Теперь исследователи из Массачусетского технологического института разработали новый подход, который может иметь значительные преимущества перед существующими системами, по крайней мере, для определенных типов приложений: широкий угол обзора, простота изготовления и потенциально низкая стоимость и масштабируемость.Инновационная система описана в статье, опубликованной на этой неделе в журнале Nature Communications, в соавторстве с профессорами Массачусетского технологического института Марин Солячич и Джоном Джоаннопулосом, аспирантом Чиа Вей Сюй и четырьмя другими.Многие современные системы отображения на лобовом стекле используют зеркало или светоделитель для проецирования изображения прямо в глаза пользователя, создавая впечатление, будто дисплей парит в пространстве где-то перед ним. Но такие системы имеют чрезвычайно ограниченный угол обзора: глаза должны находиться в правильном положении, чтобы вообще видеть изображение.
В новой системе изображение появляется на самом стекле, и его можно увидеть под разными углами.В других прозрачных дисплеях используется электроника, непосредственно встроенная в стекло: органические светодиоды для дисплея и прозрачная электроника для управления ими.
Но такие системы сложны и дороги, а их прозрачность ограничена.Секрет новой системы: наночастицы встроены в прозрачный материал.
Эти крошечные частицы можно настроить так, чтобы они рассеивали только определенные длины волн, цвета или свет, позволяя всем остальным проходить сквозь них. Это означает, что стекло остается достаточно прозрачным, чтобы четко видеть цвета и формы через него, в то время как одноцветный дисплей хорошо виден на стекле.Чтобы продемонстрировать систему, команда спроецировала синее изображение перед сценой, содержащей чашки разных цветов, все из которых можно четко увидеть на проецируемом изображении.
В то время как в демонстрации команды использовались наночастицы серебра — каждая примерно 60 нанометров в диаметре — которые производили синее изображение, они говорят, что должна быть возможность создавать полноцветные изображения на дисплее, используя ту же технику. Трех цветов (красного, зеленого и синего) достаточно для создания того, что мы воспринимаем как полноцветный, и каждый из трех цветов по-прежнему будет отображать только очень узкую спектральную полосу, позволяющую свободно проходить всем остальным оттенкам.«Стекло будет выглядеть почти идеально прозрачным, — говорит Солячич, — потому что большая часть света имеет не ту точную длину волны», для рассеивания которой предназначены наночастицы. Это рассеяние позволяет видеть проецируемое изображение почти так же, как дым в воздухе может выявить присутствие лазерного луча, проходящего через него.
Такие дисплеи могут использоваться, например, для проецирования изображений на витрины магазинов, при этом позволяя прохожим ясно видеть товары, выставленные внутри, или для обеспечения дисплеев на лобовом стекле для водителей или пилотов, независимо от угла обзора.Солячич говорит, что демонстрация его группы — это всего лишь доказательство концепции, и что еще предстоит проделать большую работу по оптимизации производительности системы. Наночастицы серебра, которые имеются в продаже, были выбраны для первоначального тестирования, потому что «это было то, что мы могли сделать очень просто и дешево», — говорит Солячич. Многообещающие результаты команды, даже без каких-либо попыток оптимизировать материалы, «вдохновляют нас на то, что вы можете улучшить эту работу», — говорит он.
Частицы могут быть включены в тонкое дешевое пластиковое покрытие, нанесенное на стекло, так же, как тонирование применяется к автомобильным окнам. Это будет работать с имеющимися в продаже лазерными проекторами или обычными проекторами, которые воспроизводят заданный цвет.«Это очень умная идея с использованием спектрально-избирательных рассеивающих свойств наночастиц для создания прозрачного дисплея», — говорит Шанхуэй Фань, профессор электротехники в Стэнфордском университете, который не принимал участия в этой работе. «Я думаю, что это прекрасная демонстрация».
Работа, в которой также участвовали аспирант Массачусетского технологического института Бо Чжэнь, недавний стипендиат Венджун Цю, членский филиал Массачусетского технологического института Офер Шапира и Брендан Лейси из Эджвудского химико-биологического центра армии США, была поддержана Исследовательским бюро армии и Национальным научным фондом.Видео: http://www.youtube.com/watch?v=0aw58MUciWw#t=35