3.2. Дисплеи с автоэлектронной эмиссией
Принцип действия ЭЛТ, описанный выше, основан на явлении эмиссии. В настоящее время разрабатывается целый ряд иных эмиссионных технологий, к числу которых относится технология, основанная на явлении автоэлектронной эмиссии.
Принципы действия дисплея с автоэлектрониой эмиссией (FED — field-emission display) и ЭЛТ похожи — слой люминофора испускает свет при бомбардировке его потоком электронов. Их различие заключается в том, что вместо трех электронных пушек (для монохромных дисплеев — одной), используемых в ЭЛТ, и последовательного сканирования всего экрана электронными лучами (лучом) в дисплеях с автоэлектронной эмиссией позади каждого субпиксела (пиксела) находятся тысячи мельчайших источников эмиссии электронов. Корпус субпиксела (пиксела) имеет толщину в несколько миллимет ров. В результате из таких субпикселов (пикселов) формируется цифровая панель с непосредственным управлением каждого субпиксела (пиксела), как и в случае активной матрицы (ЖК-дисплеи или отображающие устройства на основе органических светодиодов, п. 3.3,3.4), но свет испускается люминофором в каждом отдельном пикселе, как в ЭЛТ.
Строение и принцип действия субпиксела (пиксела) дисплея с авто-электронной эмиссией показаны на рис. 3.3. На катоде сформирован слой из углеродных нанотрубок, ориентированных перпендикулярно аноду. Если на электроды подать напряжение соответствующей полярности, нанотрубка заряжается отрицательно.
Рис. 3.3. Схема субпиксела дисплея с автоэлектронной эмиссией из нанотрубок: 1 — катод, 2 — нанотрубки, 3 — пучок электронов, 4 — анод (алюминиевая фольга), 5 — люминофор, 6 — свет
При этомлинии электри-ческого поля вблизи заряженной нанотрубки искривляются, и в окрестности острия нанотрубки напряженность поля становится очень значительной, причем тем больше, чем тоньше нанагрубка. Такое локальное поле может вырывать электроны из нанотрубки. Под действием внешнего поля летящие электроны формируются в пучок. Этот эффект и называют автоэлектронной (электростатической) эмиссией.
Чтобы с помощью автоэлектронной эмиссии получить изображение, на анод наносят люминофор. Электронный пучок возбуждает молекулы люминофора, которые затем переходят в основное состояние с испусканием фотонов. Например, при использовании в качестве люминофора сульфида цинка с добавками меди и алюминия наблюдается зеленое свечение, а при добавлении серебра—синее. Красный цвет излучения получают, например, с помощью легированного европием оксида иттрия. Интенсивность потока электронов определяет яркость свечения субпиксела (пиксела).
Экраны с атоэлектронной эмиссией обладают рядом преимуществ перед отображающими устройствами других типов. Они имеют малую глубину (толщину), низкое энергопотребление, обладают длительным ресурсом работы (до 10 000 ч), являются практически безынерционными, характеризуются широкими углами обзора, высокими значениями контрастности (20 000:1), точностью цветопередачи, а частота развертки может достигать самого высокого на данный момент значения 240 Гц.
Поскольку на каждый субпиксел (пиксел) в РЕЭ-матрице приходится до нескольких тысяч наноизлучателей, выход из строя даже 20 % из них мало повлияет на его свечение(практически исключается появление «мертвых» пикселов). Это означает, что технология автоэлектронной эмиссии обеспечивает высокую надежность работы дисялея."." .„"~— На сегодня коммерческий выпуск дисплеев с автоэлектрониой эмиссией не реализован. Изготовлены и представлены на выставках опытные партии монохромных (компания PixTech) и цветных (Field Emission Technologies, дочерн. Sony) дисплеев. Компания Field Emission Technologies планировала в 2009 году начать выпуск профессиональных мониторов на основе автоэлектронной эмиссии с размерами экранов вплоть до 32 дюймов.