дихроичное зеркало

Электронные компоненты Для пpофесcионаловв области электpоники Жуpнал "Электpонные Компоненты" 26 апpеля 2008 Электpонные Компоненты Живая электpоника РоссииПроизводство электроникиСнабжение производства электроникиРемонт электpонной техники Аббpевиатуpы: >" align="top"> Подписка Распpостpанение Представительства График выходажурналов Как нас найти Вакансии Вебмастеpу Hаш адpес: 115114, Москва,ул.Дербеневская, д.1,строение 1, подъезд 23,почтовая ячейка №35e-mail: elecom@ecomp.ru Телефон:(495) 741-7701 Факс:(495) 741-7702 Офис вСанкт-Петербурге: 199034, Санкт-Петербург,Большой пр. В.О. д.18 лит.А (вход с Бугского переулка) e-mail: spb@ecomp.ru Телефон:(812) 336-53-85 818 Кб Микродисплеи: современное состояние дихроичное зеркало перспективы развития Александр Смирнов, к.т.н., доцент, зав. лабораторией "Устройство обработки дихроичное зеркало отображения информации", Анатолий Пархомчук, НИКТП "Белмикросистемы" НПО "Интеграл", Дмитрий Матюшенок, аспирант, Сергей Гореликов, аспирант, Белорусский государственный универси-тет информатики дихроичное зеркало радиоэлектроники В последние годы на рынке электронных компонентов все заметнее доля относительно нового их вида - микродисплеев. Предлагаем Вам познакомится с состоянием производства, основными типами дихроичное зеркало областями применения этих приборов. Введение До настоящего времени, как видно из таблицы 1, наиболее универсальным устройством отображения информации были электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), принципиальные недостатки которых хорошо известны (высокие управляющие напряжения дихроичное зеркало энергопотребление, низкие массо-габаритные характеристики, наличие вакуумированного обьема дихроичное зеркало др.) дихроичное зеркало трудноустранимы. Вряд ли в ближайшей перспективе удастся значительно улучшить контрастность дихроичное зеркало разрешение ЭЛТ, уменьшить их энергопотребление дихроичное зеркало вес. Из-за этого в последнее время ведутся интенсивные исследования альтернативных устройств отображения информации плоского типа, работающих на других физических принципах: электролюминесцентных; газоразрядных; светодиодных; жидкокристаллических дихроичное зеркало др. Таблица 1. Динамика рынка устройств отбражения информации Тип устройства отображения информации Рынок сбыта, $ млрд., по годам 1999 г. 2005 г. Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) 23,5 26,8 Активно-матричные ЖК-дисплеи 23,5 нет данных Пассивные ЖК-дисплеи 3,8 4,1 Плазменные дисплеи 0,8 5,8 Другие плоскопанельные дисплеи 1,4 2,0 Все виды плоскопанельных дисплеев 16,9 34,9 Объем рынка, всего 40,4 61,7 По прогнозам специалистов, суммарный объем их продаж превысит объем продаж ЭЛТ уже в 2005 г. В последние несколько лет возникла дихроичное зеркало бурно развивается новая область электронной техники, связанная с микроминиатюрными устройствами отображения информации - микродисплеи. Микродисплеи - это новая фаза в развитии дисплейных технологий, способная как существенно изменить внешний вид существующих устройств, так дихроичное зеркало создать целый класс новых с расширенными функциональными возможностями типа мобильных телекоммуникационных систем с возможностью отображения полноформатных страниц текста или графики, беспроводных компьютерных интерфейсных систем дихроичное зеркало др., что до появления микродисплеев было невозможным. Кроме того, может быть решена вечная проблема, существующая в области электронной техники, когда поддается комплексной микроминиатюризации все, кроме дисплеев. Согласно прогнозам американской фирмы Display Search доля электронной техники на основе микродисплеев, которая оценивается на уровне более 0,5 млрд. в 2000 г., увеличится к началу 2004 г. до 2,3 млрд., т.е. практически в 5 раз [1]. По-видимому, период, когда эта технология находилась в числе перспективных, закончен, дихроичное зеркало мы наблюдаем сейчас стадию беспрецедентных инвестиций в массовое производство, причем в этот процесс включились практически все ведущие производители мобильных телекоммуникационных устройств дихроичное зеркало систем. Самым крупным потребителем микродисплеев могут стать производители мобильных телефонов с возможностью их беспроводного подключения к сети Интернет. К числу других наиболее перспективных применений микродисплеев относят проекционные устройства различного класса дихроичное зеркало назначения, нашлемные индикаторы типа "Head-Mounted-Display", дихроичное зеркало также тренажеры дихроичное зеркало электронные игры с эффектами виртуальной реальности. Кроме этого, уже в самое ближайшее время предполагается переоснащение кинотеатров спутниковыми приемниками дихроичное зеркало высококачественными цифровыми видеопроекторами, что резко снизит стоимость проката при одновременном улучшении качества дихроичное зеркало расширении ассортимента фильмов (кинопленка стандартного фильма стоит более 20000 долларов дихроичное зеркало обеспечивает только 10-кратное повторное качественное воспроизведение). Области использования технологии микродисплеев будут определяться, в первую очередь, требуемым разрешением дихроичное зеркало размерами зоны отображения информации (рис. 1), дихроичное зеркало также их стоимостью. Поскольку в настоящее время интенсивно исследуются разнообразные конструктивно-технологические варианты создания микродисплейной техники, дихроичное зеркало ее совершенствование происходит очень быстрыми темпами, то технические специалисты, непосредственно связанные с указанным направлением, должны своевременно дихроичное зеркало в полном обьеме получать необходимую информацию. Данный обзор, не претендуя на полноту охвата данного направления, является попыткой восполнить этот пробел. 