`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

iFire: "негасимый огонь" электролюминесценции

0 
 
Они сделали это

Основанная в 1991 году как подразделение корпорации Westaim и получившая довольно банальное имя Westaim Advanced Display Technologies, компания с ее нынешним названием iFire прошла все этапы разработки новой технологии изготовления дисплеев -- начав с нуля и закончив организацией опытного производства. И, похоже, она сумела-таки добиться своего. Насколько шумно делались анонсы других плоскопанельных технологий, настолько буднично и незаметно проходила работа в стенах iFire. Зато сегодня результаты этого напряженного труда не сходят со страниц специализированных изданий. Внезапно оказалось, что TDEL стала едва ли не единственной новой перспективной дисплейной технологией, готовой к практическому применению и не обремененной массой трудноустранимых недостатков.

iFire "негасимый огонь" электролюминесценции
Прототип 17-дюймового IEL-дисплея iFire, работающего по схеме Color-by-Blue, был показан на SID 2003
Компания находится в стадии подготовки производственной базы для своих чудо-дисплеев. Подписаны контракты с Sanyo и TDK: с первой -- на выпуск крупноформатных (около 30 дюймов) панелей, а со второй -- на изготовление малых (12 дюймов и меньше) мониторов; уплачены первые лицензионные отчисления. Все идет к тому, что в течение ближайших лет мы увидим коммерческую продукцию, основанную на технологии TDEL -- Thick-film Dielectric ElectroLuminescent. Дисплеи, базирующиеся на TDEL, обладают яркостью (около 500 кд/м2 при контрастном соотношении 500:1), которая сравнима с этим показателем у ЭЛТ-трубок (150 кд/м2, 300:1), их толщина не превышает нескольких сантиметров, а угол обзора достигает 170°. Производственный процесс максимально упрощен, а сами панели состоят из нескольких твердых тонких слоев и не содержат каких-либо нестойких веществ вроде жидкостей или газов. Ожидается, что стоимость их изготовления будет на 30--40% ниже, чем для любого другого типа плоских дисплеев, включая новомодные TOLED- и традиционные LCD- и PDP-панели.

Из технических особенностей прежде всего стоит отметить то, что TDEL- дисплеи являются светоэмиссионными, поэтому необходимость в подсветке отпадает. Одним из выдающихся достижений стала чистота цвета, всегда являвшаяся бичом плоскопанельных технологий. В то время как апологеты OLED, еще одной новой технологии в производстве дисплеев, все еще не могут похвастаться сколь-нибудь внятным качеством отображения палитры, образцы дисплеев TDEL уже соответствуют высоким требованиям европейских и американских телевизионных стандартов. Время отзыва пикселов не превышает 2 мс, чего вполне достаточно для качественного воспроизведения видео (у LCD этот показатель составляет 10 мс и более).

В 1999 г. iFire продемонстрировала полноцветный TDEL-дисплей с диагональю 8,5 дюймов и разрешением 320 x 240, средняя яркость которого достигала 150 кд/м2. В мае 2000 г. удалось создать первый 17-дюймовый монитор с несколько меньшей яркостью -- около 100 кд/м2. Однако, по словам Шозаку Танака (Shosaku Tanaka) из японского Tottori University, "[достигнутый] уровень яркости является наилучшим для твердотельных дисплеев с применением фосфора". iFire продолжает стремительно совершенствовать свое изобретение, и в нынешнем году на майской конференции SID (Society for Information Display) ее специалисты показали 17-дюймовую панель с максимальным уровнем яркости 600 кд/м2.

Благодаря последним достижениям самой технологии и оптимизации производственного процесса стоимость организации масштабного выпуска TDEL-панелей (до 250 тыс. штук в год) составит всего около 160 млн. долл. (что весьма скромно по сравнению с миллиардными затратами на современные фабрики для изготовления LCD, но сопоставимо с затратами на постройку фабрики по выпуску PDP-панелей). Планируется, что в 2005 г. Dai Nippon Printing начнет коммерческие поставки 34-дюймовых TDEL-модулей для систем телевидения высокой четкости (HDTV).


Как они это сделали

Во-первых, следует заметить, что разрабатываемая iFire-технология относится к классу неорганических электролюминесцентных (IEL -- Inorganic ElectroLuminescent). Классические дисплеи, сделанные на основе неорганических материалов, используют тонкопленочные методики.

