Una pantalla de emisor de electrones de conducción superficial ( SED ) era una tecnología de visualización para pantallas planas desarrollada por varias empresas. Los SED utilizaban emisores de electrones a escala nanoscópica para energizar fósforos coloreados y producir una imagen. En un sentido general, un SED consiste en una matriz de pequeños tubos de rayos catódicos , cada "tubo" forma un único subpíxel en la pantalla, agrupados de tres en tres para formar píxeles rojo, verde y azul (RGB) . Los SED combinan las ventajas de los CRT, es decir, sus altas relaciones de contraste , amplios ángulos de visión y tiempos de respuesta muy rápidos , con las ventajas de empaquetado de las pantallas LCD y otras pantallas planas.
Después de mucho tiempo y esfuerzo a principios y mediados de la década de 2000, los esfuerzos de SED comenzaron a debilitarse en 2009 cuando la pantalla LCD se convirtió en la tecnología dominante. En agosto de 2010, Canon anunció que pondría fin a su esfuerzo conjunto para desarrollar SED comercialmente, lo que marcaba el fin de los esfuerzos de desarrollo. [1] Los SED estaban estrechamente relacionados con otra tecnología de visualización en desarrollo, la visualización de emisión de campo , o FED, y se diferenciaban principalmente en los detalles de los emisores de electrones. Sony , el principal patrocinador de la FED, también ha retrocedido en sus esfuerzos de desarrollo. [2]
Un tubo de rayos catódicos (CRT) convencional funciona mediante un cañón de electrones , esencialmente un tubo de vacío de extremo abierto . En un extremo del cañón, los electrones se producen "hirviéndolos" en un filamento metálico, lo que requiere corrientes relativamente altas y consume una gran proporción de la energía del CRT. Luego, los electrones se aceleran y se concentran en un haz que se mueve rápidamente y que fluye hacia la pantalla. Los electroimanes que rodean el extremo de la pistola del tubo se utilizan para dirigir el haz a medida que avanza, lo que permite escanear el haz a través de la pantalla para producir una visualización 2D. Cuando los electrones que se mueven rápidamente chocan contra el fósforo en la parte posterior de la pantalla, se produce luz. Las imágenes en color se producen pintando la pantalla con manchas o franjas de tres fósforos de colores, cada uno para rojo, verde y azul (RGB). Cuando se ven desde la distancia, los puntos, conocidos como " subpíxeles ", se mezclan en el ojo para producir un único elemento de imagen conocido como píxel .
El SED reemplaza el cañón único de un CRT convencional con una rejilla de emisores nanoscópicos, uno para cada subpíxel de la pantalla. El aparato emisor consta de una fina rendija a través de la cual saltan los electrones cuando se alimentan con gradientes de alto voltaje. Debido al tamaño nanoscópico de las rendijas, el campo requerido puede corresponder a un potencial del orden de decenas de voltios. Del orden del 3%, algunos electrones impactan con el material de la hendidura en el lado opuesto y se dispersan fuera de la superficie del emisor. Un segundo campo, aplicado externamente, acelera estos electrones dispersos hacia la pantalla. La producción de este campo requiere potenciales de kilovoltios, pero es un campo constante que no requiere conmutación, por lo que la electrónica que lo produce es bastante simple.
Cada emisor está alineado detrás de un punto de fósforo de color. Los electrones acelerados golpean el punto y hacen que emita luz de forma idéntica a un CRT convencional. Dado que cada punto de la pantalla está iluminado por un único emisor, no hay necesidad de dirigir o dirigir el haz como ocurre en un CRT. El efecto de túnel cuántico , que emite electrones a través de las rendijas, es altamente no lineal y el proceso de emisión tiende a activarse o desactivarse por completo para cualquier voltaje determinado. Esto permite la selección de emisores particulares alimentando una única fila horizontal en la pantalla y luego alimentando todas las columnas verticales necesarias simultáneamente, alimentando así los emisores seleccionados. La mitad de la potencia recibida por el resto de los emisores en la fila es demasiado pequeña para causar emisión, incluso cuando se combina con la fuga de voltaje de los emisores activos al lado de ellos. Esto permite que las pantallas SED funcionen sin una matriz activa de transistores de película delgada que las pantallas LCD y similares requieren para seleccionar con precisión cada subpíxel, y reduce aún más la complejidad de la matriz de emisores. Sin embargo, esto también significa que los cambios de voltaje no se pueden utilizar para controlar el brillo de los píxeles resultantes. En cambio, los emisores se encienden y apagan rápidamente mediante modulación de ancho de pulso , de modo que se puede controlar el brillo total de un punto en un momento dado. [3]
Las pantallas SED constan de dos láminas de vidrio separadas unos pocos milímetros, la capa trasera soporta los emisores y la frontal los fósforos. El frente se prepara fácilmente utilizando métodos similares a los sistemas CRT existentes; Los fósforos se pintan en la pantalla utilizando una variedad de serigrafía o tecnologías similares y luego se cubren con una fina capa de aluminio para hacer la pantalla visiblemente opaca y proporcionar una ruta de retorno eléctrico para los electrones una vez que golpean la pantalla. En el SED, esta capa también sirve como electrodo frontal que acelera los electrones hacia la pantalla, mantenida a un alto voltaje constante en relación con la red de conmutación. Como es el caso de los CRT modernos, se aplica una máscara oscura al vidrio antes de pintar el fósforo para darle a la pantalla un color gris carbón oscuro y mejorar la relación de contraste.
