stringtranslate.com

Плоский дисплей

Информация о двух типах плоских дисплеев на железнодорожном вокзале Цюрих-Хауптбанхоф : оранжевом светодиодном дисплее (вверху справа) и ЖК-экране (внизу).

Плоский дисплей ( FPD ) — это электронный дисплей , используемый для отображения визуального контента, такого как текст или изображения. Он присутствует в потребительском, медицинском, транспортном и промышленном оборудовании.

Плоские дисплеи тонкие, легкие, обеспечивают лучшую линейность и более высокое разрешение, чем типичные телевизоры потребительского класса прежних эпох. Обычно их толщина составляет менее 10 сантиметров (3,9 дюйма). Хотя самое высокое разрешение для ЭЛТ - телевизоров потребительского класса было 1080i , многие плоские дисплеи в 2020-х годах поддерживают разрешение 1080p и 4K .

В 2010-х годах в портативной бытовой электронике, такой как ноутбуки, мобильные телефоны и портативные камеры, использовались плоские дисплеи, поскольку они потребляют меньше энергии и имеют небольшой вес. По состоянию на 2016 год плоские дисплеи почти полностью заменили ЭЛТ-дисплеи.

В большинстве плоских дисплеев 2010-х годов используются технологии ЖК-дисплеев или светодиодов (LED), иногда комбинированные. Большинство ЖК-экранов имеют подсветку и цветные фильтры, используемые для отображения цветов. Во многих случаях плоские дисплеи сочетаются с технологией сенсорного экрана , что позволяет пользователю естественным образом взаимодействовать с дисплеем. Например, в современных дисплеях смартфонов часто используются OLED- панели с емкостными сенсорными экранами .

Плоские дисплеи можно разделить на две категории устройств отображения: энергозависимые и статические. Первый требует, чтобы пиксели периодически обновлялись электронным способом, чтобы сохранять свое состояние (например, жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи)), и могут отображать изображение только при наличии питания. С другой стороны, статические плоские дисплеи основаны на материалах, цветовые состояния которых являются бистабильными, например дисплеи, использующие технологию электронных чернил , и поэтому сохраняют контент даже при отключении питания.

История

Первое инженерное предложение по плоскопанельному телевизору было сделано компанией General Electric в 1954 году в результате ее работы над радиолокационными мониторами. Публикация их выводов дала все основы будущих плоских телевизоров и мониторов. Но GE не продолжила необходимые исследования и разработки и в то время так и не создала работающую плоскую панель. [1] Первым серийным плоским дисплеем была трубка Айкена , разработанная в начале 1950-х годов и выпущенная в ограниченном количестве в 1958 году. Она нашла некоторое применение в военных системах в качестве проекционного дисплея и осциллографического монитора, но традиционные технологии обогнали ее. его развитие. Попытки коммерциализировать систему для использования в домашнем телевидении наталкивались на постоянные проблемы, и система так и не была выпущена в продажу. [2] [3] [4]

Деннис Габор , более известный как изобретатель голографии , запатентовал ЭЛТ с плоским экраном в 1958 году. Это было существенно похоже на концепцию Эйкена и привело к многолетней патентной битве . К тому времени, когда судебные процессы были завершены, когда Эйкен подал заявку на патент в США, а Габор - в Великобритании, коммерческие аспекты уже давно утратили свою актуальность, и они стали друзьями. [5] Примерно в это же время Клайв Синклер наткнулся на работу Габора и начал в конечном итоге безуспешную десятилетнюю попытку коммерциализировать ее. [6]

Philco Predicta отличался относительно плоской (на свое время) электронно-лучевой трубкой и стал первой коммерчески выпущенной «плоской панелью» после ее запуска в 1958 году; Predicta потерпела коммерческую неудачу. Согласно «Истории плазменных панелей», плазменная панель была изобретена в 1964 году в Университете Иллинойса . [7]

Жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи)