Суть действия электролюминесцентных панелей заключается в приложении электрического поля к "сэндвичу" из двух электродов (полупрозрачного и алюминиевого) и слою диэлектрика, на который нанесен слой люминесцентного фосфора. Последний излучает свет под воздействием электромагнитного поля. Обычно фосфор состоит из какого-либо полупроводника, играющего роль генератора "горячих" электронов, и излучающих центров с поглотителями, в роли которых выступают атомы марганца, теллура или меди. Напряжение, необходимое для возбуждения люминесценции, столь велико, что пробивание тонкого слоя фосфора неизбежно. Поэтому обычно конструкция включает в себя два слоя диэлектрика, изолирующих фосфор от прямого контакта с электродами. Прибегнув к нанесению толстого слоя диэлектрика, сотрудникам iFire удалось увеличить надежность, что позволило масштабировать IEL-технологию на дисплеи большого формата и повысить максимальную яркость.

В начале 1999 г. инженеры компании создали монохромный дисплей желтого свечения с феноменальной яркостью 15000 кд/м2. Еще два года назад они уже задавались вопросом полноцветных изображений, но сконструировать соответствующую панель оказалось не так просто. Проблематичным представлялся выбор адекватного материала, который позволил бы пикселам излучать чистый цвет. Как правило, в неорганических дисплеях, как и в LCD-панелях, цветности добиваются путем установки маски из цветных фильтров над светящимися пикселами. На первых порах ученые iFire поступили именно так -- создав систему класса Color-by-White. В качестве светящегося элемента применялась смесь наиболее ярких неорганических фосфоров Zn:S и SrS:Ce, дающих излучение широкого спектра (говоря иначе, светящихся белым цветом).

На следующем этапе исследователям удалось изготовить матричную панель, в которой сочетались субпикселы, носители фосфоров двух типов: белого и голубого свечения. Это увеличило эффективность генерирования голубого цвета, что представляло серьезную проблему для неорганических дисплеев. Создать мозаичную структуру из неорганических фосфоров никому ранее не удавалось, так как эти материалы крайне чувствительны и неустойчивы. В связи с этим пришлось изобретать новый процесс изготовления. Сначала на подложку, на которой уже сформированы слой металла и толстая пленка диэлектрика, наносится один вид фосфора. Поверх него накладывается слой отрицательного фоторезиста (используются органические растворители, безопасные для фосфора), прикрывающий только нужные участки-субпикселы. Затем фосфор вымывается раствором соляной кислоты и метанола на участках, не прикрытых фоторезистом, после чего наносится еще один слой фосфора. Все лишние наслоения удаляются в ходе так называемого liftoff-процесса (обратная литография), когда ненужные участки покрытия отделяются путем растворения нижележащего слоя.

В том же 1999 г. благодаря успехам в разработке новых эффективных фосфоров и технологий нанесения мозаичных неорганических структур iFire удалось создать дисплей с яркостью в 4 раза выше, чем его предшественники. В 2001 г. компания продемонстрировала панель, соответствующую по качеству отображения цвета CRT-трубке. В ней использовались модифицированный фосфор зеленого свечения (SrS:Ce), новый фосфор голубого свечения (G2, основным компонентом которого является соединение BaAl2S4:Eu) и фильтры для имитации красного цвета. Увеличение насыщенности голубого цвета позволило сократить площади, занимаемые голубыми субпикселами в пользу зеленых, что привело к росту максимальной яркости изображения. На подходе патент на новый зеленый фосфор G3 -- ключ, который, наконец, откроет возможность проектирования TDEL-панелей, на 100% отвечающих цветовым требованиям стандарта NTSC. Об уровне прогресса можно судить по информации из таблиц.

iFire наступает по всем фронтам, благо, ее разработка годится для очень широкого круга применений в дисплеях самого разного формата и назначения. TDEL-панели могут быть использованы и для широкоформатных телевизоров, и для миниатюрных экранов мобильных телефонов, не говоря уже о компьютерных и видеомониторах. Во всем этом есть лишь одно "но": невероятная активность на рынке плоскопанельных дисплеев. Новые предложения и новые технологии анонсируются практически каждые пару месяцев: OLED, FLCD, LTPS, PolyLED, MEMS, iMoD, E Ink, ThinCRT. А ведь это не просто модификации существующих методик, а радикальные усовершенствования или вообще невиданные доселе конструкции. Многие из них по разным причинам еще не готовы к массовому производству, однако в любой момент для каждой может быть найден тот "недостающий элемент", который существенно продвинет технологию в массы.

Характеристики пиксела до внедрения зеленого фосфора G3

Характеристики Красный фильтр Зеленый ZnS Голубой
G2
Яркость, кд/м2 3500 2500 200
Остаток яркости после фильтрации 10% 25% 100%
Доля площади ячейки в пикселе 23% 47% 23%
Общая яркость (белый), кд/м2 410


Характеристики пиксела после внедрения зеленого фосфора G3

Характеристики Красный фильтр Зеленый G3 Голубой G2
Яркость, кд/м2 3500 1500 200
Остаток яркости после фильтрации 10% 70% 100%
Доля площади ячейки в пикселе 37% 30% 26%
Общая яркость (белый), кд/м2 485
0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT