موضوع مقاله: نمایشگر تابش‌دهنده الکترون رسانایی سطحی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # نمایشگر تابش‌دهنده الکترون رسانایی سطحی | مقدمه: SEDها از تابشگرهای الکترونی در مقیاس نانوسکوپی برای انرژی دادن به فسفر‌های رنگی و تولید تصویر استفاده می‌کنند. | ## بخش 1: نمایشگر تابش‌دهنده الکترون رسانایی سطحی | در یک مفهوم کلی، یک SED از ماتریسی از لوله‌های پرتوی کاتدی کوچک تشکیل شده‌است که هر «لوله» یک زیرپیکسل منفرد را روی صفحه تشکیل می‌دهد که در سه گروه برای تشکیل پیکسل‌های قرمز-سبز-آبی (RGB) گروه‌بندی می‌شود. SEDها مزایای CRT‌ها، یعنی نسبت کنتراست بالا، زاویه دید وسیع و زمان پاسخ دهی بسیار سریع را با مزایای بسته‌بندی LCD و سایر نمایشگرهای صفحه تخت ترکیب می‌کنند. آن‌ها همچنین انرژی بسیار کمتری نسبت به تلویزیون‌های LCD با همان اندازه مصرف می‌کنند. پس از زمان و تلاش بسیار در اوایل و اواسط دهه ۲۰۰۰، تلاش‌های SED در سال ۲۰۰۹ به پایان رسید زیرا LCD به فناوری غالب تبدیل شد. شرح یک لوله پرتو کاتدی معمولی (CRT) توسط یک تفنگ الکترونی، به‌طور کلی یک لوله خلاء با انتهای باز، تغذیه می‌شود. در یک انتهای تفنگ، الکترون‌ها با جوشاندن آن‌ها از یک رشته فلزی تولید می‌شوند که به جریان‌های نسبتاً بالایی نیاز دارند و بخش زیادی از توان CRT را مصرف می‌کنند. سپس الکترون‌ها شتاب می‌گیرند و در یک پرتو متحرک سریع متمرکز می‌شوند و به سمت جلو به سمت صفحه جریان می‌یابند. الکترومغناطیس‌هایی که انتهای تفنگ لوله را احاطه کرده‌اند برای هدایت پرتو در حین حرکت به سمت جلو استفاده می‌شوند و به پرتو اجازه می‌دهند تا در سراسر صفحه اسکن شود تا یک نمایشگر دو بعدی تولید شود. هنگامی که الکترون‌های با حرکت سریع با فسفر به پشت صفحه برخورد می‌کنند، نور تولید می‌شود. تصاویر رنگی با رنگ آمیزی روی صفحه نمایش با لکه‌ها یا راه راه‌هایی از سه فسفر رنگی، یکی برای قرمز، سبز و آبی (RGB) تولید می‌شود. هنگامی که از فاصله دور مشاهده می‌شود، نقاطی که به عنوان «پیکسل‌های فرعی» شناخته می‌شوند، در چشم با هم ترکیب می‌شوند و یک عنصر تصویری به نام پیکسل را تولید می‌کنند. SED تک تفنگ یک CRT معمولی را با شبکه ای از منتشرکننده‌های نانوسکوپی، یکی برای هر زیرپیکسل نمایشگر، جایگزین می‌کند. دستگاه امیتر از یک شکاف نازک تشکیل شده‌است که الکترون‌ها در هنگام تغذیه با گرادیان‌های ولتاژ بالا از آن می‌پرند. با توجه به اندازه نانوسکوپی شکاف‌ها، میدان مورد نیاز می‌تواند با پتانسیلی در حد ده‌ها ولت مطابقت داشته باشد. تعداد کمی (حدود ۳ درصد) از الکترون‌ها، با مواد شکافی در سمت دور برخورد می‌کنند و به بیرون از سطح امیتر پراکنده می‌شوند. میدان دوم که به صورت خارجی اعمال می‌شود، این الکترون‌های پراکنده را به سمت صفحه شتاب می‌دهد. تولید این میدان به پتانسیل کیلوولت نیاز دارد، اما یک میدان ثابت است که نیازی به سوئیچینگ ندارد، بنابراین وسایل الکترونیکی که آن را تولید می‌کنند بسیار ساده هستند. هر ساطع کننده در پشت یک نقطه فسفر رنگی قرار می‌گیرد و الکترون‌های شتاب دار به نقطه برخورد می‌کنند و باعث تابش نوری مشابه یک CRT معمولی می‌شوند. چون هر نقطه روی صفحه توسط یک فرستنده روشن می‌شود، درنتیجه نیازی به هدایت یا هدایت پرتو مانند یک CRT وجود ندارد. اثر تونل‌زنی کوانتومی که الکترون‌ها را در سراسر شکاف‌ها ساطع می‌کند، بسیار غیرخطی است و فرایند انتشار تمایل به روشن یا خاموش شدن به‌طور کامل را دارد. این امکان انتخاب امیترهای خاص را با روشن کردن یک ردیف افقی روی صفحه نمایش و سپس برق رسانی به تمام ستون‌های عمودی مورد نیاز به‌طور همزمان فراهم می‌کند و در نتیجه امیترهای انتخاب شده را تغذیه می‌کند. نیمی از توان دریافتی توسط بقیه قطره چکان‌های روی ردیف بسیار کم است، حتی زمانی که با نشت ولتاژ از قطره چکان‌های فعال کنار آنها ترکیب شود. این اجازه می‌دهد تا نمایشگرهای SED بدون ماتریس فعال از ترانزیستورهای لایه نازک که LCD و نمایشگرهای مشابه برای انتخاب دقیق هر پیکسل فرعی به آن نیاز دارند، کار کنند و پیچیدگی آرایه امیتر را بیشتر کاهش می‌دهد. با این حال، این به معنای ایناست که نمی‌توان از تغییرات ولتاژ برای کنترل روشنایی پیکسل‌های حاصل استفاده کرد. در عوض، ساطع کننده‌ها به سرعت با استفاده از مدولاسیون عرض پالس به سرعت روشن و خاموش می‌شوند، به طوری که روشنایی کل یک نقطه را در هر زمان مشخص می‌توان کنترل کرد.Closer صفحه نمایش SED از دو ورقه شیشه ای تشکیل شده‌است. این دو ورق شیشه ای با فاصله چند میلی‌متری از هم جدا شده‌اند، لایه پشتی از قطره چکان‌ها و قسمت جلویی فسفر را پشتیبانی می‌کند. فسفرها با استفاده از انواع سیلک‌اسکرین یا فناوریهای مشابه روی صفحه رنگ می‌شوند و سپس توسط یک لایه نازک آلومینیومی پوشانده می‌شوند تا صفحه نمایش به‌طور مشهودی مات شود و یک مسیر برگشت الکتریکی برای الکترون‌ها بعد از برخورد با صفحه نمایش فراهم شود. | ## بخش 2: نمایشگر تابش‌دهنده الکترون رسانایی سطحی | در SED، این لایه همچنین به عنوان الکترود جلویی عمل می‌کند که الکترون‌ها را به سمت صفحه شتاب می‌دهد، که در یک ولتاژ بالا ثابت نسبت به شبکه سوئیچینگ نگه داشته می‌شود. همان‌طور که در مورد CRTهای مدرن وجود دارد، قبل از رنگ آمیزی فسفر روی شیشه، یک ماسک تیره روی شیشه اعمال می‌شود تا رنگ خاکستری زغالی تیره به صفحه نمایش داده شود و نسبت کنتراست بهبود یابد. ابتدا یک ماتریس از سیم‌های نقره ای روی صفحه چاپ می‌شود تا ردیف‌ها یا ستون‌ها را تشکیل دهد، یک عایق اضافه می‌شود و سپس ستون‌ها یا ردیف‌ها در بالای آن قرار می‌گیرند. الکترودها به این آرایه اضافه می‌شوند که معمولاً از پلاتین استفاده می‌کنند و فاصله ای حدود ۶۰ میکرومتر بین ستون‌ها باقی می‌گذارند. سپس، پدهای مربعی از اکسید پالادیوم (PdO)با ضخامت تنها ۲۰ نانومتر در شکاف بین الکترودها قرار می‌گیرند و برای تأمین برق به آنها متصل می‌شوند. یک شکاف کوچک در وسط پد با ضربان دادن مکرر جریان‌های بالا از طریق آنها بریده می‌شود. عرض شکاف باید به شدت کنترل شود تا به درستی کار کند، و کنترل این در عمل دشوار است. پدها با شکاف بسیار بزرگ‌تری بین آنها قرار می‌گیرند، به اندازه ۵۰ نانومتر، که به آنها اجازه می‌دهد مستقیماً با استفاده از فناوری اقتباس شده از چاپگرهای جوهرافشان اضافه شوند. سپس کل صفحه در یک گاز آلی قرار می‌گیرد و پالس‌های الکتریسیته از طریق پدها ارسال می‌شود. کربن موجود در گاز به لبه‌های شکاف در مربع‌های PdO کشیده می‌شود و لایه‌های نازکی را تشکیل می‌دهد که به صورت عمودی از بالای شکاف‌ها امتداد می‌یابند و با زاویه کمی به سمت یکدیگر رشد می‌کنند. اگر شکاف خیلی کوچک شود، پالس‌ها کربن را فرسایش می‌دهند، بنابراین می‌توان عرض شکاف را کنترل کرد تا یک شکاف به نسبت ثابت ۵ نانومتری بین آن‌ها ایجاد شود. از آنجایی که بخاطر فشار اتمسفر اطراف، صفحه نمایش برای کار کردن باید در خلاء نگه داشته شود، نیروی داخلی زیادی روی سطوح شیشه ای وارد می‌شود. از طرفی قطره چکان‌ها که در ستون‌های عمودی قرار می‌گیرند، فضایی بین هر ستون هست که در آن فسفر وجود ندارد، معمولاً بالای خطوط برق ستون. SEDها از این فضا برای قرار دادن ورقه‌ها یا میله‌های نازک در بالای هادی‌ها استفاده می‌کنند که دو سطح شیشه را از هم دور نگه می‌دارد. یک سری از اینها که برای تقویت صفحه نمایش در تمام سطح آن استفاده می‌شود منجر به کاهش استحکام مورد نیاز خود شیشه می‌شود.Closer CRT جایی برای تقویت‌کننده‌های مشابه ندارد، بنابراین شیشهٔ صفحه جلویی باید به اندازه‌ای ضخیم باشد که تمام فشار را تحمل کند. مقایسه فناوری اصلی تلویزیون با صفحه نمایش بزرگ که در دهه ۲۰۰۰ به کار گرفته شد، تلویزیون‌های نمایشگر کریستال مایع است. LCDها به‌طور مستقیم نور تولید نمی‌کنند و باید با استفاده از لامپ‌های فلورسنت کاتد سرد (CCFL) یا LEDهای پرقدرت نور پس زمینه داشته باشند. سپس از لایه LCD عبور می‌کند، که به‌طور انتخابی خروجی را برای هر زیر پیکسل کاهش می‌دهد. در جلوی شاترهای LCD، فیلترهای رنگی کوچکی وجود دارد که برای هر زیرپیکسل RGB یکی است. از آنجایی که فیلترهای رنگی تمام نور سفید را به جز یک نوار باریک قطع می‌کنند، مقدار نوری که به بیننده می‌رسد همیشه کمتر از ۱/۳ چیزی است که از پلاریزه کننده باقی مانده‌است. پاسخ کمابیش خطی است، بنابراین حتی مقدار کمی از قدرت نشتی که به شاترهای اطراف می‌رسد باعث تار شدن تصویر می‌شود. برای خنثی کردن این اثر و بهبود سرعت سوئیچینگ، LCDها از آدرس دهی ماتریس