МОП -транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или МОП-транзистор) был изобретен Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году [8] и представлен в 1960 году . [9] Основываясь на их работе, Пол К. Веймер из RCA разработал тонкопленочный транзистор (TFT) в 1962 году. [10] Это был тип МОП-транзистора, отличный от стандартных объемных МОП-транзисторов. [11] Идея ЖК-дисплея на основе TFT была предложена Бернардом Дж. Лехнером из RCA Laboratories в 1968 году. [12] Б. Дж. Лехнер, Ф. Дж. Марлоу, Э. О. Нестер и Дж. Талтс продемонстрировали эту концепцию в 1968 году с помощью ЖК-дисплея с динамическим рассеянием , который использовались стандартные дискретные МОП-транзисторы. [13]

Первый электролюминесцентный дисплей с активной матрицей (ELD) был изготовлен с использованием TFT отделом тонкопленочных устройств Т. Питера Броуди в Westinghouse Electric Corporation в 1968 году. [14] В 1973 году Броуди, Дж. А. Асарс и Дж. Д. Диксон из Westinghouse Research Лаборатории продемонстрировали первый жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных транзисторах (TFT LCD). [15] [16] Броуди и Фан-Чен Ло продемонстрировали первый плоский жидкокристаллический дисплей с активной матрицей (AM LCD) с использованием TFT в 1974 году. [12]

К 1982 году в Японии были разработаны карманные ЖК-телевизоры на основе ЖК-технологии. [17] 2,1-дюймовый Epson ET-10 [18] Epson Elf был первым цветным карманным ЖК-телевизором, выпущенным в 1984 году. [19] В 1988 году исследовательская группа Sharp под руководством инженера Т. Нагаясу продемонстрировала 14-дюймовый полноэкранный телевизор. -цветной ЖК-дисплей, [12] [20] который убедил электронную промышленность в том, что ЖК-дисплей в конечном итоге заменит ЭЛТ в качестве стандартной технологии телевизионных дисплеев . [12] По состоянию на 2013 год все современные электронные визуальные устройства высокого разрешения и высокого качества используют дисплеи с активной матрицей на основе TFT. [21]

Светодиодные дисплеи

Первый пригодный к использованию светодиодный дисплей был разработан компанией Hewlett-Packard (HP) и представлен в 1968 году. [22] Он стал результатом исследований и разработок (НИОКР) в области практической светодиодной технологии в период с 1962 по 1968 год, проведенных исследовательской группой под руководством Говарда К. Борден, Джеральд П. Пигини и Мохамед М. Аталла из HP Associates и HP Labs . В феврале 1969 года они представили цифровой индикатор HP Model 5082-7000. [23] Это был первый буквенно-цифровой светодиодный дисплей, который произвел революцию в технологии цифровых дисплеев , заменив трубку Nixie для цифровых дисплеев и став основой для более поздних светодиодных дисплеев. [24] В 1977 году Джеймс П. Митчелл создал прототип, а затем продемонстрировал, возможно, самый ранний монохромный плоский светодиодный телевизионный дисплей.

Чинг В. Тан и Стивен Ван Слайк из Eastman Kodak создали первое практическое устройство на органических светодиодах (OLED) в 1987 году. [25] В 2003 году компания Hynix выпустила органический электролюминесцентный драйвер, способный светить в 4096 цветах. [26] В 2004 году Sony Qualia 005 стал первым ЖК-дисплеем со светодиодной подсветкой. [27] Sony XEL-1 , выпущенный в 2007 году, был первым OLED-телевизором. [28]

Распространенные типы

Жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей)

ЖК-экран, используемый в качестве информационного дисплея для путешественников.

Полевые ЖК-дисплеи легкие, компактные, портативные, дешевые, более надежные и менее раздражающие глаза, чем ЭЛТ-экраны. В ЖК-экранах используется тонкий слой жидких кристаллов — жидкости, обладающей кристаллическими свойствами. Он зажат между двумя стеклянными пластинами с прозрачными электродами. С каждой стороны ЖК-дисплея размещены две поляризационные пленки. Генерируя контролируемое электрическое поле между электродами, можно активировать различные сегменты или пиксели жидкого кристалла, вызывая изменения их поляризационных свойств. Эти поляризационные свойства зависят от ориентации жидкокристаллического слоя и конкретного используемого полевого эффекта: витого нематика (TN) , плоскостного переключения (IPS) или вертикального выравнивания (VA). Цвет создается путем применения соответствующих цветовых фильтров (красного, зеленого и синего) к отдельным субпикселям. ЖК-дисплеи используются в различной электронике, такой как часы, калькуляторы, мобильные телефоны, телевизоры, компьютерные мониторы, экраны ноутбуков и т. д.

LED-ЖК-дисплей

Большинство ранних больших ЖК-экранов имели заднюю подсветку с использованием ряда CCFL (люминесцентных ламп с холодным катодом). Однако в небольших карманных устройствах в качестве источника освещения почти всегда использовались светодиоды. Благодаря усовершенствованию светодиодов почти все новые дисплеи теперь оснащены технологией светодиодной подсветки. Изображение по-прежнему генерируется слоем ЖК-дисплея.

Плазменная панель

Плазменный дисплей состоит из двух стеклянных пластин, разделенных тонким зазором, заполненным газом, например неоном . Поперек каждой из этих пластин проходит несколько параллельных электродов. Электроды на двух пластинах расположены под прямым углом друг к другу. Напряжение, приложенное между двумя электродами, по одному на каждой пластине, заставляет небольшой сегмент газа на двух электродах светиться. Свечение газовых сегментов поддерживается за счет более низкого напряжения, которое непрерывно подается на все электроды. К 2010 году многие производители прекратили выпуск потребительских плазменных дисплеев.

Электролюминесцентная панель

В электролюминесцентном дисплее (ЭЛД) изображение создается путем подачи электрических сигналов на пластины, которые заставляют люминофор светиться.

Органический светодиод

OLED (органический светоизлучающий диод) — это светоизлучающий диод (LED), в котором излучающий электролюминесцентный слой представляет собой пленку органического соединения, излучающую свет в ответ на электрический ток . Этот слой органического полупроводника расположен между двумя электродами; обычно по крайней мере один из этих электродов является прозрачным. OLED используются для создания цифровых дисплеев в таких устройствах, как телевизионные экраны, компьютерные мониторы, портативные системы, такие как мобильные телефоны, портативные игровые консоли и КПК.

Светодиод на квантовых точках

QLED или светодиод с квантовыми точками — это технология плоских дисплеев, представленная компанией Samsung под этой торговой маркой. Другие производители телевизоров, такие как Sony, использовали ту же технологию для улучшения подсветки ЖК-телевизоров уже в 2013 году. [29] [30] Квантовые точки создают свой собственный уникальный свет при освещении источником света с более короткой длиной волны , например синими светодиодами. Этот тип светодиодных телевизоров расширяет цветовую гамму ЖК-панелей, где изображение по-прежнему генерируется ЖК-дисплеем. По мнению Samsung, ожидается, что в ближайшие годы дисплеи на квантовых точках для телевизоров с большим экраном станут более популярными, чем дисплеи OLED; Такие компании, как Nanoco и Nanosys, конкурируют за предоставление материалов QD. Между тем, устройства Samsung Galaxy , такие как смартфоны, по-прежнему оснащены OLED-дисплеями, также производимыми Samsung. Samsung объясняет на своем веб-сайте, что производимый ими QLED-телевизор может определять, какая часть дисплея требует большей или меньшей контрастности. Samsung также объявила о партнерстве с Microsoft, которое будет продвигать новый телевизор Samsung QLED.

Неустойчивый

На большом светодиодном экране Тайбэй-Арены отображаются рекламные ролики и трейлеры к фильмам .

Неустойчивые дисплеи требуют периодического обновления пикселей, чтобы сохранить свое состояние, даже для статического изображения. Таким образом, энергозависимому экрану требуется электропитание либо от сети (подключается к сетевой розетке ), либо от батареи для поддержания изображения на дисплее или изменения изображения. Это обновление обычно происходит много раз в секунду. Если этого не сделать, например, при отключении электроэнергии , пиксели постепенно потеряют связное состояние, и изображение «выцветет» с экрана.

Примеры

Следующие технологии плоских дисплеев были коммерциализированы в 1990-2010-х годах:

Технологии, которые были тщательно исследованы, но их коммерциализация была ограничена или от них в конечном итоге отказались:

Статический

Электронная книга Amazon Kindle Keyboard , отображающая страницу электронной книги. Изображение текста книги в Kindle останется на экране, даже если батарея разрядится, поскольку это технология статического экрана. Однако без питания пользователь не сможет перейти на новую страницу.

Статические плоские дисплеи основаны на материалах, цветовые состояния которых являются бистабильными . Это означает, что имидж, который они поддерживают, не требует энергии для поддержания, а вместо этого требует энергии для изменения. В результате получается гораздо более энергоэффективный дисплей, но с тенденцией к медленной частоте обновления, что нежелательно для интерактивного дисплея. Бистабильные плоские дисплеи начинают применяться в ограниченных приложениях ( холестерические жидкокристаллические дисплеи производства Magink в наружной рекламе; электрофоретические дисплеи в устройствах для чтения электронных книг от Sony и iRex; анэтикетки; дисплеи с интерферометрическими модуляторами в умных часах).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Предлагаемые телевизоры будут иметь тонкие экраны». «Популярная механика» , ноябрь 1954 г., с. 111.
  2. ^ Уильям Росс Эйкен, «История Кайзера-Айкена, тонкой электронно-лучевой трубки», Транзакции IEEE на электронных устройствах, том 31, выпуск 11 (ноябрь 1984 г.), стр. 1605–1608.
  3. ^ «Телевизор с плоским экраном в 1958 году - Популярная механика (январь 1958 года)» .
  4. ^ "Экспериментальная цветная ЭЛТ Гира" . www.earlytelevision.org .
  5. ↑ Кобли, Джеймесон (30 октября 1996 г.). «Интервью с Уильямом Росс Эйкеном» (PDF) (Интервью). Центр истории IEEE».
  6. ^ Адамсон, Ян; Кеннеди, Ричард (1986). Синклер и технология «восхода солнца». Пингвин.
  7. ^ Plasma TV Science.org - История плазменных панелей
  8. ^ «1960 - Демонстрация металлооксидно-полупроводникового (МОП) транзистора» . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров . Проверено 29 июля 2019 г.
  9. ^ Аталла, М .; Канг, Д. (1960). «Поверхностные устройства, индуцированные полем кремния и диоксида кремния». Конференция IRE-AIEE по исследованию твердотельных устройств .
  10. ^ Веймер, Пол К. (июнь 1962 г.). «TFT — новый тонкопленочный транзистор». Труды ИРЭ . 50 (6): 1462–1469. doi : 10.1109/JRPROC.1962.288190. ISSN  0096-8390. S2CID  51650159.
  11. ^ Кимизука, Нобору; Ямазаки, Шунпей (2016). Физика и технология кристаллических оксидов полупроводников CAAC-IGZO: Основы. Джон Уайли и сыновья. п. 217. ИСБН 9781119247401.
  12. ^ abcd Кавамото, Х. (2012). «Изобретатели ЖК-дисплея с активной матрицей TFT получают медаль Нисизавы IEEE 2011». Журнал дисплейных технологий . 8 (1): 3–4. Бибкод : 2012JDisT...8....3K. дои : 10.1109/JDT.2011.2177740. ISSN  1551-319Х.
  13. ^ Кастеллано, Джозеф А. (2005). Жидкое золото: история жидкокристаллических дисплеев и создания индустрии. Всемирная научная . стр. 41–2. ISBN 9789812389565.
  14. ^ Кастеллано, Джозеф А. (2005). Жидкое золото: история жидкокристаллических дисплеев и создания индустрии ([Online-Ausg.] - ред.). Нью-Джерси [ua]: World Scientific. стр. 176–7. ISBN 981-238-956-3.
  15. ↑ Куо, Юэ (1 января 2013 г.). «Технология тонкопленочных транзисторов — прошлое, настоящее и будущее» (PDF) . Интерфейс электрохимического общества . 22 (1): 55–61. Бибкод : 2013ECSIn..22a..55K. дои : 10.1149/2.F06131if . ISSN  1064-8208.
  16. ^ Броуди, Т. Питер ; Асарс, Дж.А.; Диксон, Джорджия (ноябрь 1973 г.). «Жидкокристаллический дисплей размером 6 × 6 дюймов, 20 строк на дюйм». Транзакции IEEE на электронных устройствах . 20 (11): 995–1001. Бибкод : 1973ITED...20..995B. дои : 10.1109/T-ED.1973.17780. ISSN  0018-9383.
  17. ^ Морозуми, Синдзи; Огучи, Коичи (12 октября 1982 г.). «Текущее состояние развития ЖК-телевизоров в Японии». Молекулярные кристаллы и жидкие кристаллы . 94 (1–2): 43–59. дои : 10.1080/00268948308084246. ISSN  0026-8941.
  18. ^ Сук, Джун; Морозуми, Синдзи; Ло, Фан-Чен; Бита, Ион (2018). Плоские дисплеи Производство. Джон Уайли и сыновья . стр. 2–3. ISBN 9781119161356.
  19. ^ "ЭТ-10". Эпсон . Проверено 29 июля 2019 г.
  20. ^ Нагаясу, Т.; Окетани, Т.; Хиробе, Т.; Като, Х.; Мидзушима, С.; Возьми, Х.; Яно, К.; Хидзикигава, М.; Васизука, И. (октябрь 1988 г.). «Полноцветный ЖК-дисплей a-Si TFT с диагональю 14 дюймов». Протокол конференции Международной конференции по исследованию дисплеев 1988 года . стр. 56–58. дои : 10.1109/DISPL.1988.11274. S2CID  20817375.
  21. ^ Браттон, SD (2013). Введение в тонкопленочные транзисторы: физика и технология тонкопленочных транзисторов. Springer Science & Business Media . п. 74. ИСБН 9783319000022.
  22. ^ Крамер, Бернхард (2003). Достижения физики твердого тела. Springer Science & Business Media . п. 40. ИСБН 9783540401506.
  23. ^ Борден, Ховард К.; Пигини, Джеральд П. (февраль 1969 г.). «Твердотельные дисплеи» (PDF) . Журнал Hewlett-Packard : 2–12.
  24. ^ "Hewlett-Packard 5082–7000" . Ассоциация винтажных технологий . Проверено 15 августа 2019 г.
  25. ^ Тан, CW; Ванслик, SA (1987). «Органические электролюминесцентные диоды». Письма по прикладной физике . 51 (12): 913. Бибкод : 1987ApPhL..51..913T. дои : 10.1063/1.98799.
  26. ^ «История: 2000-е». СК Хайникс . Проверено 8 июля 2019 г.
  27. ↑ Уилкинсон, Скотт (19 ноября 2008 г.). «ЖК-телевизор Sony KDL-55XBR8». Звук и видение . Проверено 3 октября 2019 г.
  28. ^ Sony XEL-1: первый в мире OLED-телевизор. Архивировано 5 февраля 2016 г. на Wayback Machine , OLED-Info.com (17 ноября 2008 г.).
  29. ^ CES 2015 делает ставку на новые телевизионные технологии. IEEE Spectrum, 7 января 2015 г. Дата обращения 21 октября 2017 г.
  30. ^ LG обходит конкурентов по квантовым точкам с новым телевизором. CNET, 16 декабря 2014 г. Дата обращения 21 октября 2017 г.