Новые технологии изменят способы получения визуальной информации

Среди множества параметров, характеризующих степень совершенства дисплеев, важны, конечно, качество изображения, низкое энергопотребление, портативность. Обеспечение надлежащего уровня этих параметров — непростая задача даже для обычных устройств, но гораздо сложнее обстоит дело в случае микродисплеев, незаменимых в проекционных установках и видоискателях.

Как это делается

В будущем получат распространение микродисплеи, входящие в комплект своеобразных электронных «очков», как приведенная на фото разработка компании Mitsubishi Electric

Относительно дешевые микродисплеи серийно обычно изготавливаются на уже существующих полупроводниковых производствах. Таким образом, нет необходимости вкладывать значительные средства в производственную базу отрасли. С другой стороны, микродисплеи старшего уровня до сих пор весьма дороги, что, по-видимому, связано с пока еще недостаточно отработанной технологической инфраструктурой и, в еще большей степени, с низкими объемами производства. Очевидно, что последний факт является главной причиной отсутствия рыночной конкуренции, и, как следствие, цены не падают, а иногда даже растут. В то же время рынок микродисплейных технологий чрезвычайно широк, а спектр услуг исключительно разнообразен. Сейчас имеется возможность приобрести (как физически, так и в форме лицензий) законченную производственную технологическую линию и/или одно или несколько конкретных технологических решений. У работающих на этом рынке возникает громадный выбор, который требует от потребителей микродисплейных технологий определенной квалификации.

При производстве микродисплеев, точно так же как и при производстве процессоров, осуществляется соответствующий многостадийный технологический цикл. Но, в отличие от микропроцессорного производства, где некоторые стадии технологического цикла могут быть совмещены друг с другом, здесь в большинстве случаев (особенно в случае дисплеев уровня high-end) подобная степень свободы строго запрещена. Эмпирическим путем установлен железный принцип: «правильной технологии — правильное применение», то есть под каждый промежуточный результат должна быть выбрана именно та технологическая стадия, функциональные возможности которой наиболее ему адекватны. При существующей ситуации на рынке микродисплейных технологий это, если так можно выразиться, характеризует степень тактического мышления производителя. Еще более важно выбрать из множества представленных на технологическом рынке альтернатив конкретную технологическую цепочку для достижения конкретного конечного результата, потому что это характеризует уровень стратегического мышления производителя.

Современный ЖК-дисплей (в том числе и микродисплей) представляет собой «сэндвич», состоящий из кварцевой подложки и нанесенной на нее поликристаллической кремниевой панели с ЖК-слоем, который служит модулятором света для создания изображения. Подобные системы обозначаются как high-temperature polysilicon (HTPS).

Достаточно серьезную конкуренцию поликристаллическим устройствам начинают составлять микроэлектромеханические системы (microelectromechanical system, MEMS), а также технологии так называемых жидкокристаллических КМОП-экранов (liquid crystals on silicon, LCOS). Первыми микродисплейную технологию на базе микроэлектромеханики разработали в компании Texas Instruments. На ее основе созданы так называемые цифровые зеркала (Digital Mirror Device, DMD), представляющие собой цепочку чрезвычайно малых зеркал на кремниевой микросхеме, которые способны управлять световым потоком от колбы электролампы с целью получения на экране движущегося изображения. Кроме того, цифровое зеркало может быть встроено в устройство проецирования изображений, и тогда полная система получит название Digital Light Processing (DLP).

Texas Instruments чувствует себя на этом рынке очень уверенно, стоимость произведенных ею в 2000 году систем DLP составила 350 млн. долл. Более трех десятков производителей систем проецирования изображений в настоящее время пользуются продукцией Texas Instruments. Такие системы становятся все более популярными, и одна из причин этого заключается в том, что они являются основой цифровых домашних кинотеатров.

Технология LCOS, предусматривающая создание дисплеев на основе жидкокристаллической пленки между КМОП-микросхемой и диэлектрическим слоем, появилась довольно неожиданно. Любопытно, что компания Fujitsu Microelectronics заявила о том, что уже в 2002 году в системах LCOS будут использованы топологические нормы 0,11 мкм (для сравнения: ведущие производители микропроцессоров лишь относительно недавно стали говорить о переходе на 0,13-микронные технологии). В системе LCOS кремниевый кристалл служит отражающим звеном и содержит схемы электронного переключения пикселов, которых в дисплеях компании Philips Components, к примеру, содержится более миллиона. Благодаря своим особенностям эта технология обеспечивает очень высокую разрешающую способность дисплея и его малые размеры (0,35-0,5 дюйма). Однако если она используется при производстве систем проецирования изображений, то системы становятся исключительно дорогими: цена по сравнению с обычными проекционными устройствами, основанными на физическом принципе катодолюминесценции, возрастает сегодня более чем втрое, с привычных 2 тыс. долл. до 7 тыс. долл. Но чтобы понять, насколько перспективна данная технология, можно указать, что ведущая тайваньская компания United Microelectronics в прошлом году нарастила производство специально рассчитанных на нее кремниевых пластин с 2 тыс. штук в месяц до 12 тыс., обратив при этом особое внимание на специальные коррективы традиционного КМОП-процесса.

Что дальше?

В будущем получат распространение микродисплеи, входящие в комплект своеобразных электронных «очков»; их появление в массовых масштабах зависит от решения ряда как технических (количество пикселов, разрешение, контраст и т.д.), так и чисто коммерческих проблем (комфорт, эргономика, цена и стиль прибора). Схожие проблемы до некоторой степени задерживают появление на рынке переносных устройств, таких как портативные DVD-системы, ноутбуки и др. Основной задачей производителей сейчас становится снижение стоимости дисплеев с высоким разрешением, чтобы цена конечной продукции стала привлекательной для покупателей.

Разумеется, рынок микродисплеев до некоторой степени самодостаточен, будучи в состоянии поддерживать себя наращиванием производства компонентов для видоискателей и малых проекционных систем. С другой стороны, микродисплейный рынок поддерживается и за счет расширяющегося сектора больших ТВ-экранов.

Все же если рассматривать микродисплеи с общих позиций, то, несомненно, их потенциал для получения четких, насыщенных изображений огромен. Более того, микродисплейные технологии могут вообще изменить современный способ получения визуальной информации, и в дальнейшем это будет выглядеть как создание изображений на больших плоских ТВ-экранах путем проецирования картинки, получаемой «электронными глазами», созданными по технологии «система на кристалле».


Слушая рынок

Сегодня емкость рынка микродисплеев — как элементов интегрированных систем — составляет всего 669 млн. долл., но согласно прогнозам Stanford Resources, через пять лет этот показатель возрастет минимум втрое. К этому времени ежегодный выпуск микродисплеев составит не менее 44 млн. штук. Что же, перспективы хотя и скромные, но вполне благоприятные. Пожалуй, наиболее активно микродисплеи применяются в устройствах, работающих по принципу диаскопических проекционных систем, и в видоискателях фото- и видеокамер. Основная цель, которую стремятся достичь производители видоискателей, заключается в обеспечении наивысшего светового потока прибора и наименьшего его веса.

Что касается видоискателей, то, согласно данным McLaughin Consulting Group, уровень производства микродисплеев для этих приборов возрастет с 4,5 млн. штук до более чем 19 млн. штук в 2007 году, а оборот данного сектора рынка составит почти 300 млн. долл.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями