Плоский дисплей с самосканирующей разверткой. Реферат

PCT/EA02/0008 “SELF SCANNING FLAT DISPLAY” (20 claims),

Евразийский патент № 000.

Плоский дисплей с самосканирующей разверткой

Реферат

Предложена плоский двухкоординатный дисплей с самосканирующей разверткой содержащий светоактивную матрицу в виде набора периодических строк, состоящую из светоотражающих или светопропускающих или светоизлучающих элементов, которые управляются током, или зарядом, генерируемых устройством растровой развертки. В нем устройство развертки выполнено в виде наноструктурированного активного материала, в котором возбуждается и распространяется незатухающая бегущая электронная волна – солитон, которая управляет светоактивной матрицей.

Наноструктурированный материал состоит из кластеров с туннельно прозрачными оболочками. Кластеры имеют такие размеры, при которых проявляются резонансные свойства электрона. Этот размер определяется кольцевым радиусом волны электрона . Размер кластера задается в пределах от r0 до 4r0, т. е.

7.2517нм < r < 29.0068нм,

причем толщина туннельно прозрачного промежутка не превышает r0=7.2517нм.

Область техники

Изобретение относится к области электроники и информатики и может быть использовано в производстве цветных дисплеев для компьютеров и телевизоров с площадью экрана до 1 м2, а также всевозможных информационных системах с площадью, значительно превышающей 1м2.

Уровень техники.

Основной проблемой развития бытовых и промышленных технологий - телевизоров высокой четкости /High Definition Television/ (HDTV), персональных компьютеров, электронной бумаги (EP) - является создание качественных широкоформатных плоских цветных дисплеев /Flat Panel Display/ (FPD), на которые уже сейчас приходится более половины общей себестоимости изделий.




В настоящее время основными видами плоских дисплеев являются цветные и черно-белые жидкокристаллические дисплеи /Liquid Crystal Display/ (LCD) и широкоформатные цветные плазменные панели /Plasma Display Panel/ (PDP). Однако основными недостатками LCD являются их небольшие размеры, сильная зависимость от угла обзора и сложное управление. PDP имеют свои недостатки - высокая потребляемая мощность на единицу площади, сложная матричная высоковольтная управляющая электроника, высокое электромагнитное излучение. У обоих этих дисплеев есть общий недостаток - высокая стоимость, что пока не позволяет их массовое использование в телевизорах вместо катодно-лучевой трубки /Cathode Ray Tube/ (CRT).

Конкурирующие технологии, такие как холодно-эмиссионные /Field Emission Display/ (FED), электролюминесцентные /Electro-Luminescent Display/ (ELD) и светодиодные /Light Emitting Diode/ (LED) панели пока не вышли на промышленный уровень [1].

В последнее время большие надежды возлагаются на полимерные материалы для FPD. Предполагается, что можно будет создать дешевые гибкие пластмассовые светодиодные панели больших форматов на органических материалах типа PPV, DPVBi и аналогичных. Также, большие работы проводятся для создания LCD на полимерной основе. Однако, для массового производства они еще не пригодны [1].

Наряду с вышеуказанными технологиями в последние годы разработана K. R. Shoulders принципиально новая технология создания дисплеев на основе электронных кластеров (EC) [2]. Например, по этой технологии разработан дисплей с разрешением 2000´2000 точек /pixel/ RGB (Red, Green, Blue) с матричным управлением. Эта технология позволяет обойти принципиальные недостатки известных FED и PDP технологий и получить FPD с высоким коэффициентом преобразования электрической энергии в световую на площади до 1 м2 при толщине до 1 см.




Дисплеи промежуточных размеров могут выполняться на магнитных или электростатических шариках, у которых раскрашено одно полушарие. Их обычно применяют для создания статического изображения, так называемой электронной бумаги (ЕР).

У сферических частиц имеются две области: отражающая и черная. Эти шарики поворачиваются в магнитном или электростатическом поле, создаваемом двумя проводниками с матричной x-y-адресацией. Серая шкала задается степенью поворота шариков. После снятия поля шарики неопределенно долгое время сохраняют свою последнюю ориентацию. Время включения составляет около 30 мс. Мощность рассеяния предполагается малой. Эта технология в будущем может оказаться весьма перспективной для создания электронных журналов. Но она малоперспективна для PC и TV из-за матричной системы управления разверткой и низкого быстродействия.

Все существующие дисплеи делятся на два класса: излучающие свет и управляющие внешним светом. Последние делятся на светоотражающие, светопропускающие и светопоглощающие.

