Микродисплеи

Первый промышленный образец японской фирмы Asahi Glass представлял собой отражательный АМ КПЖК-видеопроектор с контрастом 100:1 и эффективностью более 4 лм/Вт. При обычной АМ-адресации КПЖК достигаются худшие параметры – 50:1 и 3 лм/Вт.

Высокие параметры проекционной системы фирмы Hitachi (XGA разрешение, оптическая эффективность 8 лм/Вт, контраст 70:1 при световом потоке 1000 лм с использованием 120-ваттной лампы) были достигнуты благодаря использованию бесполяроидного варианта «PDLC-on-MOS Si chip». Размер МД с разрешением 1025х769 элементов составлял 1,4 дюйма по диагонали при размере элемента отображения 27х27 мкм и числовой апертуре 94%.

Аналогичный подход использовали специалисты фирмы National Semiconductor (США), которые модифицировали 0,8-микронную EEPROM –технологию для изготовления планаризованного МД с числовой апертурой 85% для пикселей размером 12х12 мкм.

Специалисты фирмы IBM разработали два варианта 1,3-дюймовых микродисплеев SXGA и UXGA-формата с шагом элементов отображения 20 и 15 мкм соответственно. МД изготовлены по LCOS-технологии и 45-градусной TN-моды. Значительные преимущества такой технологии сразу легко просматриваются:

· в случае использования капсулированных ЖК-материалов отсутствуют поляроидные пленки, поглощающие основную долю модулируемого излучения;

· отсутствуют слои для ориентации ЖК;

· числовая апертура модулятора может достигать 90% и выше;

· стоимость одного кристалла может быть невелика (стоимость 150-мм пластины после технологического процесса не превышает $2000, а при числе годных кристаллов 100% – каждый из них стоит не дороже $20);

· обеспечивается полная интеграция на кристалле активной матрицы с микросхемами адресации строк и столбцов;

· резко снижаются требования к источнику света;

· используются оптические элементы значительно меньшего диаметра, следовательно, более дешевые.

Среди других разновидностей видеопроекторов на основе МД-технологий можно отметить следующие: на выставке SID-2000 корейская фирма Samsung продемонстрировала высококачественный 43-дюймовый телевизор стандарта HDTV на основе трех LCOS микродисплеев фирмы Displaytech. Первый однокристальный вариант проекционной системы появился в 1999 г. Это результат совместной работы фирмы Samsung с японской фирмой Fuji Photo Optical. Его улучшенная версия обеспечивает яркость изображения 120 кд/м2 на экране с диагональю 35 дюймов при контрасте 150:1. В ближайшем будущем планируется увеличить разрешение МД до 1920 х 1200 и снизить продажную цену проекционных систем до $1500…2000. Аналогичные разработки проводит фирма Philips совместно с корейской фирмой Hansol Electronics.

Фирма Sony в своих проекционных системах также использует смектический LCOS МД с разрешением 1920 х 1080.

25-дюймовые компьютерные мониторы и телевизоры с обратной проекцией изображения фирмы Nikon изготавливаются на базе 0,78-дюймовых LCOS МД фирмы Three-Five Systems.

Фирма Aurora Systems (США) представила в 2000 г. 24-дюймовый монитор с обратной проекцией толщиной всего 9 дюймов, контрастом 450:1 и яркостью на экране 350 кд/м2. Примечательно, что эта модель использует только цифровые технологии для обработки сигналов и адресации нематического LCOS МД SXGA- или XGA-форматов.

Фирма Victor Company of Japan (JVC) организовала массовое производство 0,9-дюймовых LCOS МД с разрешением 1365 х 1024 и шагом ЭО 13,4 мкм для компактных видеопроекторов с прямой и обратной проекцией изображения. JVC в январе 2001 г. была готова приступить к производству другого МД типа DILA-SX070 с диагональю 0,72 дюйма SVGA-формата (1400 х 1050 ЭО) и шагом ЭО 10,4 мкм. Оба МД в комплекте с двумя управляющими микросхемами планировалось продавать по цене $1500 при единичных поставках и значительно дешевле для оптовых партий. Дополнительно разрабатывался 1,3-дюймовый МД с разрешением 2048 х 1536 (QXGA-формат) для цифрового телевидения, конкурентоспособный по отношению к DMD МД с аналогичными параметрами.

