Появление «прозрачных» дисплеев, как результат развития нанотехнологий, привело к созданию нового поколения мониторов, в которых, с одной стороны, реализованы характеристики их стандартных версий, а с другой — расширены возможности дисплеев в условиях, когда информацию на экране необходимо воспринимать одновременно с предметом внимания, находящимся в поле зрения за дисплеем.
Потенциально прозрачные дисплеи могут быть востребованы во многих сферах. Соответственно, к ним предъявляются разные требования. Критичные значения работоспособности мониторов при низких и повышенных температурах, высокой влажности, ударных воздействиях и вибрации, время отклика, угол обзора являются основными критериями при выборе экрана, который будет использоваться в тяжелых условиях эксплуатации. Прозрачные дисплеи TASEL производства Beneq Lumineq предназначены для работы в таких условиях в качестве отдельных мониторов.
Вместе с тем, решение задачи их интегрирования в многослойное стекло неизбежно приведет к созданию новых по функциональности информационных экранов, соответствующих требованиям по их применению в жестких режимах. Такой опыт был проведен в АО «НИТС» совместно с финской компанией Beneq (она же является портфельной компанией Роснано), производителем электролюминесцентных стандартных дисплеев TFEL и прозрачных дисплеев TASEL под торговой маркой Lumineq.
«НИТС» специализируется на производстве изделий остекления для авиации, космических аппаратов глубоководной и наземной специальной техники с 1954 г. Поскольку применение изделий предполагается в экстремальных условиях эксплуатации, инженерами института разработаны и реализованы методы упрочнения стекла: в дополнение к воздушной закалке, следует особо подчеркнуть ионный обмен, жидкостную закалку, травление, а также комбинации этих способов. В результате, благодаря разработанным технологиям, специалисты НИТС смогли повысить прочность стандартного листового силикатного стекла со 100–150 до 1500–2700 МПа (последнее значение выше, чем у некоторых металлов). Необходимость достижения таких параметров вызвана, прежде всего, условиями эксплуатации изделий, носящих марку «ТСК» — техническое стекло, конструкция. Подобных изделий насчитывается более 300. Они предназначены для авиационной, космической, глубоководной и специальной техники, и все без исключения проходят проверку по 30 тестам на соответствие оптическим параметрам, а также требованиям на разрушающую нагрузку (живучесть, перепад температур и давления, климатические испытания, влагостойкость, изгиб, скручивание, вибродинамические испытания, ударопрочность и т. д.). В качестве примера можно привести подтвержденную испытаниями стойкость авиационного стекла к ударным воздействиям, способного выдержать без последствий фронтальное попадание птицы весом 1,8 кг при скорости самолета 580 км/ч, а также попадание пуль калибра 7,62 мм.
Используя различные приемы в сочетании с методами свободного и принудительного моллирования, сотрудникам НИТС удалось разработать принципы формообразования стеклодеталей и, тем самым, решить задачу по созданию крупногабаритных изделий сверхсложной геометрической формы. В результате были сконструированы высокопрочные конструкционные элементы остекления кабин самолетов Т-50, Су-35, МиГ-35, Як-130. Кроме того, впервые в мире было создано остекление из силикатного стекла сдвижной части фонаря самолета.
Экспериментируя с достигнутыми результатами в своей области в сочетании с достижениями компании Beneq Lumineq в сфере дисплейных технологий, специалисты НИТС выполнили НИР с многослойным стеклом и прозрачным сегментным электролюминесцентным дисплеем Lumineq. Перед инженерами стояла задача определить технологическую возможность и технические условия интегрирования прозрачного дисплея в элементы остекления, а также проведение проверки созданного триплекса на соответствие предъявляемым требованиям к многослойному стеклу, предназначенному для эксплуатации в критичных режимах.
Технология производства электролюминесцентных дисплеев (ЭЛД), несмотря на ограничения по цветовому диапазону, продолжает оставаться востребованной и является альтернативой другим технологиям создания устройств отображения, предназначенных для жестких условий эксплуатации. Для соответствия таким условиям разработаны версии ЭЛД, в том числе прозрачные, с характеристиками, обеспечивающими:
- устойчивость к ударным воздействиям 100g (это значение параметра для всего дисплея с электронной схемой, а само стекло выдерживает 200g);
- диапазон рабочих температур –60…+105 °C (стекло выдерживает –100 °C);
- высокая контрастность изображения (до 1:50 при внешнем освещении 500 лк);
- угол обзора свыше 160°;
- время отклика менее 1 мс во всем диапазоне рабочих температур;
- среднее время наработки на отказ 100 000 ч и более (определяется временем наработки на отказ электронного компонента в схеме дисплея, имеющего минимальное значение времени).
Дисплеи прозрачные и непрозрачные
Непрозрачная неорганическая тонкопленочная электролюминесцентная технология (Thin Film Electro luminescent, TFEL) была разработана в середине 1980-х годов компаниями Planar Systems и Finlux и позднее приобретена фирмой Planar. Японская компания Sharp также участвовала в разработке технологии TFEL. В конце 1990-х годов Denso Corporation начала производить прозрачные ЭЛ-дисплеи для автомобильных применений. Стандартное изделие, изготовленное по TFEL-технологии на основе неорганических материалов, содержит слои люминофоров, излучающих свет под действием сильных электрических полей. Обычно в качестве люминофора используется материал ZnS: Mn. Напряжение прикладывается на пересечении электродов, причем, передний электрод является прозрачным. Прозрачные электроды обычно изготавливаются из окиси индия и олова (Indium Tin Oxide, ITO). Задние электроды стандартных ЭЛ-дисплеев обычно выполнены из металла. Преимуществом нахождения металла за излучающим слоем является то, что он может поглощать большую дозу света, излучаемого люминофором в плоскости дисплея. Такая концепция изготовления дисплеев на базе TFEL-технологии очень хороша для применений внутри помещений, поскольку выход света может быть увеличен почти вдвое. Вне помещений основную проблему создают задние электроды, так как они подобны зеркалу и отражают много окружающего света, что уменьшает контрастность дисплея. Для решения этой проблемы компания Planar разработала новый тип электродов, поглощающих свет. Технология получила название Integral Contrast Enhancement (ICE или ICEBright).
#железо_и_технологии #прозрачный_дисплей