1. Классификация дихроичное зеркало области применения микродисплеев Микродисплеями (МД) (microdisplays) принято называть микроминиатюрные устройства отображения буквенно-цифровой, графической или телевизионной информации с диагональю от 0,5 до 4,5 см, содержащих от несколько десятков или сотен тысяч до нескольких миллионов элементов отображения (пикселей). По конструкции дихроичное зеркало принципу действия МД можно условно разделить на три большие группы (рис. 2): просветные МД, формирующие изображение за счет модуляции проходящего через них света в соответствии с управляющими электрическими сигналами; отражательные МД, формирующие изображения за счет модуляции отраженного от них светового потока; светоизлучающие МД, непосредственно генерирующие видимое глазом изображение. Понятно, что изображение на МД так мало, что для практического использования оно должно быть увеличено либо с помощью специальной оптики, либо методами проекции изображения. По методу проецирования изображения микродисплеи делятся на устройства с прямой (фронтальной) дихроичное зеркало обратной проекцией изображения, дихроичное зеркало по виду отображаемой информации - на монохромные дихроичное зеркало цветные, графические дихроичное зеркало телевизионные. По способу адресации элементов отображения (пикселей) различают пассивные дихроичное зеркало активно-матричные микродисплеи. В пассивных дисплеях реализуется так называемое мультиплексное управление (импульсный режим с разделением во времени). В активно-матричных МД последовательно с каждым элементом отображения формируется двух- или трехэлектродный элемент (чаще всего диод или транзистор), выполняющий функции электронного ключа дихроичное зеркало позволяющий независимую аналоговую или цифровую адресацию каждого элемента отображения (ЭО). Например, при аналоговой адресации с более чем 256 градациями серой шкалы (полутонов) воспроизводится более 16 млн. цветовых оттенков. При 6-битовой информации на один основной цвет и 64 градациях серой шкалы отображается 262 144 цвета, дихроичное зеркало при 8-битовой дихроичное зеркало 256 градациях - 16 777 216 цветов. По разрешающей способности микродисплеи можно разделить на несколько групп (табл.2). Таблица 2. Классификация дисплеев по разрешающей способности Формат изображения Разрешение Аспектное отношение Число ЭО, тыс. QVGA 320 x 240 4 : 3 76,8 VGA 640 x 480 4 : 3 307,2 SVGA 800 x 600 4: 3 480,0 XGA 1024 x 768 4 : 3 786,4 HDTV (720p) 1280 x 720 16 : 9 921,6 SXGA 1280 x 1024 5 : 4 1310,7 UXGA 1600 x 1200 4 : 3 1920,0 HDTV (1080i,p) 1920 x 1080 16 : 9 2073,6 QXGA 2048 x 1536 4 : 3 3145,7 VXGA 2048 x 2048 1 : 1 4194,3 GXGA/QSXGA 2560 x 2048 5 : 4 5242,9 Photo CD (16 base) 3072 x 2048 3 : 2 6291,5 Photo CD (64 base) 6144 x 4098 3 : 2 25178,1 Хотя существует мнение, что чем выше разрешение дисплея, тем лучше, на самом деле, согласно прогнозам ведущих специалистов, даже в 2003 г. более 50% проекционных устройств будут использовать микродисплеи не выше XGA формата. В зависимости от архитектуры построения устройств дихроичное зеркало систем на основе МД дихроичное зеркало областей их применения можно выделить 2 большие группы, дихроичное зеркало именно, видеопроекционные устройства дихроичное зеркало системы группового типа, в которых изображение с МД методами прямой или обратной проекции переносится на экран больших размеров дихроичное зеркало считывается наблюдателем или группой наблюдателей с достаточно большого расстояния, желательного большего, чем 5-кратная высота экрана (рис. 3а, б). В виртуальных устройствах дихроичное зеркало системах персонального типа (virtual microdisplays, NTE = Near-to-the-Eye Displays) изображение МД увеличивается оптической системой дихроичное зеркало проецируется непосредственно на сетчатку глаза наблюдателя. Изображение, формируемое во втором случае, находится от глаза дальше, чем сам объект ("виртуальное" изображение) дихроичное зеркало отличается от "реального", наблюдаемого на экране монитора или телевизора (рис. 3в). Как видеопроекционные, так дихроичное зеркало виртуальные устройства дихроичное зеркало системы должны строиться с учетом особенностей восприятия изображения человеком, т.е. характеризоваться световыми (фотометрическими) параметрами, дихроичное зеркало не энергетическими, как это часто практикуется в зарубежных публикациях. Основные световые параметры - световой поток, сила света, светимость, яркость дихроичное зеркало освещенность - применяются только в видимом диапазоне спектра дихроичное зеркало учитывают различную чувствительность человеческого глаза как приемника излучения. Как известно, она максимальна в зеленой области спектра при l = 555 нм дихроичное зеркало падает практически до нуля на границах видимого диапазона при l = 380 дихроичное зеркало 780 нм. Для точечного источника света, размеры которого значительно меньше расстояния от него до точки наблюдения, световой поток Ф в люменах определяется мощностью излучения в заданном телесном угле W, измеряемом в стерадианах. Сила света I в данном направлении, измеряемая в канделах, равна отношению светового потока к телесному углу. Если источник света излучает равномерно во все стороны, то сила света определится как I = Ф / 4p. Для неточечных источников света вводятся такие параметры как светимость дихроичное зеркало яркость, которые связаны с площадью излучающей поверхности дихроичное зеркало измеряются соответственно в Лм / м2 дихроичное зеркало Кд / м2 (в зарубежных публикациях часто используют единицу измерения фут-ламберт fL, 1 fL = 3,4 Кд / м2). Для комфортного наблюдения яркость экрана должна быть в пределах 30:300 Кд/м2 для кинотеатров дихроичное зеркало офисов. Для проекционных устройств важно также знать освещенность в заданной точке экрана, которая измеряется в люксах (1 лк = 1 Лм / м2) дихроичное зеркало определяется как отношение светового потока к площади освещаемой поверхности. Хотя размерность единицы освещенности дихроичное зеркало светимости одинаковы, физическая сущность этих параметров совершенно различна. Несмотря на то, что прямых методов измерения величины светового потока на экране не существует, она может быть легко рассчитана из результатов измерения освещенности экрана, например, люксметром, помещенном вместо экрана. Признанный в настоящее время ANSI-стандарт предполагает измерение в 9 различных точках экрана дихроичное зеркало вычисление средней величины, которая, как правило, оказывается ниже, чем для одной центральной точки. Для наблюдателя важен также контраст изображения, определяемый отношением освещенности белой дихроичное зеркало черной точки. При контрасте 3 : 1 считываются цифры дихроичное зеркало буквы, контраст 10 : 1 обеспечивает комфортное считывание информации, дихроичное зеркало 100 : 1 - не требует дополнительной адаптации человеческого глаза. Как правило, контраст изображения для фронтальных проекторов значительно больше зависит от внешней засветки, чем для проекторов с обратной проекцией. Глаз человека в условиях комфортного наблюдения способен разрешать детали изображения с угловыми размерами около 1/60 градуса или 0,4 мрад. В таблице 3 приведены основные параметры изображений различного типа, наблюдаемых в нормальных условиях. Таблица 3. Основные параметры изображений разного типа Тип изображения Расстояние до объекта Размер изображения по горизонтали Разрешение Угол/элемент отобр. (мрад) Страница текста 25 см 20 см 80 линий на см 1,71 ЭЛТ монитор 50 см 25 см 0,26 мм 1,78 Проекционный экран 2,5 м 1,2 м 1024 линий 1,91 Микродисплей 25 см 10 мм 800 лин., 12 мкм 0,16 Из табл. 3 видно, что если для первых трех типов изображений угол разрешения находится в пределах 1,7:1,9 мрад, что вполне приемлемо, то в случае микродисплея изображение не "читается" дихроичное зеркало должно быть увеличено оптикой, как минимум, в 10 раз. Следует отметить, что улучшить "читаемость" за счет приближения МД к глазу не удается, т.к. минимально возможное фокусное расстояние глаза составляет порядка 25 см. Это означает, что фокальное расстояние линзовой системы 10Х, располагаемой непосредственно вблизи глаза, должно быть не менее 25 мм, дихроичное зеркало ее диаметр - не менее 20 мм. Важное значение имеет дихроичное зеркало поле зрения, т.е. угол наблюдения всего изображения по диагонали, напрямую зависящий от разрешения глаза, умноженного на количество ЭО по диагонали. Так, например, поле зрения для МД QVGA-формата (320 x 240 ЭО) составляет 13°, для МД VGA - (640 x 480 ЭО), SVGA - (800 x 600) дихроичное зеркало XGA - (1024 x 768) форматов - соответственно 26°, 34° дихроичное зеркало 43°. Слишком малое значение поля зрения означает недостаточное увеличение изображения, дихроичное зеркало слишком большое приводит к необходимости постоянного движения дихроичное зеркало перефокусировки глаза, особенно в условиях бинокулярного наблюдения. Если возможности адаптации глаза ограничены, то часть изображения, особенно по углам, будет не в фокусе, что у большинства наблюдателей вызывает симптомы усталости типа напряжения в глазах (у 7 из 10 испытуемых), потускнения картинки (у 5 испытуемых), появление головной боли (у 3 испытуемых). Кроме того, при долговременном наблюдении могут проявляться психологические эффекты, известные под названием синдрома софита (включающие в себя сонливость, повышенную возбудимость или хроническую усталость), клаустрофобию дихроичное зеркало др. Обычно приемлемым считается движение глаза в пределах 24° по вертикали дихроичное зеркало горизонтали, т.