Важным фактором, влияющем на утомляемость пользователя, является мерцание дисплея со стандартной частотой развертки кадров 50 Гц или 60 Гц. Такая частота мерцания не видна глазом, но синхронизирует a-ритмы головного мозга человека и втягивает в ритм, несвойственный мозгу. В этом случае также резко увеличивается утомляемость пользователя. Выходом из этого положения является увеличение быстродействия дисплеев и, соответственно, увеличение частоты кадров более 75 Гц [1].

Также необходимо учитывать утомляемость пользователя за счет электромагнитного излучения дисплея. Однако, при длительном облучении этот фактор негативным образом сказывается на общем здоровье человека.




На технико-экономические показатели дисплея огромное влияние оказывают способы формирования изображения – адресация. Существует два основных способа адресации: на основе подвижного источника излучения (драйвера) и неподвижного источника. В первом случае излучение формируется ограниченным количеством драйверов 1-3, осуществляющих последовательную развертку кадра по x-y координатам из перпендикулярной к ним z координаты, аналогично как в CRT.

Во втором случае источники излучения формируются с помощью ортогональной матрицы непосредственно в точках пересечения электродов по x-y координатам и сканируются путем соответственного переключения большого количества шин управления. В этом случае количество шин управления пропорционально корню квадратному из числа точек разложения изображения, то есть порядка 2 тысяч и выше.

Существует и комбинированный вариант развертки, где движение драйвера происходит вдоль поверхности экрана с помощью небольшого числа специальных управляющих электродов. С точки зрения управления такой вариант является наиболее экономичным способом адресации. Однако, таким способом удается получить изображение только в специальных плазменных дисплеях за счет осуществления автосканирования /Self-Scan/ (SS) газового разряда вдоль строк. В этом случае отпадает необходимость использования большого количества мощных высоковольтных управляющих по шинам x-y элементов. Это значительно упрощает схему управления и одновременно резко уменьшает энергопотребление и электромагнитное излучение дисплея.




Несмотря на то, что этот комбинированный вариант является весьма перспективным, применить его для других видов дисплеев до настоящего времени не удавалось.

Из приведенного анализа следует, что продолжает оставаться весьма актуальной разработка дешевых плоских дисплеев большого формата с низким уровнем электромагнитных полей, высокой частотой кадровой развертки.

Раскрытие изобретения

Известно, что стоимость драйверов, осуществляющих развертку изображения в FPD, составляет практически половину стоимости всего дисплея. Драйвера, используемые в светоуправляемых дисплеях, потребляют большую часть энергии и создают основные паразитные электромагнитные поля.

Единственным способом одновременно уменьшить стоимость драйверов, увеличить их надежность, а также уменьшить их паразитное электромагнитное излучение является переход к автосканированию. Такое автосканирование может выполнять источник тока в виде двигающегося электронного кластера (EC).

На пути реализации поставленных задач по получению автосканирующей развертки было серьезное теоретическое препятствие. Оно связано с ограничениями, накладываемыми теоремой электростатики S. Earnshaw. Эта теорема утверждает, что система покоящихся точечных зарядов, находящихся на конечном расстоянии друг от друга, не может быть устойчивой.

Однако для двигающихся зарядов при определенных скоростях движения, в определенных геометрических условиях и в некоторых материалах заряды объединяются в устойчивый кластер, без нарушения условий указанной теоремы. Большим количеством экспериментов было подтверждено, что кластер размером 1 мкм может образовываться в вакууме при взрывной эмиссии электронов из металла [3]. Электронные кластеры размером 10-50 мкм получаются при эмиссии электронов с металлической иглы на поверхность диэлектрика. В этом направлении работает ряд исследователей USA: Bayer T. H.(1970 г.), Forward R. L. (1984 г.), Shoulders K. R. (1991 г.) [2] и др.




Проведенные ими исследования показали, что кластер в процессе движения вдоль поверхности диэлектрика деградирует. Поэтому возникла необходимость получения устойчивого электронного кластера применительно для дисплея и оптимизировать следующие условия:

·  автосканирование заряда ЕС;

·  управления движением ЕС в твердом теле и вакууме без потери заряда;

·  импульсной эмиссии ЕС электронных пакетов в вакуум;

Проведенные в вышеуказанных направлениях теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать методики расчета геометрических и физических параметров создаваемых устройств.

Задачей изобретения является создание дешевых плоских дисплеев большого формата с низким уровнем электромагнитных полей, высокой частотой кадровой развертки.

В предлагаемом изобретении для создания плоского дисплея с самосканирующей разверткой требуется разработать материал, из которого происходит холодная эмиссия электронов и одновременно осуществляется движение электронного кластера вдоль поверхности.

Для этого предлагается использовать новый механизм движения электронов в диэлектриках и полупроводниках с учетом пространственной структуры волны электрона, опубликованный в Заявке PCT [4].

В этой работе показано, что форма электрона – его зарядовая волна изменяется в зависимости от скорости движения электрона и структуры материала, в котором он движется. В наиболее простых случаях форму электрона можно представить в виде заряженного тора, вращающегося вокруг своей оси [5]. Для электрона, находящегося в минимуме своей энергии, его можно представить в виде тонкого, равномерно заряженного кольца с зарядом е, вращающегося вокруг своей оси со скоростью a2с, где a - постоянная тонкой структуры, а с – скорость света. Причем электростатическое поле такого электрона сосредоточено в его же плоскости, т. е., он представляет собой поперечную заряженную волну. В результате сечение взаимодействия между такими электронами минимально. Такое состояние электрона можно наблюдать в вакууме при движении его со скоростью относительно лабораторной системы координат, меньшей a2с или при его движении в сверхпроводниках или тонких диэлектрических пленках на поверхности полупроводника при низких температурах (квантовый эффект Холла) [4]. Диаметр такого электрона находится из эксперимента при «туннелировании» электрона через вакуумный промежуток. Экспериментально установлено, что туннельный эффект исчезает при расстоянии между электродами около 8 нм [6, глава 3]. Этот исключительно важный экспериментальный факт постоянно игнорируется.




Тем не менее можно определить эту величину и теоретически.

Будем считать, что радиус такого кольцевого электрона связан с мировыми константами [4]:

r0 = /(mea2c)=7,2517 нм. (1)

Предлагаемая теоретическая модель кольцевого электрона позволяет описать с новых позиций большинство нестационарных и нелинейных процессов, возникающих в конденсированной среде.

В определенных материалах можно искусственно создать условие

формирования кольцевого электрона с помощью внешних воздействий и/или с помощью наноструктурирования среды. Тем самым создаются резонансные условия работы, позволяющие функционировать им при нормальных температурах и выше.

За счет уменьшения сечения взаимодействия с ионами кристаллической решетки диэлектрика возможно увеличить рабочую температуру до величины

. (2)

Этой температуре соответствует потенциал перехода электрона через барьер Ue=0.09928В. При спаривании электронов с однонаправленными спинами их энергия возрастает в два раза и т. д.

Если спариваются электроны с противоположными спинами, то энергия связи за счет поворота в пространстве на p уменьшается до величины

. (3)

В зависимости от заданного режима работы температуры Te и Tp являются критическими рабочими температурами.

Частота вращения электронного кольца будет определять предельную рабочую частоту

(4)

Предельно достижимая плотность тока

(5)

Максимально допустимая напряженность поля, при котором начинает происходить пробой

(6)

Кольцевые электроны в сверхпроводниках, в материалах с фазовым переходом металл-полупроводник и специальным образом наноструктурированных материалах обладают способностью выстраиваться в цепочки двух видов: с однонаправленными спинами и чередующимися спинами. Скорость движения в пространстве таких цепочек равна a2с [4]. Если импульс движения такой цепочке направлен перпендикулярно поверхности материала, то часть электронов этой цепочки выходит в вакуум. Такой когерентный эффект движения электронов фактически позволяет преодолеть барьер работы выхода электронов в вакуум. Экспериментально этот эффект наблюдался при автоэмиссии электронов с острий, изготовленных из разных сверхпроводников [7]. В этой работе было показано, что электроны при температуре 300К выходят в вакуум в виде 1е-, 2 е-, 3 е- 4 е - .... Можно провести некоторую аналогию для электронных когерентных эффектов с движением с горки длинного состава вагонов. Если перед таким составом поставить горку большей высоты, но меньшей длины, в зависимости от соотношения высот горок весь состав или часть вагонов могут преодолеть такое препятствие.




