ЖК- и плазменные телевизоры будут вытеснены углеродными?

Через несколько лет углерод можно будет найти не только в угле и теннисных ракетках, но и в телевизорах.

Несколько компаний интенсивно работают над технологией плоских дисплеев нового типа, основанных на двух разных формах чистого углерода: алмазах и углеродных нанотрубках.

Теоретически эти "дисплеи на полевом эффекте" (field effect displays, FED) должны потреблять меньше энергии, чем плазменные или жидкокристаллические телевизоры, обеспечивая лучшее качество изображения и даже выигрывая у них по цене. Разработка FED подчеркивает быстрые изменения, происходящие на некогда относительно стабильном рынке телевизоров.

Там, где недавно доминировали несколько японских производителей, теперь представлен широкий спектр компаний, включая Dell, Hewlett-Packard и Westinghouse. В случае успеха FED могут вытеснить даже новые телевизоры, представленные на этой неделе на выставке Consumer Electronics Show (CES) в Лас-Вегасе.

"Концепция телевизоров на нанотрубках способна дать такое же качество изображения, как у ЭЛТ, которые пока остаются непревзойденными по качеству изображения, - говорит Том Питстик, вице-президент по маркетингу компании Carbon Nanotechnologies (CNI) из Хьюстона. - Все крупные производители дисплеев ведут исследования в области телевизоров на нанотрубках". Электронный гигант Samsung уже выпустил прототип дисплея телевизионного размера, использующего нанотрубки CNI. Телевизоры с такими экранами появятся в магазинах в конце 2006 года.

Тем временем компания Advance Nanotech в сообществе с Бристольским университетом разрабатывает аналогичную панель на базе алмазной пыли со специальными примесями, надеясь получить действующий прототип через полтора-два года.

Крупнейшими сторонниками этого подхода на сегодняшний день можно считать фирмы Canon и Toshiba. Их совместное предприятие производит панели SED (surface conduction electron emission), а в 2006 году Toshiba приступит к выпуску SED-телевизоров. Хотя по описанию технология Canon и Toshiba очень напоминает технологию FED, вместо углерода эти компании используют другое вещество.

Однако нерешенные технические проблемы пока остаются, и задержки неизбежны. В 2003 году говорили о том, что телевизоры на базе нанотрубок могут появиться уже в 2005 году. Но пока это все еще несбыточная мечта. Например, в 2001 году Candescent, которую некогда считали способной возвратить Америку в индустрию дисплеев, изведя $600 млн финансирования, отказалась от планов производства FED на отличных от углерода материалах. В августе 2004 года компания продала свои активы Canon, двумя месяцами раньше объявив о реорганизации в соответствии с главой 11 "Кодекса о банкротствах".

Существует и проблема уже сделанных инвестиций. "Трудно представить себе, что можно ворваться в отрасль, где в таких бешенных темпах инвестируют в ЖК-дисплеи, - говорит вице-президент iSuppli по рынку дисплеев Пол Семенца. - Вряд ли прогнозы могут быть оптимистичными". Мэтью Нордан из Lux Research согласен с этим и полагает, что компании притормозят до 2006 года со строительством заводов для массового производства телевизоров на базе нанотрубок, так что само производство начнется где-то в 2008 или 2009 году.

Технологические основы
По существу, технология FED представляет собой гибрид ЭЛТ- и ЖК-телевизоров. В ЭЛТ электронная пушка, расположенная в задней части большой вакуумной лампы, бомбардирует электронами стекло с нанесенными на него точками люминофора. Люминофор преобразует энергию электронов в свет, который виден с другой стороны стекла.

ЖК-панель, напротив, состоит из чередующихся слоев транзисторов, кристаллического кремния и разнообразных фильтров, расположенных между двумя листами стекла. Электрический потенциал, подаваемый на панель, изменяет положение кристаллов, которые могут пропускать или преграждать свет от расположенного сзади источника, в результате чего и создается изображение.

ЭЛТ образует более четкую картинку без сдвигов и повторных изображений, характерных для ЖК-телевизоров. Зато для работы электронных пушек требуется большое пространство, заполненное вакуумом: телевизор размером 30 дюймов по диагонали имеет глубину 23 дюйма, хотя в будущем году появятся кинескопы глубиной всего 16 дюймов.

FED-, как и ЖК-панели, имеют многослойную структуру. На слой стекла нанесен катод, а поверх него слой алмазной пыли либо литиевых или углеродных нанотрубок. Отрицательно заряженный катод образует решетку и излучает электроны сквозь алмазы или нанотрубки, которые фокусируют их энергию подобно миниатюрным громоотводам.

Однако затем электроны выстреливаются сквозь вакуум на покрытое люминофором стекло, как в ЭЛТ. Разница лишь в том, что единственный источник электронов- электронная пушка - заменен многими тысячами источников, расположенных всего в 1-2 мм от экрана. Электроны притягиваются к нанесенному на стекло положительно заряженному анодному слою. При этом свет образуется так же, как в ЭЛТ, создавая изображение аналогичного качества. В то же время FED лишь ненамного толще ЖК-панели.

Представительница Advance Nanotech Лайза Маллинз для наглядности пользуется аналогией с бутербродом. "Есть два слоя стекла (как хлеб в сэндвиче), на внутреннюю поверхность каждого из которых нанесен тонкий слой материала (как масло), а между ними -- тонкий вакуумный зазор", - пояснила она по e-mail.

FED-телевизоры будут потреблять меньше энергии по сравнению с плазменными или ЖК-телевизорами, так как содержат меньше электронных компонентов, утверждает Питстик. Стоимость тоже со временем должна уменьшиться ввиду чрезвычайно простого производственного процесса, к тому же в FED-телевизоре меньше микросхем.

По размеру ограничений практически нет. Прототип FED-панели на нанотрубках 2004 года был 38-дюймовым, что гораздо больше современных коммерческих ЖК-телевизоров. По словам Питстика, технология FED будет применяться как для телевизоров, так и для крупных мониторов. Toshiba обещает начать выпуск своих SED-телевизоров с 50-дюймовых моделей. Но в принципе данная технология может применяться для экранов диаметром от 2 до 100 дюймов.

Алмазы или нанотрубки не должны быть точно позиционированы. В покрытии они распределены произвольно, как кристаллы сахара в кофе, но их должно быть достаточно, чтобы в каждой точке обеспечить испускание электронов в нужном направлении. Алмазная крошка наносится на нижний слой как можно более равномерно. "В процессе создания изображения участвуют только те частицы, которые имеют излучающую структуру", - пояснила Маллинз.

Тем не менее заставить все компоненты правильно взаимодействовать друг с другом оказалось не так просто. Пришлось изобретать покрытия, удерживающее углерод на стекле. Над электродами тоже придется поработать. "Во всех этих технологиях нужно управлять вакуумом при малом размере ячеек, распределенных по большой площади, - отмечает Семенца из iSuppli. - Однако надо сказать, что крупные производители предусмотрительно выделили людей для работы над этим".
ZDNet.ru, 13.01.2005