Crear la capa posterior con los emisores es un proceso de varios pasos. Primero, se imprime una matriz de alambres plateados en la pantalla para formar las filas o columnas, se agrega un aislante y luego se depositan las columnas o filas encima de eso. Se añaden electrodos a esta matriz, normalmente utilizando platino , dejando un espacio de aproximadamente 60 micrómetros entre las columnas. A continuación, se depositan almohadillas cuadradas de óxido de paladio (PdO) de sólo 20 nanómetros de espesor en los espacios entre los electrodos, conectándolos para suministrar energía. Se corta una pequeña hendidura en la almohadilla en el medio impulsando repetidamente altas corrientes a través de ella. La erosión resultante hace que se forme una brecha. El espacio en la almohadilla forma el emisor. El ancho del espacio debe controlarse estrictamente para que funcione correctamente, lo que resultó difícil de controlar en la práctica.
Los SED modernos añaden otro paso que facilita enormemente la producción. Las almohadillas se depositan con un espacio mucho mayor entre ellas, de hasta 50 nm, lo que permite añadirlas directamente mediante tecnología adaptada de las impresoras de inyección de tinta . Luego se coloca toda la pantalla en un gas orgánico y se envían pulsos de electricidad a través de las almohadillas. El carbono del gas es arrastrado hacia los bordes de la hendidura en los cuadrados de PdO, formando películas delgadas que se extienden verticalmente desde la parte superior de los espacios y crecen entre sí en un ligero ángulo. Este proceso es autolimitado; Si el espacio se vuelve demasiado pequeño, los pulsos erosionan el carbono, por lo que el ancho del espacio se puede controlar para producir una hendidura bastante constante de 5 nm entre ellos.
Dado que la pantalla debe mantenerse en el vacío para funcionar, existe una gran fuerza hacia adentro sobre las superficies de vidrio debido a la presión atmosférica circundante. Debido a que los emisores están dispuestos en columnas verticales, hay un espacio entre cada columna donde no hay fósforo, normalmente encima de las líneas eléctricas de las columnas. Los SED utilizan este espacio para colocar láminas delgadas o varillas encima de los conductores, que mantienen separadas las dos superficies de vidrio. Se utiliza una serie de estos para reforzar la pantalla en toda su superficie, lo que reduce significativamente la resistencia necesaria del propio vidrio. [3] Un CRT no tiene lugar para refuerzos similares, por lo que el vidrio de la pantalla frontal debe ser lo suficientemente grueso como para soportar toda la presión. Por tanto, los SED son mucho más delgados y livianos que los CRT.
Los SED pueden tener una relación de contraste de 100.000:1. [4]
Canon comenzó la investigación de SED en 1986. [5] Sus primeras investigaciones utilizaron electrodos de PdO sin películas de carbono en la parte superior, pero controlar el ancho de la hendidura resultó difícil. En ese momento había varias tecnologías de pantalla plana en desarrollo inicial, y la única que estaba cerca de comercializarse era el panel de pantalla de plasma (PDP), que tenía numerosas desventajas, entre ellas el costo de fabricación y el uso de energía. Las pantallas LCD no eran adecuadas para tamaños de pantalla más grandes debido a su bajo rendimiento y su compleja fabricación.
En 2004, Canon firmó un acuerdo con Toshiba para crear una empresa conjunta para continuar el desarrollo de la tecnología SED, formando "SED Ltd." Toshiba introdujo una nueva tecnología para modelar los conductores subyacentes a los emisores utilizando tecnologías adaptadas de impresoras de inyección de tinta. En ese momento, ambas compañías afirmaron que la producción estaba programada para comenzar en 2005. Tanto Canon como Toshiba comenzaron a exhibir unidades prototipo en ferias comerciales durante 2006, incluidas unidades de 55" y 36" de Canon, y una unidad de 42" de Toshiba. elogiado en la prensa por su calidad de imagen, diciendo que era "algo que hay que verlo para creer". [6]
Sin embargo, en este punto la fecha de introducción del SED de Canon ya se había retrasado varias veces. Primero se afirmó que entraría en producción en 1999. Esto se retrasó hasta 2005 después del acuerdo conjunto, y luego nuevamente hasta 2007 después de las primeras demostraciones en el CES y otras ferias.
En octubre de 2006, el presidente de Toshiba anunció que la empresa planea comenzar la producción completa de televisores SED de 55 pulgadas en julio de 2007 en sus instalaciones de producción en volumen SED recientemente construidas en Himeji . [7]
En diciembre de 2006, el presidente y director ejecutivo de Toshiba, Atsutoshi Nishida, dijo que Toshiba estaba en camino de producir en masa televisores SED en cooperación con Canon para 2008. Dijo que la compañía planeaba comenzar una producción de pequeña producción en el otoño de 2007, [8] pero no esperan que las pantallas SED se conviertan en un producto básico y no lanzarán la tecnología al mercado de consumo debido al alto precio esperado, reservándola únicamente para aplicaciones de radiodifusión profesionales. [9]
Además, en diciembre de 2006 se reveló que una de las razones del retraso fue una demanda presentada contra Canon por Applied Nanotech. El 25 de mayo de 2007, Canon anunció que el prolongado litigio pospondría el lanzamiento de los televisores SED y que se anunciaría una nueva fecha de lanzamiento en algún momento en el futuro. [10]
Applied Nanotech, una subsidiaria de Nano-Proprietary, posee varias patentes relacionadas con la fabricación de FED y SED. Le habían vendido a Canon una licencia perpetua para una tecnología de recubrimiento utilizada en su nueva estructura de emisores a base de carbono. Applied Nanotech afirmó que el acuerdo de Canon con Toshiba equivalía a una transferencia de tecnología ilegal y que se tendría que llegar a un acuerdo por separado. Abordaron el problema por primera vez en abril de 2005. [11]
Canon respondió a la demanda con varias acciones. El 12 de enero de 2007 anunciaron que comprarían todas las acciones de Toshiba en SED Inc. para eliminar la participación de Toshiba en la empresa. [12] También comenzaron a reelaborar su solicitud de patente RE40,062 existente para eliminar cualquiera de las tecnologías de Applied Nanotech de su sistema. La patente modificada se emitió el 12 de febrero de 2008. [13]
El 22 de febrero de 2007, el Tribunal de Distrito de los Estados Unidos para el Distrito Oeste de Texas , un distrito ampliamente conocido por llegar a acuerdos con titulares de patentes en casos de propiedad intelectual , dictaminó en una sentencia sumaria que Canon había violado su acuerdo al formar una empresa conjunta de televisión con Toshiba. [14] Sin embargo, el 2 de mayo de 2007, un jurado dictaminó que no se debían daños adicionales más allá de la tarifa de 5,5 millones de dólares por el contrato de licencia original. [15] [16]
El 25 de julio de 2008, el Tribunal de Apelaciones del Quinto Circuito de Estados Unidos revocó la decisión del tribunal inferior y dispuso que la licencia no exclusiva "irrevocable y perpetua" de Canon todavía era ejecutable y cubre a la filial reestructurada de Canon, SED. [17] El 2 de diciembre de 2008, Applied Nanotech abandonó la demanda, afirmando que continuarla "probablemente sería un esfuerzo inútil". [11]
A pesar de su éxito legal, Canon anunció al mismo tiempo que la crisis financiera de 2008 hacía que la introducción de los aparatos estuviera lejos de ser segura, llegando incluso a decir que no lanzarían el producto en ese momento "porque la gente se reiría a ellos". [11]
Canon también tenía un proceso de desarrollo OLED en curso que comenzó en medio de la demanda. En 2007, anunciaron un acuerdo conjunto para formar "Hitachi Displays Ltd.", en el que Matsushita y Canon tomarían cada uno una participación del 24,9% de la filial existente de Hitachi . Más tarde, Canon anunció que compraría Tokki Corp, un fabricante de equipos de fabricación OLED. [18]
En abril de 2009, durante la NAB 2009, se citó a Peter Putman diciendo: "En más de una ocasión me preguntaron sobre las posibilidades de que la SED de Canon regresara, algo en lo que no habría apostado dinero después de la debacle de las licencias de Nano Technologies. Sin embargo, un "Una fuente dentro de Canon me dijo en la feria que el SED todavía está muy vivo como tecnología de monitor profesional. De hecho, un ingeniero de Canon SED de Japón estaba haciendo una ronda silenciosa en el Centro de Convenciones de Las Vegas para evaluar la competencia". [19]
Canon anunció oficialmente el 25 de mayo de 2010 el fin del desarrollo de televisores SED para el mercado de consumo doméstico, [20] pero indicó que continuarán con el desarrollo para aplicaciones comerciales como equipos médicos. El 18 de agosto de 2010, Canon decidió liquidar SED Inc., [21] una subsidiaria consolidada de Canon Inc. que desarrolla tecnología SED, citando dificultades para asegurar una rentabilidad adecuada y poniendo fin de manera efectiva a las esperanzas de ver algún día televisores SED en el hogar o la habitación o la sala de estar.
