∙техническая аппаратура (компьютеры, индикаторные панели для автомобилей, мониторы медицинских диагностических комплексов, контрольно-измерительная аппаратура, комплексы телемеханики АЭС);

∙специальная аппаратура (крупноформатные информационные табло, сверхминиатюрные дисплеи, устройства воспроизведения изображения с высокой плотностью информации, космическая техника);

∙военная техника (радиолокационные системы, авиационные бортовые индикаторы, авиационные дисплеи в нашлемном варианте, приборы ночного видения, электронные прицелы).

17.11. Отражающие дисплеи (электронная бумага)

В основе отражающих дисплеев лежит электрохромный эффект, проявляющийся при использовании электронных чернил.

Структурными элементами отражающих дисплеев на базе электронных чернил являются микрокапсулы, диаметр которых не больше толщины человеческого волоса. Дисплей состоит из нескольких слоев. Два "рабочих" слоя формируют изображение: внешний отражающий слой, состоящий из

наночастиц диоксида титана белого цвета и электрохромный слой с красящим пигментом. Как только на слои подается разность потенциалов,

электрохромный слой перемещается ближе к отражающему и пользователь видит четкую картинку с высокой контрастностью. А если изменить полярность напряжения, то слой "переключится" в такое состояние, при котором будет виден только отражающий пигмент диоксида титана.

Так достигается формирование картинки. Благодаря высокой

мобильности пигментного слоя на основе электрохромных наночастиц достигается высокая скорость переключения, что, в свою очередь, позволяет добиться высокой частоты смены кадров – до 60 кадров в секунду.

Рис. 17.24. Микрокапсула — основной структурный элемент дисплеев на

базе электронных чернил

Слой микрокапсул расположен между двумя рядами взаимно перпендикулярных гибких электродов (сверху – прозрачных, снизу –

356

непрозрачных), образующих адресную сетку (рис. 17.25). При подаче

напряжения на два взаимно перпендикулярных электрода в точке их пересечения возникает электрическое поле, под действием которого в

расположенной между ними микрокапсуле группируются пигментные частицы. Частицы с одним зарядом собираются в верхней части микрокапсулы, а с противоположным – в нижней. Для того чтобы поменять цвет точки экрана с белого на темный или наоборот, достаточно изменить полярность напряжения, поданного на соответствующую пару электродов. Таким образом, пиксел экрана, соответствующий данной микрокапсуле, окрасится в темный либо в белый цвет; при этом пигментные частицы, сгруппировавшиеся в верхней части микрокапсулы, скроют от взгляда наблюдателя все частицы, сосредоточенные в ее нижней части.

Рис. 17.25. Схематическое изображение структуры дисплея на базе

электронных чернил

Описанная модель позволяет создавать монохромные дисплеи с однобитной разрядностью, то есть каждый из пикселов экрана может быть либо белым, либо темным. Если же один управляющий состоянием микрокапсулы электрод заменить двумя, то станет возможным

формирование полутонов за счет закрашивания одной половины микрокапсулы в белый цвет, а другой половины – в черный (рис. 17.26).

В настоящее время технологически достижимо создание отражающих дисплеев с очень высокой разрешающей способностью. В качестве подложки

для создания дисплея на основе электронных чернил можно использовать практически любые материалы: стекло, пластик, ткань и даже бумагу. А это, в свою очередь, открывает перспективы создания ультратонких гибких дисплеев, максимально близких по своим механическим и оптическим характеристикам к обычной бумаге.

357

содержащиеся в микрокапсулах пигментные частицы со временем выцветают под воздействием солнечных лучей.

С учетом эксплуатационных характеристик дисплеев на базе электронных чернил основной областью их применения могут стать портативные устройства для чтения книг и иных электронных изданий. Так, в мае 2004 года фирма Philips представила готовый к коммерческому использованию активно-матричный дисплейный модуль на базе электронных чернил. При размере экрана 6 дюймов (152,3 мм) по диагонали дисплей имеет разрешение 800 – 600 пикселов и способен отображать четыре градации серого. Толщина этого модуля – 4,25 мм, вес – 35 г. Время отклика пикселов – 300 мс. При напряжении питания 3 В пиковое энергопотребление (в момент изменения изображения) составляет всего 1,5 Вт.

Тот факт, что дисплей не потребляет энергии для формирования картинки длительное время (энергия нужна только для переключения слоев пигмента), позволит создать на базе NCD "жидкокристаллические обои" или другие декоративные элементы.

Все дисплеи такого типа пока монохромны (черные, синие, зеленые),

но возможно дальнейшее развитие этой технологии для создания цветных дисплеев – необходимо будет добавить к одному пигментному слою еще два, других цветов.

Рис.17.28. Часы с новым дисплеем (а) и жидкопорошковый дисплей (б)

Одним из направлений работы по совершенствованию отражающих дисплеев является создание жидкопорошковых экранов на основе наноструктурированных порошков, которые при определенных условиях ведут себя как жидкости. Поэтому новый дисплей называется "Liquid Powder" (т.е. "жидкопорошковый"). Этот наноматериал реагирует на

359