ДИСПЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ ФОТОННОГО КРИСТАЛЛА
DISPLAY DEVICE BASED ON PHOTONIC CRYSTAL

Изобретение относится к области формирования полноцветных изображений для визуального отображения информации в средствах отображения информации (СОИ).
Известен дисплей (Photonic-crystal full-colour displays, Andre С. Arsenault, Daniel P. Puzzo, Ian Manners and Geoffrey A. Ozin. Nature photonics, v.1, August 2007, pp.468-472), содержащий упругую эластичную прозрачную полимерную пленку с встроенными в нее наносферами диоксида кремния (фотонный кристалл), работающий на эффекте интерференции отражаемого от слоев наносфер света и не требующий подсветки в светлое время суток.
При работе этого дисплея происходит насыщение пористой полимерной пленки с встроенными в нее слоями наносфер диоксида кремния электролитом из зазора, находящегося под этой пористой полимерной пленкой, под действием прикладываемого к системе пленка - электролит электрического напряжения. Такое насыщение изменяет толщину полимерной пленки и расстояния между слоями встроенных в нее наносфер диоксида кремния, что и приводит к изменению интерференционной окраски отраженного от данной структуры света. Однако процесс насыщения электролитом пористой полимерной пленки (как и процесс выхода этого электролита из пористой пленки обратно в зазор) протекает крайне медленно, что значительно снижает быстродействие данного дисплейного устройства, позволяя использовать его только в рекламных щитах со сменой изображения всего один раз в одну - две секунды. Такая скорость смены изображения не позволяет применять данное дисплейное устройство в качестве экранов телевизоров или компьютеров.
Кроме того, устройство, содержащее жидкий электролит, имеет заведомо более узкий температурный диапазон применения (хранения) и является менее технологичным в изготовлении.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в значительном увеличении быстродействия данного дисплейного устройства, работающего на эффекте интерференции света, отражаемого от слоев наносфер, встроенных в эластичный прозрачный пластик. Предлагаемое дисплейное устройство обладает достаточным быстродействием для применения его в качестве телевизионных экранов и экранов компьютерных мониторов, что невозможно для дисплейного устройства прототипа из-за его крайне низкого быстродействия.
Для достижения указанного технического результата в дисплейном устройстве, содержащем эластичную полимерную пленку с встроенными в нее наносферами диоксида кремния (фотонный кристалл), жидкий электролит заменяется пьезокерамической пластинкой с нанесенной на ее противоположные плоскопараллельные поверхности системой скрещенных металлических шин для X-Y адресации элементов изображения (пикселей).
Отличительными признаками предлагаемого дисплейного устройства является иной принцип управления толщиной полимерной пленки и расстоянием между слоями встроенных в нее наносфер диоксида кремния: вместо разбухания пленки при впитывании в нее жидкого электролита (и обратного процесса - съеживания (сжатия) - при выходе электролита из полимерной пленки в зазор) предлагается управлять толщиной данной полимерной пленки с помощью сжатия (растяжения) этой пленки пьезокерамической плоскопараллельной пластиной, толщина которой может изменяться на каждом отдельно взятом локальном участке этой пластины при приложении электрического напряжения к системе перекрестных шин, нанесенных на противоположные поверхности пьезокерамической пластины.
Предлагаемая конструкция дисплея не содержит жидкого электролита либо каких-то других жидкостей, что резко повышает быстродействие данного устройства, позволяя применять его как в телевизионных экранах, так и для изготовления компьютерных мониторов.
Предлагаемое дисплейное устройство иллюстрируется рисунками, представленными на чертеже.
На чертеже показано схематическое устройство дисплейного изделия.
Дисплейное устройство состоит из двух плоскопараллельных диэлектрических пластин-подложек 1, верхняя из которых обязательно должна быть прозрачной, так как через нее осуществляется индикация изображения. На нижней пластине-подложке 1 располагается плоская пьезокерамическая пластина 2 с нанесенными на ее противоположные плоскопараллельные стороны токоведущими металлическими перекрестно-параллельными шинами 5, с помощью которых осуществляется X-Y адресация элементов изображения на экране дисплейного устройства. Далее расположен слой прозрачного эластичного полимера 3 с встроенными в него параллельными слоями наносферических частиц диоксида кремния 4 (фотонный кристалл).
Работа дисплейного устройства осуществляется следующим образом. На систему перекрестно-параллельных токоведущих шин 5 подаются управляющие электрические сигналы для формирования изображения на экране дисплейного устройства. Подаваемое напряжение оказывается приложенным к противоположным граням пьезокерамической пластины 2, что вызывает локальное изменение толщины этой пластины в точках перекрещивания шин, соответствующих элементам изображения на экране устройства. Увеличившиеся в толщине локальные участки пьезокерамической пластины 2 сдавливают эластичную упругую полимерную пленку 3, что приводит к изменению расстояний между встроенными в эту пленку параллельными слоями наносфер диоксида кремния 4. Изменение расстояний между слоями наносферических частиц приводит, в свою очередь, к изменению интерференционной окраски отражаемого этими наночастицами света. Таким образом, в локальных точках экрана (элементах изображения), соответствующих местам перекрещивания параллельных шин 5, нанесенных на пьезокерамическую пластину 2, меняется цвет. Это обеспечивает формирование на экране дисплейного устройства полноцветного изображения в соответствии с подаваемыми на шины 5 управляющими электрическими видеосигналами.