Известно, что минимум энергии в среде с самодействием получается только на торе [5]. Так как электронная цепочка является средой с самодействием, то при выходе на поверхность она сворачивается в тор. Часть этой цепочки остается в самом материале. Фактически эта цепочка создает электронный кластер, который частично находится в среде, а частично – на поверхности. Важно, что суммарный заряд этого кластера квантован. Под действием приложенного внешнего поля часть электронов с кластера может выйти в вакуум по направлению к аноду. Роль анода в этом случае выполняет экран дисплея. Так как заряд кластера квантован, то кластер восстанавливается электронами из подложки. Если на подложку нанести протяженные электроды, то, подавая на них определенное напряжение, выбранное из условий которые будут приведены ниже, кластер можно заставить двигаться вдоль подложки синхронно с тактовыми импульсами, которые формируют строчную развертку дисплея.

Для дисплея в качестве подвижного драйвера необходимо создать устойчивый электронный кластер из 1010¸1011 электронов диаметром 30¸100 мкм непосредственно в наноструктурированном материале. Такой кластер сможет генерировать в среднем ток 10¸100 мА по всей развертке кадра.

Затем надо использовать двигающийся электронный кластер (один или три) в качестве управляющего элемента RGB-дисплея в режиме автосканирования. Он будет двигаться вдоль наноструктурированной пленки, нанесенной на диэлектрическую подложку. Скорость его движения по полученным нами экспериментальным данным £ 2×105 м/с. Эта скорость в 10 раз выше скорости движения луча по строке в электронной трубке и ее достаточно для создания частоты кадров до 120 Гц. На эту же подложку наносятся управляющие электроды. Они имеют вид непрерывной «змейки», что позволяет создать серпантинную развертку. В результате число управляющих электродов снижается с 1280´1024 в стандарте HDTV до 15 штук. Это резко упрощает и удешевляет электронику управления и уменьшает электромагнитное излучение предлагаемого дисплея, так как анодное ускоряющее напряжение находится в диапазоне 0.5¸1.5 кВ, что существенно ниже, чем у обычных СRT.




Изменяя потенциалы на электродах управления можно регулировать скорость движения электронного кластера вдоль наноструктурированной пленки. Одновременно с помощью дополнительных электродов в виде изолированных сеток, расположенных между наноструктурированным материалом и анодом, можно изменять суммарный заряд кластера или ток через него. Это упрощает процесс формирования изображения.

Электронный кластер может двигаться в двух режимах.

В первом режиме он двигается в материале пленки. Тогда, при контакте со светоактивной средой, он может управлять яркостью свечения электролюминесцентных материалов как, например, в ELD или изменять отражающие/поглощающие свойства как, например, в LCD.

Во втором режиме электронный кластер распадается на две части. Одна часть продолжает движение в материале пленки, а вторая часть может эмиттироваться в газ или вакуум. В последнем случае облако свободных электронов может возбуждать люминофоры аналогично, как в PDP при выходе в газ или как в вакуумном FED.

Таким образом, разработаный дисплей имеет упрощенную серпантинную развертку с автосканированием. Причем, автосканирование достаточно просто синхронизируется по внешнему управляющему сигналу.

Основным недостатком применяемой в изобретении серпантинной развертки является несовпадение стандартов кадровой и строчной развертки со стандартами, действующими в TV и PC. Здесь необходимо дополнительное устройство, согласующее разные стандарты. В настоящее время согласовать эти стандарты в цифровом виде не представляет сложности. В аналоговой форме для согласования стандартов необходимо будет запоминать строку развертки, что несколько усложнит конструкцию телевизоров.




Разработанный принцип автосканирования можно использовать и в известных светоизлучающих дисплеях. Это связано с тем, что величины тока двигающегося источника достаточно для возбуждения низковольтных (порядка 1000 В) люминофоров, светодиодов и т. д.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Согласно одному из вариантов изобретения плоский двухкоординатный дисплей с самосканирующей разверткой, в дальнейшем дисплей, содержит светоактивную матрицу в виде набора периодических строк, состоящую из светоотражающих или светопропускающих или светоизлучающих элементов. Они управляются током, или зар ядом, генерируемых устройством растровой развертки. Устройство развертки выполнено в виде полосы из наноструктурированного активного материала, в котором возбуждается и распространяется незатухающая бегущая электронная волна (солитон). Эта волна управляет светоактивной матрицей.

Устройство развертки должно быть выполнено в виде матрицы из изолированных между собой полос. Эти полосы выполняются из наноструктурированного активного материала, который наносится построчно в канавки на поверхности диэлектрика с шагом, определяемым требующимся разрешением.

Кроме этого устройство развертки может быть выполнено в виде по крайней мере одной зигзагообразной линии - змейки. Змейка выполняется из наноструктурированного активного материала, который наносится в зигзагообразную канавку на поверхности диэлектрика с шагом, определяемым требующимся разрешением.