е. 34° по диагонали. На рисунке 4 как раз представлена архитектура такого виртуального МД-устройства, которая дихроичное зеркало определит его минимально возможные геометрические размеры. При необходимости подсветки микродисплеев от внешнего источника чаще всего используют оптическую схему, изображенную на рис. 5. В качестве альтернативного варианта, позволяющего обеспечить "глубину" устройства менее фокусного расстояния увеличительной оптической системы, возможно использование безаберационных конфокальных зеркал с расширенным полем зрения (рис. 6). Подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод, что расчет дихроичное зеркало изготовление оптической части виртуального МД-устройства является непростой задачей, поскольку должен быть найден компромисс между разрешением дихроичное зеркало размером МД, геометрическими размерами устройства, параметрами оптической системы с учетом особенностей восприяти я изображений человеческим глазом дихроичное зеркало др. 2. Микродисплеи просветного типа Микродисплеи просветного типа строятся на базе ЖК-микродисплеев с активной матрицей тонкопленочных транзисторов из аморфного или поликристаллического кремния, дихроичное зеркало также МОП-транзисторов, изготовленных по технологии "монокремний-на-стекле" (табл. 4). Таблица 4. Производители разнообразных типов МД просветного типа Фирма-изготовитель Тип активной матрицы МД Sharp (Japan) a-Si:H Fujitsu (Japan) a-Si:H Philips (Netherland) TFD Epson (Japan) HTPS Hitachi (Japan) HTPS Matsushita (Japan) HTPS Samsung (Korea) HTPS Sarif (USA) HTPS Sharp (Japan) HTPS (CGS) Sony (Japan) HTPS Kopin (USA) Si-on-G Canon (Japan) Si-on-G Sanyo (Japan) LTPS Здесь HTPS - High Temperature Poly Silicon; LTPS - Low Temperature Poly Silicon; Si-on-G - Silicon on Glass; TFD - Thin Film Diode. Все эти дисплеи находятся в производстве дихроичное зеркало широко применяются в проекционных устройствах. Основной проблемой при использовании просветных МД является низкая эффективность использования исходного светового потока. Большие потери света обусловлены, в основном, двумя причинами: низкой числовой апертурой ЖК МД, определяемой отношением рабочей (пропускающей) площади элемента отображения к его общей площади; использованием электрооптических эффектов, требующих применения поляроидов дихроичное зеркало матричных цветных фильтров (теоретически ЖК-ячейка с идеальным цветным фильтром пропускает только одну шестую часть падающего света - поляроиды поглощают половину, дихроичное зеркало цветные фильтры - две трети оставшегося). Решение первой проблемы достигается за счет использования ЖК МД с активной матрицей поликремниевых транзисторов вместо транзисторов на аморфном кремнии, характерезуемых значительно меньшими геометрическими размерами, высокими быстродействием дихроичное зеркало электрическими параметрами, хорошо отработанной технологией, схожей со стандартной КМОП-технологией. Наиболее совершенные ЖК МД такого класса с интегрированными драйверами имеют следующие параметры: число элементов отображения - 1440 x 1024, размер элемента отображения - 28 x 22 мкм, числовая апертура - 47,5%, диагональ - 4,6 см (1,8 дюйма). Если совсем недавно наибольшей популярностью пользовались МД с диагональю 1,3 дюйма, соответствующие 35-мм слайду дихроичное зеркало позволяющие использовать оптическую систему обычных слайд-проекторов, то в настоящее время наблюдается тенденция уменьшения их размеров до 0,9 дихроичное зеркало даже 0,7 дюймов, что выгоднее прежде всего с точки зрения выхода годных дихроичное зеркало стоимостных параметров МД. Более перспективным считается техпроцесс получения микродисплеев, разработанный недавно фирмой Sharp дихроичное зеркало использующий поликремний типа Continuous Grain Silicon с очень высокой подвижностью носителей, близкой к монокристаллическому состоянию. На основе этого материала была разработана активная матрица тонкопленочных транзисторов для МД с разрешением 1280 x 1024, размером пикселей 45 x 32 мкм при числовой апертуре 63%. Хроническим недостатком высокотемпературных HTPS-технологий считается необходимость использования дорогих кварцевых подложек. В технологии "Silicon-on-Glass", разработанной специалистами фирмы Kopin Corp.(США), сначала методом ISE (Isolated Silicon Epitaxy) на кремниевой подложке наращивают толстый слой монокремния, в котором стандартными технологическими приемами формируется высокоплотная матрица МОП-транзисторов вместе со строчными дихроичное зеркало столбцовы ми ИС драйверами. Затем этот слой отделяют от кремниевой подложки дихроичное зеркало переносят на стеклянную подложку (рис. 7). На последней стадии осуществляют сборку ЖК МД. Несмотря на то, что ISE-процесс достаточно сложен дихроичное зеркало дорог, выигрыш в повышении числовой апертуры для матриц высокого разрешения несомненен. Последняя разработка фирмы Kopin - миниатюрный АМ-модуль с диагональю 1,5 дюйма, содержащий 2560 x 2048 ЭО с интегрированными драйверами столб-цов дихроичное зеркало строк для нашлемных проекционных устройств. Уровень производства МД по данной технологии на конец 2000 г. составлял около 20 000 в месяц. Особый интерес вызывает низкотемпературная LTPS-технология, развиваемая фирмой Sanyo дихроичное зеркало позволяющая перейти от кварцевых к более дешевым стеклянным подложкам. Первый МД на основе такой технологии с диагональю 0,5 дюйма имел разрешение 521 x 218 ЭО. 3. МД отражательного типа Как правило, микродисплейные устройства такого типа содержат светомодулирующее устройство отражательного типа, выполненное по технологии LCOS (Liquid Crystal-on-Silicon, ЖК-на-кремнии) или MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems, микроэлектромеханические системы) дихроичное зеркало содержащие интегрированные на кристалле схемы адресации строк дихроичное зеркало столбцов, дихроичное зеркало также интерфейсную плату сопряжения, блок подсветки дихроичное зеркало оптическую систему. Три вида MEMS-технологий конкурируют в настоящее время: 1. DMD МД (Digital Micromirror Device, цифровые микрозеркальные приборы), разработанные фирмой Texas Instruments более 15 лет назад дихроичное зеркало представляющие собой сложную КМОП ИС со множеством микроминиатюрных зеркал, меняющих свою ориентацию в пространстве под действием электрических сигналов дихроичное зеркало таким образом способных модулировать падающий на них свет. Первые подобные МД с разрешением 1024 x 768 ЭО появились на рынке в 1998 г., в 1999 г. их разрешение увеличилось до 1280 x 1024, дихроичное зеркало в 2000 г. - до 1920 x 1080. В настоящее время это практически единственная технология, используемая в проекционных системах HDTV-формата. 2. АМА МД (Actuated Mirror Array), разработанная американской фирмой Aura Systems в начале 90-х годов дихроичное зеркало усовершенствованная корейс-кой фирмой Daewoo Electronics "под именем TMA" (Thin Film Micromirror Array). Данная технология очень похожа на предыдущую по принципу действия дихроичное зеркало архитектуре. Разница лишь в том, что для отклонения микрозеркал используют пьезоэлектрический эффект с возможностью более простого дихроичное зеркало дешевого аналогового принципа формирования градаций серой шкалы. На конференции "Asia Display-98" в Сеуле был продемонстрирован экспериментальный образец VGA-формата с микрозеркалами размером 97 x 97 мкм со световым потоком 5000 Лм. На следующий год разрешение МД было увеличено до XGA - (размер микрозеркал 49 x 49 мкм, размер МД - 2,54 дюйма) дихроичное зеркало SXGA-форматов. При этом числовая апертура составляет максимальную из опубликованных данных величину в 94%. 3. CLV МД (Grating Light Valve), изготавливаемые американской фирмой Silicon Light Machines, основаны на использовании микроминиатюрной отражательной дифракционной решетки в виде линейки параллельных резиновых полосок 100 x 3 мкм толщиной 100 нм, которые могут очень быстро, за время порядка 20 нс, изменять свое положение в пространстве под действием электростатических сил дихроичное зеркало таким образом модулировать падающий на нее свет. Для формирования изображения нужно обеспечить вертикальное сканирование. Действующая проекционная система на основе красного, синего дихроичное зеркало зеленого лазеров дихроичное зеркало 1080 полосок формирует высококачественное изображение с разрешением 1920 x 1080. LCOS микродисплеи представляют собой сверхминиатюрные активно-матричные ЖК-дисплеи отражательного типа. От обычных TFT активно-матричных дисплеев прямого видения они отличаются тем, что одна из стеклянных подложек с поляроидом заменена на кристалл из монокремния, в котором формируется матрица МОП-транзисторов, каждый из которых управляет "своим" ЭО (рис. 8). Как правило, размер ЭО составляет от 7 x 7 до 20 x 20 мкм, поэтому даже при их числе более 1 млн. МД может иметь размеры менее 0,5 дюйма по диагонали. Выбор электрооптического эффекта дихроичное зеркало ЖК-материала определяется уровнем рабочего напряжения, обеспечиваемого активной матрицей, требуемым контрастом, быстродействием, типом ориентирующего слоя дихроичное зеркало др. Возможные варианты используемых электрооптических эффектов приведены в таблице 5. Таблица 5. Особенности используемых электрооптических эффектов Электрооптический эффект Принцип действия Зависимость от длины волны света Примечание TN Изменение поляризации Ахроматическая Нормально черное, нормально белое изображение ECB Изменение поляризации Зависит Ограниченная цветопередача Birefringent mode Изменение поляризации Ахроматическая OCB, VA, FLC GH Поглощение Опр.красителем - PSCT Отражение Зависит Бистабильность, память PDLC Рассеяние Ахроматическая - Holographic PDLC Отражение Сильно зависит Объемный эффект В качестве основных рассматриваются варианты с использованием нематических дихроичное зеркало смектических ЖК, дихроичное зеркало также капсулированных полимером ЖК. Так, например, американская фирма Hana Micro-display Technologies, используя нематические ЖК, планирует увеличить производство МД до 1,5 млн. штук уже в 2001 г. Другая американская фирма Displaytech разработала дихроичное зеркало производит с 1997 г. целую серию цветных LCOS МД с диагональю до 0,5 дюйма, разрешением 256 x 256, 640 x 480, 1280 x 1024, числовой апертурой 75% дихроичное зеркало шагом ЭО менее 8 мкм на основе смектических ЖК с быстродействием менее 35 мкс. Градации серой шкалы (или полутона) в нематических МД обеспечиваются прямой модуляцией управляющего напряжения, т.к. ЖК-материал обладает пропорциональной дихроичное зеркало воспроизводимой вольт-контрастной характеристикой (ВКХ). Это означает, что каждый ЭО может адресоваться один раз в течении кадра на каждый цвет в однокристальном варианте дихроичное зеркало один раз в течение кадра - в трехкристальном. Смектические ЖК имеют ВКХ с гистерезисом, что сильно затрудняет реализацию серой шкалы и, следовательно, полноцветного изображения. Поскольку МД в этом случае должен адресоваться несколько раз в течение кадра, скорость загрузки данных дихроичное зеркало энергопотребление резко возрастают. Меняется также дихроичное зеркало архитектура активно-матричной КМОП-ячейки: от однотранзисторной типа DRAM в случае нематических МД на многотранзисторную типа SRAM для смектических МД. LCOS МД обеспечивают цветное изображение несколькими путями: В проекционных устройствах используют 3 одинаковых МД, на каждом из которых формируется красная, зеленая дихроичное зеркало синяя картинки, которые сводятся на экране с помощью специального проекционного объектива. Для выделения RGB спектральных компонент от немонохроматического источника света используются дихроичные зеркала. В проекционных устройствах используют 1 МД с матричными RGB фильтрами. В проекционных устройствах используют 1 МД дихроичное зеркало вращающиеся RGB фильтры. Более современные немеханические системы используют технологии Сolor Switch американской фирмы Color Link дихроичное зеркало ASIF (Appli-cation Specific Integrated Filter) фирмы Digi Lens. Последняя основана на использовании электрически переключаемой Брэгговской решетки, изготовленной на основе голографического PDLC-материала. В виртуальных дисплеях используется 1 МД дихроичное зеркало система RGB-светодиодов, каждый из которых последовательно освещает красную, зеленую дихроичное зеркало синюю картинки (технология FSC = Field Sequentional Color). Первый LCOS МД, появившийся в 1997 г., был изготовлен фирмой IBM дихроичное зеркало JVC. Фирма Pioneer также продемонстрировала прототип видеопроектора на основе LCOS МД, однако не сумела довести его до стадии массового производства. За прошедшие несколько лет более 30 компаний занимались разработкой данной технологии, продемонстрировав целую серию МД с разрешением от 320 x 240 до 2048 x 2048 ЭО, дихроичное зеркало также устройств дихроичное зеркало систем различного класса дихроичное зеркало назначения на их основе. Параллельно совершенствовались дихроичное зеркало удешевлялись все сопутствующие электронные дихроичное зеркало оптические компоненты, необходимые для проекционных дихроичное зеркало виртуальных устройств дихроичное зеркало систем. Следует отметить, что еще в 1990 г. нами был впервые предложен вариант использования LCOS- технологии в электрически адресуемых активно-матричных пространственно-временных модуляторах света [2], дихроичное зеркало спустя год аналогичный подход использовали разработчики фирмы Hughes (США), предложив использовать для адресации слоя ЖК активную матрицу МОП-транзисторов на кремниевой подложке [3]. Считается, что идеальным применением для LCOS-технологии являются широкоформатные (16 : 9) РС-мониторы дихроичное зеркало телевизоры с обратной проекцией изображения с диагональю 28:32 дюйма дихроичное зеркало разрешением до 2560 x 1440 (100 dpi). В ближайшей перспективе ожидается резкое увеличение спроса на цифровые телевизионные приемники стандарта HDTV (1920 x 1080 ЭО). Т.к. среднее расстояние до экрана будет составлять порядка 3 м, то при угле наблюдения 0,3 мрад минимально наблюдаемый размер ЭО составит 1 мм, что соответствует размеру экрана 58 дюйма по диагонали для формата 720 р дихроичное зеркало 87 дюймов - для формата 1080 р. Изображение с такими параметрами могут обеспечить, только проекционные системы, дихроичное зеркало это еще один дополнительный довод в пользу LCOS-технологии. Виртуальные или NTE- (Near-to-the-Eye) дисплеи персонального типа на основе LCOS МД применяются в видоискателях цифровых фотокамер дихроичное зеркало камкордеров, высокоинформативных устройствах отображения информации мобильных телефонов дихроичное зеркало беспроводных телекоммуникационных системах дихроичное зеркало др. Так как требуемый выходной поток света на порядки меньше, чем в проекционных устройствах, то вместо высокояркостных ламп можно использовать экономичные светодиодные источники света дихроичное зеркало однокристальный вариант, обеспечивая одновременно высокое разрешение, минимальные размеры, вес дихроичное зеркало энергопотребление при низкой стоимости. Несмотря на то, что конкурирующие технологии типа DMD или поликремниевых просветных МД также ориентированы на эти рынки, только LCOS МД хорошо подходят сразу для всех перечисленных применений. Наиболее наглядно это видно на примере наиболее быстроразвивающегося рынка видеопроекционной техники с прямой проекцией изображения. Так как все перечисленные виды технологий способны обеспечить требуемый уровень яркости или контраста, основное внимание стали уделять другим параметрам - массогабаритным характеристикам, возможности создания дополнительных сервисных функций и, конечно, стоимости устройства. По последнему параметру LCOS МД, безусловно, выигрывают. Кроме того, они позволяют создавать различные классы устройств на базе серии МД одного геометрического размера и, следовательно, использующих одну дихроичное зеркало ту же оптическую систему, но разного разрешения. Сравнительная оценка рассмотренных конструктивно-технологических вариантов просветных дихроичное зеркало отражательных микродисплеев может быть сделана на основе анализа данных, приведенных в таблице 6. Таблица 6. Характеристики МД Технология, Параметр К тип АМ Фирма Инф. емкость, млн. пикс. Диагональ, см Шаг пикселей, мкм Числовая апертура, % Интегра- ция ИС a-Si ТПТ 0,008 NEC 1,3 10,7 65 x 65 35 нет SiN ТПД 0,008 Philips 0,42 7,1 77 x 75 46 нет a-Si ТПТ 0,008 Honeywell 0,12 4,2 85 x 85 56 нет a-Si ТПТ, отр. 0,031 Un.Stutt gart 0,4 4,7 55 x 50 84 нет p-Si ТПТ, 0,033 Sharp 1,31 4,8 34 x 24 27 да p-Si ТПТ, 0,041 Sony 0,18 1,8 18 x 47 35 да p-Si ТПТ, 0,077 Seiko Epson 1,47 4,6 22 x 28 47 да ISE МОП 0,069 Kopin 0,31 1,9 24 x 24 40 да DMD,отр. 0,315 Texas Instruments 0,42 1,6 17 x17 91 да Чтобы сравнить различные технологические решения с точки зрения эффективности использования светового потока вводится интегральный параметр К, определяемый отношением числовой апертуры в процентах к произведению SxSy, где Sx дихроичное зеркало Sy - шаг пикселей по столбцам дихроичное зеркало строкам, соответственно. Такой параметр связывает воедино такие разнородные характеристики ЖК-дисплея, как предельно достижимая яркость дихроичное зеркало световая эффективность, сложность дихроичное зеркало стоимость оптических элементов, технологические возможности дихроичное зеркало стоимость производства активной матрицы. Результаты вычисления параметра К приведены в табл.6. Следует подчеркнуть, что при расчетах предполагалось использование одного дихроичное зеркало того же электрооптического эффекта, дихроичное зеркало при использовании поляроидных эффектов полученные цифры необходимо уменьшить в 2-3 раза, если не используются специальные оптические схемы. Видно, что в наиболее совершенных a-Si ТПТ-дисплеях величина К не превышает 0,008 для просветных ЖК МД дихроичное зеркало 0,031 для отражательных, в то время как для просветных poly-Si ТПТ-дисплеев она повышается от 0,033 до 0,077. В таблицу 6 включены два перспективных варианта, разрабатываемые американскими фирмами Kopin Corp. дихроичное зеркало Texas Instruments. Еще в 1992 г. фирма Kopin впервые продемонстировала высокоплотную АМ с полной интеграцией драйверов управления, дихроичное зеркало в 1995 г. выпустила в продажу компактный видеопроектор Pocket Pro весом всего 0,5 кг дихроичное зеркало стоимостью ниже $2000. Возможности этой технологии можно оценить по результатам разработки просветного АМ ЖК МД с рекордным разрешением (1280 x 1024 пикселя размером 24 x 24 мкм). Исследовалось также поведение тестовых элементов размером 12 x 12 мкм в матрице 256 x 256 пикселей, спроектированных по 1-мкм нормам. Числовая апертура составляла 36%. В настоящее время эта фирма достигла наибольших обьемов производства - до 200 000 микродисплеев в месяц. Наибольшее значение К достигнуто при использовании технологии DMD (Digital Micromirror Devices). На выставке SID'95 в Орландо был продемонстрирован полноцветный вариант видеопроектора формата 16 : 9 HDTV (3 канала по 2048 x 1152 пикселей) с выходным потоком 1500 Лм дихроичное зеркало контрастом 60 : 1, разработанный совместно с фирмой Sony. Таким образом, становятся очевидными преимущества использования отражательных вариантов с АМ на кремниевой подложке, в которых достигается наибольшая величина К, что означает их значительно большую эффективность. При уменьшении размеров пикселей до 10 x 10 мкм дихроичное зеркало сохранении числовой апертуры на уровне 80% (в этом случае требуется 1-мкм технология) представляется возможным увеличение К до уровня 0,5 дихроичное зеркало выше. Другим важным преимуществом использования кремниевой подложки является возможность полной интеграции высокоскоростных КМОП-драйверов дихроичное зеркало решения проблем контактирования к высокоплотной АМ с мелким шагом. 4. Светоизлучающие МД В принципе, светоизлучающие МД имеют наиболее простую структуру, поскольку не требуют внешнего источника излучения дихроичное зеркало сложной оптики (см. рис. 2), однако их низкая яркость дихроичное зеркало световая эффективность ограничивают пока области применения виртуальными устройствами. В таблице 7 приведены примеры таких МД. Таблица 7. Некоторые сведения о светоизлучающих МД Фирма-изготовитель Тип МД Применение Стадия развития Planar Systems, USA AMEL virtual production Micron, USA FED virtual pre-production eMagin/Kodak, USA OEL/x-Si virtual pre-production DRL, USA VF on Si virtual R&D Ise, Japan VF on Si virtual R&D IBM, USA OEL virtual R&D Sanyo/Kodak, Japan OEL/LTPS virtual pre-production В активно-матричных электролюминесцентных МД фирмы Planar Systems используется тонкопленочная технология для последовательного нанесения металлических дихроичное зеркало диэлектрических слоев, дихроичное зеркало также слоев люминофоров в сочетании с АМ от фирмы Kopin. Были продемонстрированы образцы МД с диагональю 0,7 дюйма дихроичное зеркало разрешением 640 x 480 дихроичное зеркало 1280 x 1024 ЭО. Основные их недостатки связаны с высокими рабочими напряжениями (до 80 В АС) дихроичное зеркало необходимостью изоляции высоковольтных сигналов от невыбранных ЭО дихроичное зеркало логики, дихроичное зеркало также низкой эффективностью синих люминофоров и, следовательно, проблемами при формировании полноцветного изображения. FED МД - это вакуумные приборы, содержащие матрицу эмиттеров электронов (холодных катодов), которые ускоряются по направлению к стеклянной подложке с нанесенными на нее люминофорами дихроичное зеркало вызывают их свечение. VF МД также используют вакуумированный объем дихроичное зеркало катодолюминесценцию под действием электронного пучка. Одно из преимуществ таких приборов связано с использованием катодолюминесценции - одного из наиболее эффективных на сегодня способов преобразования электрической энергии в световую в видимом диапазоне. Кроме того, обеспечиваются широкий диапазон рабочих температур, большая яркость свечения, широкие углы обзора, высокое быстродействие дихроичное зеркало аналоговая серая шкала, т.е. полная гамма цветов. Наибольшую перспективу имеют, по нашему мнению, АМ OEL МД ввиду их низковольтности дихроичное зеркало малого энергопотребления, простой технологии дихроичное зеркало потенциальной дешевизны. Так, например, фирма eMagin продемонстрировала недавно полноцветный АМ МД с разрешением 852 x 600 дихроичное зеркало диагональю 15,6 мм (0,61 дюйма) дихроичное зеркало яркостью более 100 Кд/м2, дихроичное зеркало японская фирма SEL - 6-битовый МД VGA-формата, управляемого активной матрицей поликремниевых транзисторов. Литература Обзор фирмы Display Search (США), ноябрь, 2000 г. Смирнов А.Г., Беляев С.В., Электрически управляемые ЖК ПВМС с активной адресацией. "Оптико-механическая промышленность", №5, 1990, с. 38-41 S.E.Sield et al., LC application and uses,1991, v. 1, p. 437 Окончание - в ЭК № 3, 2001 г. В следующем номере журнала мы расскажем Вам, уважаемый читатель, об устройствах на основе микродисплеев - проекционных дихроичное зеркало виртуальных. Электронные компоненты, 2001, №2. Hавеpх Вам интеpесен данный матеpиал? Да Частично Hет Комментаpий: Архив: «ЭК», «ЖЭР», «ПЭ», «РЭТ». Поиск в аpхиве: Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу. разделы многотарифные электросчетчик кпк опт флюрисцентная краска холодный зеркало этикетировочные машина электроинструмент метабо телефонный анкетирование переводческий бюро продажа кофе выставочный витрина кайт восстановление файл решетка протеин пвс регестрация пбоюл измеритель rlc стальной топкий spartherm рак пищевод рак простата кассовый машина перевод денег прайс эфирный антенна lucent definity внешний антенна электропечь dimplex model elba лечение головокружение корпоративный обслуживание рассылка туба машина охота зверь бахила оптом измеритель освещенность купить нипель трансперсональный психология поставка тройник международный конкурс арманьяк доставка protherm иномарка кпк опт стопный пластырь изготовление презентация волосовский доломит переработка резина измеритель освещенность купить джойстик выделенка мва инерта краска аэробика видеосъемка тонирование стекла билет цдкж акриловый вкладыш басейны intex басейны intex басейны intex северский доломит 8800 gold edition конвейер шнековый беседка прогрессирующий близорукость пионовая беседка басейны intex колодец канализационный пластиковый флагшток банерного флаг длинный нард корпаративные вечеринка базовый шпатлевка электрокамин dimplex model silver (sp4) лидо пекарня аденома предстательный железа trinity hi-fi проведение лотерея холодильник дешево trinity hi-fi подшипниковый узел нейминг купить аудиоплееры меховой холодильник эфирный антенна locus маркировочная краска черный кофе проведение лотерея рак щитовидный железа mobilux барбекю купить угольник сбор д/полоскания горло зубной боль кэрролл дж. страна смеха детский гинеколог кострома жилье степ-аэробика нард онлайн кулер детский гинеколог слюдопластовые втулка contiwinterviking купить холодильник уценка зеркало babyliss французский вина сухой мороженый красный площадь собор банковский сейфовые ячейка 5004.14 (крышка) тройник охота гончий кислородный концентратор экг 4у лидо пекарня измеритель петля фаза нуль рукавица рукавица рукавица рукавица рукавица рукавица рукавица рукавица рукавица пвс клеить 88 люкс dvd-box охота быкова светоотражающий краска купить угольник перех химчистка доставка прайс зеркало враждебный поглощение кислород электросчетчик гамма виные холодильник neri karra кожгалантерея внутренний перегородка купить k800i ферромолибден апгрейд обезьяна метробонд эксимер лазер конвейер антиобледенительные система холодильник бош тонирование стеклопакетов sharp ar-5415 изготовление пленка кофе колониальный товар 5004.10 (крышка) выставочный витрина цвет dufour дулевский фарфор кулер регулируемый охота зверь hi-fi флаг заказ mobilux искать фотограф лечение щитовидный железа рак пищевод антенна акустомагнитные kiev apartaments service швейцария культура внешний антенна 8800 gold edition надпись кружок ubiquam подготовка ielts вкус цвет зеркало вагинальный kiev apartments service басейны intex автоподъемник холодный штамповка залог кострома прибор крыса доставка санкт асбест а7-450 госпиталь мэш ваза 2111 подбор контрацепция кпк опт обзвон эфирный антенна funke сервис альфа лаваль электропечь dimplex model amesbury срезанный цвет профиль salamander оповещение вымпел дружкова кружка растворитель 646 врач-гинеколог позитивный психология телевизионный антенна 5440.16 (крышка) устройство плавный пуск мурано книга кремль газонокосилка stiga купить конденсатоотвод гайковерт ротационный rvg перевод испанский дихроичное зеркало