Дисплеї з автоелектронною емісією
Принцип дії ЕПТ, описаний вище, ґрунтується на явищі емісії. Нині розробляється низку інших емісійних технологій, до яких належить технологія, заснована на явище автоелектронної емісії.
Принципи дії дисплея з автоелектронною емісією (FED – field-emission display) та ЕПТ схожі – шар люмінофора випромінює світло при бомбардуванні його потоком електронів. Їхня відмінність полягає в тому, що замість трьох електронних гармат (для монохромних дисплеїв — однієї), що використовуються в ЕПТ, та послідовного сканування всього екрану електронними променями (променем) у дисплеях з автоелектронною емісією позаду кожного субпіксела (піксела) знаходяться тисячі найдрібніших джерел емісії електронів . Корпус субпіксела (піксела) має товщину в кілька міліметрів. В результаті з таких субпікселів (пікселів) формується цифрова панель з безпосереднім керуванням кожного субпіксела (піксела), як і у випадку активної матриці (РК-дисплеї або пристрої, що відображають на основі органічних світлодіодів, п. 3.3,3.4), але світло випромінюється люмінофором в кожному окремому пікселі, як у ЕЛТ.
Будова та принцип дії субпіксела (піксела) дисплея з авто-електронною емісією показано на рис. 3.3. На катоді сформований шар із вуглецевих нанотрубок, орієнтованих перпендикулярно аноду. Якщо електроди подати напругу відповідної полярності, нанотрубка заряджається негативно.
Мал. 3.3. Схема субпіксела дисплея з автоелектронною емісією з нанотрубок: 1 – катод, 2 – нанотрубки, 3 – пучок електронів, 4 – анод (алюмінієва фольга), 5 – люмінофор, 6 – світло
При цьому лінії електричного поля поблизу зарядженої нанотрубки викривляються, і в околиці вістря нанотрубки напруженість поля стаєдуже значною, причому тим більше, чим тонше нагрубка. Таке локальне поле може виривати електрони з нанотрубки. Під дією зовнішнього поля електрони, що летять, формуються в пучок. Цей ефект і називають автоелектронною (електростатичною) емісією.
Щоб за допомогою автоелектронної емісії отримати зображення, анод наносять люмінофор. Електронний пучок збуджує молекули люмінофора, які потім переходять в основний стан із випромінюванням фотонів. Наприклад, при використанні як люмінофор сульфіду цинку з добавками міді та алюмінію спостерігається зелене світіння, а при додаванні срібла-синє. Червоний колір випромінювання одержують, наприклад, за допомогою легованого європієм оксиду ітрію. Інтенсивність потоку електронів визначає яскравість свічення субпіксела (піксела).
Екрани з атоелектронною емісією мають ряд переваг перед пристроями, що відображають інших типів. Вони мають малу глибину (товщину), низьке енергоспоживання, мають тривалий ресурс роботи (до 10 000 год), є практично безінерційними, характеризуються широкими кутами огляду, високими значеннями контрастності (20 000:1), точністю кольору передачі, а частота розгортки може досягати високого на даний момент значення 240 Гц.
Оскільки на кожен субпіксел (піксел) в РЕЕ-матриці припадає до кількох тисяч нановипромінювачів, вихід з ладу навіть 20% з них мало вплине на його світіння (практично виключається поява «мертвих» пікселів) ). Це означає, що технологія автоелектронної емісії забезпечує високу надійність роботи дисялея."." .„"
— На сьогодні комерційний випуск дисплеїв із автоелектронною емісією не реалізовано. Виготовлені та представлені на виставках досвідчені партії монохромних (компанія PixTech) такольорових (Field Emission Technologies, дочір. Sony) дисплеїв. Компанія Field Emission Technologies планувала в 2009 році розпочати випуск професійних моніторів на основі автоелектронної емісії з розмірами екранів до 32 дюймів.
Плазмові панелі
Плазмова панель (PDP - plasma display panel), або електролюмінесцентний газорозрядний матричний екран, - пристрій відображення інформації, що використовує явище електричного розряду в газі і люмінофора, що збуджується ним світіння.
Перша плазмова панель змінного струму була розроблена 1964 р. в університеті шт. Іллінойс (США) і була монохромною (помаранчевою). У 1984 р. компанія Fujitsu розробила триелектродну технологію поверхневого розряду, яка потім була покладена в основу кольорових плазмових панелей, а в 1993 р. випустила панель розміром 21 дюйм. В даний час провідними світовими виробниками плазмових панелей, яким належить понад 90% ринку, є компанії Panasonic, Sony, Fujitsu, NEC, Hitachi, Pioneer, LG.
Пристрій та принципи роботи. Плазмова панель є матрицею осередків, укладених між двома паралельними скляними поверхнями і наповнених сильно розрідженим газовим середовищем (рис. 3.4а). Як остання зазвичай використовується неон та/або ксенон.
Яскравість (інтенсивність) свічення комірки залежить від напруги на розрядних електродах, але не може регулюватися ним у широких межах. Крім того, при високоінтенсивному розряді відбувається вигоряння люмінофора, що призводить до швидкого старіння панелі.