Для осуществления развертки в дисплее на каждую полосу, выполненную из наноструктурированного активного материала, наносятся по крайней мере два управляющих электрода, которые определяют параметры движения солитона. Кроме того, в начале каждой полосы, выполненной из наноструктурированного активного материала, наносится по крайней мере один управляющий электрод. Этот электрод формирует солитон заданного размера в необходимое время.




Для получения контрастного изображения между устройством развертки и светоактивной матрицей изолированно от них формируется по крайней мере один дополнительный управляющий электрод. Он выполняется в виде сетки, которая осуществляет модуляцию электронного потока для формирования изображения по яркости.

Сам источник электронов, одновременно выполняющий роль развертки, выполнен из полосы наноструктурированного активного материала. Этот материал из кластеров с туннельно прозрачными промежутками и характеризуется тем, что кластер имеет по меньшей мере один характерный размер, определяемый в интервале из формулы r = a×r0, где r0 определяют как кольцевой радиус волны электрона согласно формуле , где - постоянная Планка, me – масса электрона, a = 1/137,036 – постоянная тонкой структуры, с – скорость света, а – коэффициент, определяемый в пределах 1 < а < 4, причем толщина туннельно прозрачного промежутка не превышает r0, а расстояние между электродами превышает r0.

В этом изобретении кластеры могут быть выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из материалов: полупроводника, проводника, сверхпроводника, высокомолекулярного органического материала (ВМОМ) или их комбинации.

Также кластеры могут быть выполнены в виде полостей, с оболочкой из туннельно прозрачного слоя, состоящего из полупроводника или диэлектрика.

Эти кластеры могут иметь центрально симметричную форму или быть протяженными и иметь характерный поперечный размер, определяемый по формуле , где .




Если кластеры выполнены протяженными вдоль оси, они могут иметь регулярную структуру с периодом, определяемым по формуле , где .

Согласно другому варианту изобретения множество кластеров могут располагаться регулярно, по меньшей мере, в одном слое, причем промежутки между кластерами должны быть туннельно прозрачными и не превышть r0 .

Кроме того, множество кластеров с туннельно прозрачными промежутками могут располагаться регулярно в виде слоев. Причем, по меньшей мере, в одном из слоев параметры кластеров могут отличаться от параметров кластеров в соседних слоях. Промежутки между кластерами должны быть туннельно прозрачными и не превышать r0 .

Также множество кластеров, выполненных в виде полостей с оболочкой из туннельно прозрачного слоя могут контактировать по крайней мере в двух точках полости с соседними кластерами. Тогда они образуют пеноподобный материал с открытыми порами. Оболочка должна быть выполнена из или полупроводника или из диэлектрика, или из ВМОМ, а поры могут быть заполнены или газом, или полупроводником, или диэлектриком, с отличными от материала оболочки свойствами.

Для правильной работы дисплея необходимо выполнять определенные требования. Так, напряженность поля на кластерах для работы устройства развертки должна быть не меньше

. А максимальная напряженность поля не должна превышать 3Emin.

Для того, чтобы дисплей не вышел из рабочих режимов, предельная рабочая плотность тока устройства развертки нужно ограничить величиной .

Чтобы сформировать один кадр изображения необходимо подать по крайней мере один управляющий импульс на электрод формирования солитона и по крайней мере еще один управляющий импульс на каждый электрод, управляющий движением солитона вдоль строк.




После окончания движения солитона по строке на каждый электрод формирования солитона надо подать по крайней мере один импульс для регенерации активного наноструктурированного материала - подготовить наноструктурированный материал для следующего кадра.

Для формирования контрастного изображения необходимо по крайней мере на один дополнительный управляющий электрод, выполненный в виде сетки, подать импульсное напряжение, достаточное для вытягивания электронов в вакуум или в разреженную газовую среду из активного наноструктурированного материала. Амплитуда управляющего импульса должна быть пропорциональна яркости изображения в заданной точке в момент прохождения солитона в это время. Этим осуществляется пространственная временная модуляция яркости за счет управления током или зарядом и формируется изображение одного кадра. Последующий запуск в таком режиме формирует кадровую развертку для двигающегося изображения.

Примеры реализации этих устройств приведены ниже и изображены на чертежах.

Перечень фигур, указанных на чертежах

Фиг.1. Конструктивный вариант анода дисплея в виде светоизлучающей матрицы.

Фиг.2. Конструктивный вариант катода дисплея с самосканирующей разверткой.

Фиг.3. Конструктивный вариант сегмента дисплея в сборке.

Фиг.4. Движение электронного солитона в дисплее.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображен конструктивный вариант анода дисплея с самосканирующей разверткой в виде светоизлучающей матрицы. Здесь 1.2,3 – трехцветные электронные низковольтные люминофоры (В) нанесены на прозрачные электроды, нанесенные на стекло 4. Они управляются последовательно с помощью высоковольтных импульсов, поданных на электроды 5. Этими электродами формируются стандартные сигналы R, G,B – красный, зеленый, синий.




На фиг. 2 изображен конструктивный вариант катода дисплея с самосканирующей разверткой.

Здесь на стеклянной подложке 6 сформированы зигзагообразные канавки, в которые нанесены управляющие электроды 7, определяющие параметры движения солитона в наноструктурированном активном материале. Этот материал обладает высокой способностью холодной эмиссии электронов в вакуум за счет когерентных электронных эффектов. На наноструктурированный активный материал нанесен управляющий электрод 8, который формирует в необходимое время в начале строки солитон заданного размера,. При подаче на электроды 7,8 импульсных напряжений с заданными амплитудами и длительностью, формируется электронный солитон, который двигается с одинаковой скоростью по змейке. В конце змейки он затухает. Общее время прохода солитона определяет время кадра. Затем на электроды 7 подается обратное напряжение, которое восстанавливает наноструктурированную активную среду. После этого осуществляется запуск следующего кадра. На подложку 6 нанесен дополнительный электрод в виде сетки 9. При подаче на входной электрод сетки 10 положительного напряжения по отношению к электродам 7, часть электронов, входящих в состав солитона, выйдет в вакуум и попадет на анод, к которому приложен положительный потенциал, больший, чем потенциал сетки. Сформированные на аноде R, G,B люминофоры должны располагаться поперек змейки. Расположение электродов на фиг.1 накладывается на электроды фиг.2. Фрагмент такого наложения показан на фиг.3.

На фиг.3 представлен конструктивный вариант сегмента дисплея в сборке. На стеклянных подложках 11 сформированы канавки. В эти канавки нанесены соответствующие элементы. Электроды управления 12, которые определяют характер движения солитона. Наноструктурированный активный материал 13. Прозрачный проводящий анод 14, на который нанесен люминофор 15. Между анодом и катодом располагается дополнительный электрод в виде металлической сетки 16.




На фиг.4 показано движение электронного солитона в дисплее.

Здесь 17 – стеклянная подложка, 18 – наноструктурированный активный материал, 19 – электроды управления, определяющие параметры движения солитона. 20 – генератор импульсов управления движения солитона, формирующий кадровое изображение. 21 – управляющий электрод, формирующий солитон заданного размера в необходимое время. 22 – электронный солитон в виде тора, имеющий заряд Q1. Этот солитон движется вдоль электродов 19 по канавке со скоростью v £ 2×105 м/с. Часть заряда Q1 солитона эмиттирует в вакуум по направлению к сетке 23. На прозрачных электродах анода расположены R, G,B - люминофоры 24. Эмиттированный с солитона заряд Q1 , проходя мимо сетки 23, попадает на соответствующий люминофор. В каждый момент времени движения солитона импульсные потенциалы на электродах 23 и люминофорах 24 определяют яркость и цвет изображения. Тем самым формируется полноцветная яркостная картина кадра.

Примеры осуществления изобретения

Заявляемое изобретение открывает возможность создания дешевых плоских дисплеев большого формата с низким уровнем электромагнитных полей, высокой частотой кадровой развертки.

Однако, встает вопрос, можно ли использовать существующие в настоящее время технологии для производства предлагаемого дисплея и будут ли они рентабельны при массовом производстве таких приборов.

В настоящее время существуют два основных способа изготовления FPD. Это литографические методы и типографические методы. Литографические методы являются весьма высокоточными, так как основаны на технологиях фотопечати, но требуют большое количество технологических операций. Типографические методы, применяемые в настоящее время, менее точны, так как основаны на трафаретном методе печати (шелкография). Низкая точность трафаретных методов печати затрудняет этапы последовательного нанесения конструктивных слоев.




Предлагаемое изобретение рассчитано на максимальное использование технологических операций и технологического оборудования, применяемых в производстве PDP панелей. В дальнейшем планируется усовершенствовать эти технологии с целью уменьшения себестоимости при массовом производстве.

Наибольшую проблему составит формирование наноструктурированных пленок в канавках стекла. Для этого через вскрытые окна масок производится напыление пленок из кластеров или осаждение их из жидкой фазы. Кроме того, через вскрытую маску в канавку можно нанести металл, в котором затем с помощью анодирования формируются наноканалы или нанопоры.

Рассмотрим способы формирования наночастиц. Формирование сферических и сфероподобных частиц возможно двумя способами [8]. Первый способ - из газовой фазы формируются металлические или полупроводниковые кластеры диаметром до 37 нм с последующим их окислением в потоке кислорода или подобных химических реагентов. Образование таких частиц аналогично образованию градин в атмосфере Земли. Второй способ - коллоидный. Он основан на осаждении кластеров из растворов солей металлов с последующим их химическим покрытием соответствующими оболочками.

Наноразмерные полые сферы из диоксида циркония автоматически получаются в процессе высокочастотной плазмо-химической денитрации, и их можно наносить на подложку непосредственно из плазмы [9]. Или, например, частицы 4-15 нм автоматически получаются в материале Mo2N [10].

Создание планарных вертикальных наноканалов основано на коллективных способах формирования. Например, по технологии электрохимического окисления Al, Ta, Nb, Hf и др. Образовавшийся канал можно заполнить гальваническим способом металлом или полупроводником [11].




Можно использовать более простую технологию получения наноструктурированного материала, например, на основе создания нанопористой пены. Для этого можно доработать технологию создания углеродной пены или технологию синтеза нанопористых силикатных стекол [12]. Кроме того, достаточно дешевый способ синтеза сферических пористых частиц по золь-гель методу позволит также сформировать наноструктурированный материал для конденсатора [13].

Приведенные примеры показывают, что существующие в настоящее время способы позволяют создавать наноструктурированные материалы для катода дисплея на основе существующих технологий.

Литература

1.  Display Systems Design and Applications., L. W.Mackdonald and A. C.Lowe, WILEY STD 1977

2.  Патент США № 5,018,180 Шоулдерс и др.

3.  , Эктон-лавина электронов из металла. УФН 1995 г. №6

4.  Заявка PCT BY –99/00012 «Quantum-Size Electronic Devices and Operating Conditions Thereof» (International Publication Number: WO 00/41247, 13.07.2000)

5.  и др. Релятивистское равновесие тороидальной среды в собственном поле. Препринт. МИФИ. 1987.

6.  Бузанева интегральной электроники. М. Радио. 1990. [Buzaneva E. V. Microstructures of integral electronics. M. Radio. 1990.]

7.  Модинос А. Авто-, термо - и вторично-эмиссионная спектроскопия М. Наука 1990

8.  Петров и малые частицы. М. Наука.1986, 368 с. S.M.

9.  и др. Структурные исследования порошков на основе диоксида циркония, полученных методом ВЧ - плазмохимической денитрации. Стекло и керамика. 1991. №10, с.17-19.




10. J. Phys. Chem. 18. №P. 4083.

11. Аверьянов по анодированию. М. Машиностроение 1988.

12. Патент США №5.300.272

13. Anal. Sci. 10. №P. 737.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1.  Плоский двухкоординатный дисплей с самосканирующей разверткой, в дальнейшем дисплей, содержащий светоактивную матрицу в виде набора периодических строк, состоящую из светоотражающих или светопропускающих или светоизлучающих элементов, которые управляются током, или зарядом, генерируемых устройством растровой развертки, отличающийся тем, что устройство развертки выполнено в виде полос наноструктурированного активного материала, в которых распространяется незатухающая бегущая электронная волна, управляющая светоактивной матрицей, а также устройство возбуждения бегущей волны.

2.  Дисплей по п.1, отличающийся тем, что устройство развертки выполнено в виде матрицы из изолированных между собой полос, выполненных из наноструктурированного активного материала, нанесенных построчно в канавки на поверхности диэлектрика с шагом, определяемым требующимся разрешением.

3.  Дисплей по п.1, отличающийся тем, что устройство развертки выполнено в виде по крайней мере одной зигзагообразной линии - змейки, выполненной из наноструктурированного активного материала, нанесенной в зигзагообразную канавку на поверхности диэлектрика с шагом, определяемым требующимся разрешением.

4.  Дисплей по п. п.2,3, отличающийся тем, что на каждую полосу, выполненную из наноструктурированного активного материала, наносятся по крайней мере два управляющих электрода, определяющие параметры движения солитона.