فعال ترانزیستورهای لایه نازک شفاف برای تعویض مستقیم هر شاتر استفاده می‌کنند. شاترها بی نقص نیستند و اجازه می‌دهند نور از طریق آن نشت کند، که روشنایی نسبی و طیف رنگ را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، استفاده از یک پلاریزه برای ایجاد شاتر، زوایای دید را در جایی که تجربه نسبت کنتراست غیرقابل تشخیص بصری ممکن است داشته باشید، محدود می‌کند. مهمتر از همه، فرایند تعویض مقداری زمان می‌برد، در حد میلی ثانیه، که موجب تار شدن صحنه‌های متحرک سریع می‌شود. سرمایه‌گذاری هنگفت در فرایند تولید ال سی دی بیشتر این مسائل را برطرف کرده‌است، اما هیچ راه حلی که مبتنی بر LCD است قادر به غلبه بر همه مسائل فوق‌الذکر نیست. صحنه‌ها فقط روی پیکسل‌هایی روشن می‌شوند که به آن نیاز دارند و فقط به میزان روشنایی که نیاز دارند. | ## بخش 3: نمایشگر تابش‌دهنده الکترون رسانایی سطحی | SEDها همچنین از نظر کلی پیچیدگی کمتری دارند – آنها فاقد لایه ماتریس فعال، بخش نور پس زمینه، فیلترهای رنگی و تجهیزات الکترونیکی راننده هستند که برای معایب مختلف در فرایند شاتر ال سی دی تنظیم می‌شود. با وجود داشتن دو لایه شیشه ای به جای یک لایه در یک LCD معمولی، این کاهش پیچیدگی کلی باعث می‌شود SEDها از نظر وزن و اندازه مشابه LCDها باشند. سونی زمان پاسخگویی آن‌ها را نقل نمی‌کند، اما ۴ میلی ثانیه برای مجموعه‌های بزرگ‌تر رایج است، اگرچه این یک اندازه‌گیری پویا است که فقط برای انتقال‌های خاص کار می‌کند. SEDها بسیار نزدیک به نمایشگر انتشار میدان (FED) هستند و فقط در جزئیات امیتر متفاوت هستند. FEDها از نقاط کوچک حاوی صدها نانولوله کربنی استفاده می‌کنند که نوک‌های تیز آنها وقتی در یک میدان الکتریکی قوی قرار می‌گیرند، الکترون می‌دهند. FEDها از فرسایش قطره چکان‌ها رنج می‌برند و برای کار کردن به خلاء بسیار بالایی نیاز دارند. از آنجایی که هر زیرپیکسل صدها امیتر دارد، امیترهای «مرده» را می‌توان با اعمال قدرت کمی بیشتر به امیترهای فعال تصحیح کرد. در طول معرفی صفحه تخت، چندین فناوری دیگر برای پذیرش بازار با LCD و PDP رقابت می‌کردند. همه اینها مزایای استفاده از انرژی کم، نسبت کنتراست عالی و طیف رنگی، زمان پاسخگویی سریع و زوایای قابل مشاهده گسترده را دارند. نمونه‌هایی از سیستم‌های با اندازه محدود، معمولاً ۱۳ اینچ برای چندین سال نشان داده شده‌اند و برای فروش محدود در دسترس هستند، اما تولید در مقیاس وسیع روی هیچ‌یک از این جایگزین‌ها آغاز نشده‌است. در آن زمان تعدادی از فناوری‌های صفحه تخت در مراحل اولیه توسعه وجود داشت، و تنها فناوری نزدیک به تجاری سازی، پنل صفحه نمایش پلاسما (PDP) بود که دارای معایب متعددی ازجمله هزینه ساخت و مصرف انرژی در میان آن‌ها، بود. در سال ۲۰۰۴ کانن قراردادی را با توشیبا برای ایجاد یک سرمایه‌گذاری مشترک برای ادامه توسعه فناوری SED امضا کرد و "SED Ltd" را تشکیل داد. توشیبا فناوری جدیدی را برای الگوبرداری از رساناهای زیر انتشار دهنده‌ها با استفاده از فناوری‌های اقتباس شده از چاپگرهای جوهر افشان معرفی کرد. هر دو کانن و توشیبا در سال ۲۰۰۶ نمونه اولیه واحدهای خود را در نمایشگاه‌های تجاری به نمایش گذاشتند که شامل واحدهای ۵۵ و ۳۶ اینچی از Canon و یک واحد ۴۲ اینچی از توشیبا بود.. این امر پس از توافق مشترک به سال ۲۰۰۵ و سپس پس از اولین نمایش در نمایشگاه CES و سایر نمایشگاه‌ها در سال ۲۰۰۷ به عقب افتاد. در اکتبر ۲۰۰۶، رئیس توشیبا اعلام کرد که این شرکت قصد دارد تولید کامل تلویزیون‌های ۵۵ اینچی SED را در ژوئیه ۲۰۰۷ در مرکز تولید حجمی SED خود در هیمهجی، آغاز کند. در دسامبر ۲۰۰۶، آتسوتوشی نیشیدا، رئیس و مدیر اجرایی توشیبا، گفت که توشیبا در مسیر تولید انبوه تلویزیون‌های SED با همکاری کانن تا سال ۲۰۰۸ است. او گفت که این شرکت قصد دارد تولید با خروجی کوچک را در پاییز ۲۰۰۷ آغاز کند، اما آنها انتظار ندارند نمایشگرهای SED به یک کالا تبدیل شوند و به دلیل قیمت بالای مورد انتظار آن، این فناوری را به بازار مصرف عرضه نخواهند کرد. آنها مجوز دائمی فناوری پوشش مورد استفاده در ساختار امیتر مبتنی بر کربن جدیدتر خود را به کانن فروخته بودند. , 12 January 2007 آنها همچنین شروع به کار مجدد با ثبت اختراع RE40,062 خود کردند تا هر یک از فناوری‌های کاربردی نانوتک را از سیستم خود حذف کنند. پتنت اصلاح شده در ۱۲ فوریه ۲۰۰۸ صادر شد.RE40,062 در ۲۲ فوریه ۲۰۰۷، دادگاه منطقه ای ایالات متحده برای ناحیه غربی تگزاس، منطقه ای که به‌طور گسترده به دلیل توافق با دارندگان حق ثبت اختراع در پرونده‌های مالکیت معنوی شناخته شده‌است، در یک قضاوت خلاصه حکم داد که کانن با تشکیل یک سرمایه‌گذاری تلویزیونی مشترک با توشیبا، توافق خود را نقض کرده‌است. با این حال، در ۲ مه ۲۰۰۷، هیئت منصفه حکم داد که هیچ خسارت اضافی بیش از هزینه ۵٫۵ میلیون دلاری برای قرارداد اصلی مجوز وجود ندارد. در ۲۵ ژوئیه ۲۰۰۸، دادگاه تجدیدنظر ایالات متحده برای حوزه پنجم تصمیم دادگاه بدوی را لغو کرد و مقرر کرد که مجوز غیر انحصاری «غیرقابل فسخ و دائمی» کانن همچنان قابل اجرا باشد و SED شرکت فرعی بازسازی شده کانن را پوشش دهد. با این حال، منبعی در کانن در نمایشگاه به من گفت که SED هنوز به عنوان یک فناوری مانیتور حرفه ای زنده است. را که در حال توسعه فناوری SED بود، منحل کند، با اشاره به مشکلاتی که برای تضمین سودآوری مناسب وجود داشت و به‌طور مؤثر به امید روزی برای دیدن تلویزیون‌های SED در خانه یا اتاق یا اتاق نشیمن پایان داد. | ## جمع‌بندی | خواندن بیشتر "تأمین مالی برای فناوری ال ای دی ارگانیک، اختلافات مربوط به اختراع، و موارد دیگر"، نیچر فوتونیک، جلد ۱ شماره 5 (2007)، صفحه.