Журнал Компьютерра - Журнал Компьютерра №763-764

Автор: Юрий Ревич

Глазея на прилавки в крупном торговом центре, вы наверняка обращали внимание на то, что человечество поставило себе на службу совсем не много технологий получения изображений. Неужели физические эффекты, позволяющие превращать электрические импульсы в изображение, ограничиваются древними кинескопами, ЖК-технологиями да еще плазмой? Вовсе нет - способов получения электронных картинок наизобретали огромное количество. Вот только приспособить их к жизненным реалиям не всегда удается. О препятствиях, мешающих довести до ума OLED-технологии, автор этих строк писал недавно ("КТ" #762), в начале года восхвалял лазерные телевизоры ("КТ" #720), которые также все никак не дойдут до прилавков. А сегодня мы поговорим о других технологиях, причем, как ни странно, их окажется не так уж и мало.

Электролюминес­­центные дисплеи

Электролюминесцентные (EL) дисплеи знакомы всем. Те, кто постарше, наверное, помнят настольные часы с зелеными или зелено-голубыми тусклыми цифрами, упрятанными где-то в глубине за мелкой сеткой электродов. С тех пор EL-дисплеи шагнули далеко вперед. Кто-нибудь из автомобилистов, читающих эти строки, наверняка имеет в своей машине магнитолу с EL-дисплеем, музыкально озабоченные личности могут лицезреть EL-дисплеи в составе музыкальных центров и ресиверов с эквалайзерами. Наиболее широко EL-дисплеи распространены в профессиональных областях - в медицине, в авиации и наземном транспорте, в промышленных контрольно-измерительных приборах, в аппаратуре военного назначения и даже, говорят, на космических станциях. Ибо сочетают в себе высокую надежность, устойчивость к ударам, вибрациям и большой температурный диапазон (–40…85 °C).

EL-ячейки устроены гораздо проще, чем жидкокристаллические или плазменные, и по структуре напоминают OLED-ячейку [И эти технологии в прессе часто путают], но имеют иные характеристики - в частности, для слоя люминофора [Так как люминофор по-английски phosphor, в нашей литературе его часто и называют "фосфором". Это даже хуже, чем "силиконовый чип" или "полиэстер" (polyester на русский переводится как "полиэфир")], который здесь заменяет светодиодный слой, требуется высокая напряженность поля при достаточной яркости свечения (до 1,5·106 В/см), отчего на электроды приходится подавать переменное напряжение с амплитудой 200–300 вольт. Чтобы избежать пробоя тонкого активного слоя, оба электрода отделены от люминофора слоями изолятора. Люминофор - это некое химическое вещество (в частности, сульфид цинка), играющее роль генератора электронов, в которое включены атомы определенных металлов - марганца, теллура или меди, - поглощающие электроны и за счет этого излучающие свет. Для повышения контраста нижний изоляционный слой делается темным (хотя встречаются и прозрачные EL-дисплеи).

Многоцветные дисплеи в этой технологии получаются стандартным образом: люминофор испускает белый свет, а цвета формируются фильтрами, размещенными поверх излучающего слоя. Обычный EL-дисплей монохромный или воспроизводит пару-другую цветов, существуют также восьми­цветные EL-дисплеи или с шестнадцатью оттенками серого. Главный производитель подобных дисплеев в мире - компания Planar Systems, выпускающая их уже четверть века. В 2007 году она выкатила первый QVGA-дисплей (320х240) размером 12,4 см по диагонали, воспроизводящий шестнадцать цветов. Такие дисплеи вряд ли будут претендовать на роль "убийцы ЖК", но в своей области они отлично работают.

На стыке EL- и OLED-технологий находятся электролюминесцентные дисплеи на основе органических материалов (OELD). В начале тысячелетия ими активно занимались многие компании (в частности, Sanyo и TDK), но, судя по новостям, где-то около 2003 года энтузиазм пошел на убыль. К электролюминесцентным можно формально причислить и технологию PHOLED (Phosphorescent OLED) от компании Universal Display Corporation (поскольку фосфоресценция - это просто разновидность люминесценции, когда свечение несколько запаздывает по отношению к возбуждающему фактору [В быту фосфоресценцией ошибочно называют способность вещества светиться самостоятельно - хемилюминесценцию (игрушки в виде светящихся палочек), биолюминесценцию (светлячки или сырые гнилушки в лесу) или радиолюминесценцию радиоактивных веществ. И хотя явление получило название от элемента фосфора, чья "белая разновидность" светится за счет процессов хемилюминесценции ("Собака Баскервилей", ага), ученые почему-то присвоили этому термину иное значение]), но все же из-за использования органического полупро­вод­ника ее следует рассматривать как разновидность OLED.

FED и SED - свет в конце туннеля?

Технология Field Emisson Display (FED) есть развитие идеи плоского кинескопа [Плоского не в смысле плоскоэкранного (это научились делать и без того), а в смысле тонкого, плоскопанельного, как плазма или ЖК], которой инженеры озаботились еще в 1980-е годы. Один из вариантов этой технологии от Candescent Technologies так и назывался - ThinCRT. Самым большим ее энтузиастом выступала Canon, которая занялась этим вопросом еще в 1986 году и даже дала своей версии специальное название: SED (Surface conduction Electron-emitter Display). В 2004-м Canon купила упомянутую Candescent Tech­no­logies и объединилась с Toshiba для организации производства, начать которое собирались в 2005 году. В начале 2007-го Canon выкупила у Toshiba долю в этом предприятии обратно и хотя продолжала всячески демонстрировать оптимизм (обещая, в частности, начать производство SED-дисплеев теперь уже в конце 2007-го), но на этом дело опять заглохло.

Суть технологии FED/SED очень проста и заключается в формулировке "каждому пикселу экрана по собственной электронной пушке". Конечно, подогревный катод (каковые используются в обычных кинескопах) столь микроскопических размеров не сделаешь, поэтому в основе всех разработок в этом направлении лежит идея использования автоэлектронной эмиссии. Это явление состоит в том, что пленка полупроводника под действием разности потенциалов может испускать электроны за счет туннельного эффекта. Чтобы туннельный эффект работал, нужны микроскопические зазоры (вернее сказать - "наноскопические"). Для этого в ячейках SED разработчики прорезали в пленке полупроводника сверхтонкие (несколько нанометров) щели. Образующиеся электроны ускоряются разностью потенциалов. В кинескопе это делается, как известно, за счет сверхвысокого (десятки киловольт) напряжения между анодом и электронной пушкой-катодом, а здесь, вследствие небольшого расстояния, достаточно лишь нескольких вольт. Ускоренные электроны попадают на люминофор и заставляют его светиться.