Фирма NEC – единственная в мире компания, выпускающая ультрапортативные видеопроекторы с использованием двух различных МД технологий – DMD и LCD.

LCD SVGA-видеопроекторы с выходным потоком 1200 лм TLP470 (3,5 кг, $4995) и TLP471 (4,5 кг, $5 995), выпускаемые фирмой Toshiba, также относятся к классу портативных устройств. Они отличаются от других моделей наличием встроенной цифровой камеры для показа на экране любых предметов, фото, документов и пр.

На основе приведенных примеров можно сделать вывод о жесткой конкуренции различных типов МД-технологий в области видеопроекционной техники. При этом потребители МД, несомненно, только выигрывают.

6. Виртуальные устройства

на основе микродисплеев

Оптическая схема виртуального устройства на основе МД отражательного типа представлена на рис.13.

Рис. 13.

Рис. 14.

В последнее время наблюдается особенно быстрое развитие областей применения микродисплеев, связанных с цифровыми фотокамерами и камкордерами (рис.14), мобильными телефонами и DVD-плеерами. Особенно впечатляет дисплей типа Shades headset, разработанный фирмой Inviso (США) на основе пары МД SVGA-формата.

В настоящее время в США реализуется концепция обучения и воспитания детей – Magic Book, которая предполагает использование бинокулярного виртуального устройства на базе МД для формирования трехмерного цветного изображения из электронной библиотеки как реального, так и синтезированного компьютером. Имея такое устройство, можно выбрать любую электронную книгу, игру или музейную экспозицию по адресу www.hitl.washington.edu/magicbook. Дальнейшее развитие такой сети в общемировом масштабе потребует огромного количества МД-виртуальных устройств, которые будут востребованы лишь в случае приемлемой для покупателя цены.

МД для виртуальных устройств должны иметь быстродействие, достаточное для использования FSC-принципа формирования цветов. Для мобильных систем с батарейным питанием уровень энергопотребления становится ключевым фактором. Например, полноцветный АМ ЖК-экран с лампой подсветки, потребляющей несколько ватт, может непрерывно работать без подзарядки около 9 часов, 0,5-дюймовая ЭЛТ – менее 5 часов, а 0,7-дюймовый МД – 44 часа.

Фирма Colorado MicroDisplay продает самый маленький LCOS МД типа CMD3X2A QVGA-формата. Характеристики прибора приятно удивляют: 0,19 дюймов диагональ, масса 14 г, габаритные размеры 26 х 23 х 22 мм, энергопотребление менее 90 мВт. Микродисплей включает матрицу RGB-светодиодов со специальным контроллером, который обеспечивает отображение более 16 млн. цветовых оттенков с контрастом более 100:1. МД предназначен для применения в видоискателях перспективных цифровых фотокамер и камкордеров.

Аналогичный модуль разработала фирма Displaytech (США) в кооперации с фирмами MegaChips (Япония) и Applied Image Group (США). Японская фирма отвечает за разработку и производство кристалла видеопроцессора с производительностью до шести трехмегапиксельных изображений в секунду или 60 изображений VGA-формата в секунду. Фирма Applied Image Group является признанным мировым лидером в области дешевых пластиковых оптических компонентов. Кроме МД и видеопроцессора, модуль содержит также и ПЗС-камеру, обеспечивая законченный цикл «image-capture-to-image-display», готовый к дальнейшей интеграции. Девиз фирмы Displaytech – «мы в состоянии поставлять нашим заказчикам дисплейную продукцию с качеством профессиональных студий, но по цене карманных фотокамер». Действительно, в конце 2000 г. в продаже появились две модели таких цифровых фотокамер ценой $350…800.

1	2	3	4	5	6	7	8	9