Тому для регулювання інтенсивності випромінювання субпіксела використовують метод широтно-смугової модуляції, що полягає у зміні співвідношення періодів свічення/несвічення комірки. Яскравістьсвітіння субпіксела плазмової панелі визначається числом ініціюючих імпульсів за час відображення кадру на відміну від ЕПТ та дисплеїв з автоелектронною емісією, де яскравість регулюється інтенсивністю електронних променів.
Колір пікселя визначається комбінацією числа спалахів його субпікселів.
Алгоритм управління плазмовою панеллю є дуже складним, а частота сигналу, що управляє, досягає 200 кГц.
Методи та технології збільшення яскравості, контрасту, чіткості зображень та покращення кольору. Для покращення якості відтворення зображень на екрані плазмової панелі розроблено та використовується цілий ряд технічних рішень.
У технології відтворення зображення на екрані плазмової панелі присутній специфічний процес, що знижує контраст зображення, що відтворюється, - попередній розряд, що створює умови для виникнення основного розряду. Такий розряд має місце у кожному субперіоді відображення кадру, тобто вісім разів за один період відображення (20 мс). В результаті попереднього розряду виникає слабке світіння субпікселів (фонова засвітка), особливо помітне при виведенні абсолютно чорного зображення (піксел, що не випромінює світло, буде не чорного, а сірого кольору) і контраст, що знижує.
Для зменшення фонового засвітлення на лицьове скло панелі наносять спеціальне світлопоглинаюче покриття, однак знижує інтенсивність не тільки паразитного засвітлення, але і корисного випромінювання осередків. Більш ефективними методами є спеціальні методи управління, які дозволяють значно зменшити фонове випромінювання або шляхом використання в субперіодах відображення кадру замість сильного попереднього розряду кількох слабших або скороченням кількості попередніх.розрядів до мінімально можливого-одного за весь період відображення. Це дозволяє досягти дуже високого рівня контрастності — 3 000:1.
Для підвищення яскравості та контрастності застосовуються різні високоінтелектуальні схеми управління.
При використанні схеми автоматичного підстроювання яскравості залежно від середнього рівня сигналу зображення проводиться постійний аналіз вхідного сигналу та розраховується середнє значення яскравості, яке передається на схему управління, що встановлює яскравість зображення на одному з 256 рівнів. Якщо яскравість виявляється нижче за норму, схема управління робить зображення яскравішим, якщо ж вище - обмежує яскравість.
Для збільшення оптичної роздільної здатності екрана по вертикалі застосовують матрицю з осередками галетної структури (мають перегородки у вигляді хреста). У панелях зі звичайною структурою осередків ультрафіолетове випромінювання, що ініціюється розрядом, просвічує через сусідні осередки, що призводить до погіршення оптичного дозволу по вертикалі, тут же зазначене явище мінімізується.
Плазмовим панелям з великим дискретним розміром і високою роздільною здатністю властива знижена яскравість свічення дрібних розрядних осередків: при збільшенні кількості пікселів на екрані площа кожного з них зменшується, що призводить до зниження яскравості. Для підвищення їх яскравості використовують метод поперемінного світіння поверхонь, який забезпечує підтримку стандарту телебачення високої чіткості HDTV (High definition television) з високою яскравістю (до 500 кд/м 1 ). ), і відстань між парами більше, ніж між електродами, що складають пару.- Для виключення впливу пар один на одного.Розряд виникає між електродами однієї пари, іпростір між парами залишається неосвітленим. У зазначеній технології розрядні електроди розміщуються на однаковій відстані один від одного і використовується метод черезрядкової розгортки: у першому напівкадрі розряд відбувається тільки в парних рядках (між електродами 1 і 2, 3 і 4 і т. д.), а в другому напівкадрі - тільки у непарних (між електродами 2 і 3, 4 і 5 і т. д.).
Для підвищення якості кольоропередачі поверх світловипромінювальних осередків впроваджують спеціальний кольоровий світлофільтр, який поглинає побічне помаранчеве свічення неону.
1. Безпека: плазмові панелі не створюють шкідливих магнітних та електричних полів, тому що в них відсутні пристрої розгортки та високовольтне джерело анодної напруги, як у ЕПТ. Крім того, вони не створюють рентгенівського та будь-якого іншого паразитного випромінювання. У зв'язку з цим плазмові панелі не надають шкідливого впливу на людину та свійських тварин.
2. Ергономічність: для плазмових панелей характерні відсутність мерехтіння зображення (найяскравіші осередки запалюються 255 разів за 20 мс), однаково високі чіткість і яскравість зображення по всьому полю, відсутність несведення і геометричних спотворень, великий кут огляду (до 170°), і контрастність - все це знижує навантаження на очі,
4. Компактні розміри та габарити. Товщина панелі з розміром екрана в 1 м не перевищує 9-12 см, а маса складає всього 28-30 кг.
5. Надійність: технічний ресурс плазмових панелей становить щонайменше 60 000 год, а відсоток шлюбу вбирається у 0,2.
До недоліків плазмових пенелей можна віднести їхнє високе енергоспоживання.