Нанотехнологии заменят "жидкие кристаллы" [ Редагувати ]

Похоже, жидкокристаллические дисплеи доживают свои последние дни. В ближайшем будущем их заменит так называемая "электронная бумага" с гораздо большей контрастностью и быстродействием. Отчасти принцип действия новой технологии базируется на жидких кристаллах, но имеет ряд нововведений и усовершенствований.

Традиционные жидкокристаллические дисплеи не могут завоевать себе массовой популярности среди широкого пользователя по трем причинам:

• из-за низкого времени отклика матрицы;
• из-за малого угла обзора;
• из-за высокой стоимости.

Как правило, для работы с мультимедиа-программами, для просмотра видео и для компьютерных игр пользователи выбирают обычные электронно-лучевые мониторы, поскольку угол обзора у них достаточно большой для того, чтобы смотреть фильм или играть в компании друзей. Жидкокристаллические же мониторы обычно используют в бизнес-решениях, где нужно сохранить полезную площадь рабочего места.

Не секрет, что последние несколько лет производители ЖК-панелей пытаются улучшить их параметры, и постепенно мониторы становятся более качественными и снижаются в цене. Но, скорее всего, при использовании традиционных ЖК-технологий на рынке не появятся дисплеи с высокой контрастностью и быстродействием. Улучшение же традиционной ЖК-технологии с помощью нанотехнологий позволит выдвинуть на рынок новое поколение дисплеев, которые могут вытеснить электронно-лучевые и даже плазменные.

Прототипы дисплеев, созданных с использованием нанотехнологий, уже есть. Более того, существуют продукты, уже продающиеся на мировом рынке. Расскажем поподробнее об этих новинках.

Один из флагманов в области "нестандартных" ЖК-дисплеев - ирландская компания NanoChromics. Она представляет на рынке продукт The NanoChromics Display (NCD), впервые показанный на конференции DEMO 2005.

Второе название нового дисплея - "дисплей чернила-на-бумаге" (ink-on-paper display). Назван он так потому, что изображение, сформированное на дисплее, похоже на бумажный рисунок, выполненный цветными чернилами. Изображение настолько контрастно, что угол обзора дисплея составляет 180., это соответствует максимальному значению для любых дисплеев вообще. Скорость отклика матрицы в них достаточно высока. Продающиеся сегодня дисплеи могут обеспечивать частоту в 60 кадров в секунду.

Изображение остается на дисплее даже тогда, когда питание отключается. Этот эффект достигается благодаря переключению пигментных слоев, которые формируют пиксели. Так как изображение формирует пигмент, то дисплей не нуждается в дополнительной подсветке, что существенно снижает его энергопотребление. Представители компании считают, что при одинаковых размерах NCD будет потреблять всего 10% той энергии, которую потребляет LCD. Тот факт, что дисплей не потребляет энергии для формирования картинки длительное время (энергия нужна только для переключения слоев пигмента, как мы говорили выше), позволит создать на базе NCD "жидкокристаллические обои" или другие декоративные элементы.

Рассмотрим принцип действия дисплея NanoChromix. Дисплей состоит из нескольких слоев. Два "рабочих" слоя формируют изображение: внешний отражающий слой, состоящий из наночастиц диоксида титана (это вещество применяется в бумажной промышленности для придания бумаге 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. Все дисплеи компании пока монохромны, но представители NanoChromics утверждают, что возможно дальнейшее развитие этой технологии для создания цветных дисплеев - необходимо будет добавить к одному пигментному слою еще два, других цветов. Пока что все картинки на NCD дисплеях темно-синие или зеленые.

Новые мониторы также неприхотливы к отружающей температуре. Настольные часы на основе NCD работают в температурном диапазоне от - 35o до +80o C.

Специалисты компании заверяют, что традиционную линию по производству жидкокристаллических мониторов можно переоборудовать под NanoChromics Display, затратив всего 20 000$. При этом стоимость новых нанохромных дисплеев будет ниже.

Пока компания продает отдельные дисплеи, настольные часы и приборы для медицинского пользования. В ближайшей перспективе - производство электронных книг и карманных компьютеров.

Другую, не менее революционную технологию, предложила компания Bridgestone, которая, как это ни поразительно звучит, производит автомобильные покрышки.

По словам Bridgestone, материал, из которого выполнен дисплей, очень тонок, обеспечивает больший угол обзора, и в то же время потребляет меньше энергии.

На это изобретение шинопроизводителя навели проводимые им исследования в области электротехнических материалов - стремительно развивающейся, благодаря мобильным технологиям, отрасли.

Как сообщают представители компании, время отклика нового жидкокристаллического дисплея в сто раз меньше, чем у обычных LCD мониторов. Новое устройство назвали Quick Response Liquid Powder Display (QRLPD). Инновация, позволяющая настолько увеличить скорость отклика, состоит в применении тех же наночастиц.

Специалисты из Bridgestone использовали в новом мониторе новый тип материалов - наноструктурированные порошки, которые при определенных условиях  ведут себя как жидкости. Поэтому новый дисплей называется "Liquid Powder" (т.е. "жидкопорошковый"). Этот наноматериал реагирует на электрическое поле очень быстро благодаря своим электрическим свойствам. За счет этого достигается высокая скорость отклика. А то, что наноматериал проявляет свойства жидкости, позволяет делать гибкую "электронную бумагу" на основе новой технологии. Также QRLPD отражает более 45% падающего на него света. Это значит, что "электронная бумага" будет похожа на обычную ярко-белую. 

Как и его аналог от NanoChromix, дисплей QRLPD также хранит изображение при отключении питания. По словам команды из Bridgestone, управление новыми панелями не требует стандартных TFT-матриц (TFT- "thin-film transistors" пленка из транзисторов, управляющих отображением информации на дисплее), которые применяются в обычных LCD мониторах.

Если дисплей от Bridgestone пока массово не производится, то компания NanoChromics уже продает свои дисплеи, часы и медицинские приборы. Так что нанодисплей уже "покинул лабораторию", чего не скажешь о многих современных достижениях нанотехнологий. А судя по тому, что товары на их основе есть в продаже, то можно смело говорить о том, что дисплеи на основе нанотехнологий вышли на рынок. И 2005 год будет своеобразным "годом становления" для этих новинок.