5.  Дисплей по п. п.2,3, отличающийся тем, что устройство возбуждения незатухающей волны установлено в начале каждой полосы, выполненной из наноструктурированного активного материала, и включает по крайней мере один управляющий электрод, формирующий незатухающую волну заданного размера.

6.  Дисплей по п.1, отличающийся тем, что между устройством развертки и светоактивной матрицей изолированно от них формируются по крайней мере один дополнительный управляющий электрод, выполненный в виде сетки, осуществляющий модуляцию электронного потока для формирования изображения по яркости.

7.  Дисплей по п.1, включающий устройство развертки, выполненного из наноструктурированного активного материала, состоящего из кластеров с туннельно прозрачными промежутками, отличающийся тем, что кластеры имеют по меньшей мере один характерный поперечный размер, определяемый в интервале:

7.2517нм < r < 29.0068нм

причем толщина туннельно прозрачного промежутка не превышает 7.2517нм, а расстояние между электродами превышает 7.2517нм.

8.  Дисплей по п.7, отличающийся тем, что кластеры выполнены из материала, выбранного из группы, состоящей из материалов-полупроводника, проводника, сверхпроводника, высокомолекулярного органического материала (ВМОМ) или их комбинации.

9.  Дисплей по п.7, отличающийся тем, что кластеры выполнены в виде полостей, с оболочкой из туннельно прозрачного слоя, состоящего из полупроводника или диэлектрика.

10. Дисплей по п.7, отличающийся тем, что кластеры имеют центрально симметричную форму.




11. Дисплей по п.7, отличающийся тем, что кластеры выполнены протяженными и имеют характерный поперечный размер, определяемый в интервале

14.5034нм r 29.0068нм

12. Дисплей по п.11, отличающийся тем, что кластеры выполнены протяженными вдоль оси и имеют регулярную структуру с периодом, определяемым в интервале

7.2517нм < r < 29.0068нм,

13. Дисплей по п.7, отличающийся тем, что множество кластеров расположено регулярно, по меньшей мере, в одном слое, причем промежутки между кластерами являются туннельно прозрачными и не превышают 7.2517нм.

14. Дисплей по п.7, отличающийся тем, что множество кластеров с туннельно прозрачными промежутками расположены регулярно в виде слоев, по меньшей мере, в одном из слоев параметры кластеров отличаются от параметров кластеров в соседних слоях, причем промежутки между кластерами являются туннельно прозрачными и не превышают 7.2517нм.

15. Дисплей по п.7, отличающийся тем, что множество кластеров, выполненных в виде полости с оболочкой из туннельно прозрачного слоя, контактируют по крайней мере в двух точках полости с соседними кластерами, образуя пеноподобный материал с открытыми порами, причем оболочка выполнена из или полупроводники или из диэлектрика, или из ВМОМ, а поры могут быть заполнены или газом, или полупроводником, или диэлектриком, с отличными от материала оболочки свойствами.

16. Способ работы дисплея по п. п. 1-15, включающий приложение электрического поля в рабочем диапазоне напряженностей, отличающийся тем, что напряженность поля на один кластер для работы устройства развертки должна быть не меньше

,

а максимальная напряженность поля не должна превышать 3Emin.

17. Способ работы дисплея по п. п. 1-15, включающий ограничение предельных рабочих плотностей тока устройства развертки величиной

18. Способ работы дисплея по п. п. 1-15, отличающийся тем, что для формирование одного кадра изображения необходимо подать по крайней мере один управляющий импульс на электрод формирования солитона и по крайней мере еще один управляющий импульс на каждый электрод, управляющий движением солитона вдоль строк.

19. Способ работы дисплея по п. п. 18, отличающийся тем, что после окончания движения солитона по строке на каждый электрод формирования солитона подается по крайней мере один импульс для регенерации активного наноструктурированного материала - подготовки его для следующего кадра.

20. Способ работы дисплея по п. 6, отличающийся тем, что на по крайней мере один дополнительный управляющий электрод, выполненный в виде сетки, подается импульсное напряжение, достаточное для вытягивания электронов в вакуум или в разреженную газовую среду из активного наноструктурированного материала, причем амплитуда управляющего импульса пропорциональна яркости изображения в заданной точке в момент прохождения солитона в это время, тем самым осуществляется пространственная временная модуляция яркости за счет управления током или зарядом.



Подпишитесь на рассылку:


Основные темы



Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства

Блокирование содержания является нарушением Правил пользования сайтом. Администрация сайта оставляет за собой право отклонять в доступе к содержанию в случае выявления блокировок.