали доступными более современные органические материалы, такие как

полиацетилен и полипиррол. В 1963 году в ряде статей учѐные сообщили о том, что они наблюдали высокую проводимость в допированном йодом полипирроле. Они достигли проводимости 1 См / см . К сожалению, это открытие было «потеряно». И только в 1974 году исследовали свойства бистабильного выключателя на основе меланина с высокой проводимостью во «включенном» состоянии. Этот материал испускал вспышку света во время включения.

В 1977 году другая группа исследователей сообщила о высокой проводимости в подобно окисленном и легированном йодом полиацетилене. В 2000 году Алан Хигер, Алан Мак-Диармид и Хидеки Сиракава получили Нобелевскую премию по химии за «открытие и развитие проводящих органических полимеров». Ссылок на более ранние открытия не было.

Первое диодное устройство было создано в 1980-х компанией Eastman Kodak .

В 1990 году в журнале Nature появляется статья учѐных, в которой сообщается о полимере с зелѐной светимостью и «очень высоким КПД».

Недавно был разработан гибридный светоиспускающий слой, в котором используются непроводящие полимеры с примесью светоиспускающих проводящих молекул. Использование полимера даѐт преимущества в механических свойствах без ухудшения оптических свойств. Светоиспускающие молекулы имеют ту же долговечность, как и в первоначальном полимере.

Принцип действия

Для создания органических светодиодов (OLED) используются тонкопленочные многослойные структуры, состоящие из слоев нескольких полимеров. При подаче на анод положительного относительно катода напряжения, поток электронов протекает через прибор от катода к аноду. Таким образом катод отдает электроны в эмиссионный слой, а анод забирает электроны из проводящего слоя, или другими словами анод отдает дырки в проводящий слой. Эмиссионный слой получает отрицательный заряд, а проводящий слой положительный. Под действием электростатических сил электроны и дырки движутся навстречу друг к другу и при встрече рекомбинируют. Это происходит ближе к эмиссионному слою, потому что в органических полупроводниках дырки обладают большей подвижностью, чем электроны. При рекомбинации происходит понижение энергии электрона, которое сопровождается испусканием (эмиссией) электромагнитного излучения в области видимого света. Поэтому слой и называется эмиссионным.