5.4.2. Электрохромные индикаторы

К этому классу относятся индикаторы, в которых наложение внешнего электрического поля приводит к изменению цвета активного материала. В качестве веществ, меняющих свой цвет, могут использоваться триоксид вольфрама (WO3), иридиево-оксидные пленки, ряд других неорганических оксидов, кроме того, в этих целях могут использоваться и некоторые органические вещества — виологены, биперилловые соли, некоторые жидкие кристаллы. Схематическое изображение электрохромного индикатора представлено на рис. 5.12. Слой WO3 толщиной 0,1 — 1 мкм создается на стеклянной подложке—он наносится на прозрачный электрод (пленку In2О3 толщиной 0,1 —0,2 мкм), например, путем термического напыления. Поверх активного слоя напыляют слой диэлектрика (например, SiO2 толщиной 0,05 мкм) и затем—пленочный электрод (золото, толщина пленки 0,01 мкм).

Подпись: Рис. 5.12. Устройство твердотельного электрохромного индикатора: 
1 — стеклян¬ная пластна; 2—прозрач¬ный  электрод; 3 — слой аморфного WO3; 4 — слой диэлектрика;
5— электрод

Если на прозрачный электрод такой ячейки подается отрицательный потенциал, из него в WO3 будут инжектироваться электроны. В результате на катоде происходят реакции образования вольфрамовой бронзы и в активном слое возникают центры окрашивания: цвет пленки становится синим. Реакция образования вольфрамовой бронзы обратима: при перемене полярности питающего напряжения индикатор восстанавливает начальный цвет (инжекции электронов из пленки золота препятствует слой SiO2). Рабочее напряжение подобных индикаторов составляет доли вольт, контраст 2:1 достигается примерно за секунду.

Важной особенностью электрохромного индикатора является наличие памяти: окраска активного слоя может сохраняться в течение многих часов, до тех пор, пока не будет подан импульс стирающего напряжения противоположной полярности. Заряд, требуемый для изменения цвета индикатора, оказывается очень малым (до 5 мКл/см2 ). Таким образом, приборы этого типа являются еще более экономичными, чем жидкокристаллические.

Основные недостатки электрохромных индикаторов: инерционность (время переключения может достигать 1 с) и недостаточная долговечность. Они выдерживают не более 1·107 переключений, а это означает, что если их использовать, например, в часах для высвечивания секундной цифры, то их срок службы составит не более 3000 ч. Быстродействие можно увеличить, используя в качестве активного материала не твердое вещество, а жидкость, однако срок службы при этом еще больше снижается (внутри ячейки могут происходить неконтролируемые химические реакции); слабее в последнем случае оказывается выражен и эффект памяти.

В целом, однако, электрохромные индикаторы вполне пригодны для высвечивания медленно меняющейся информации, когда отчетливее выявляются их достоинства — экономичность и высокий (не хуже, чем у жидкокристаллических индикаторов) контраст. Температурный же диапазон работы электрохромных индикаторов даже более широк (от —20 до +70°С), и вдобавок информация может считываться при больших углах обзора, чем с жидкокристаллических.

Введение в оптоэлектронику


*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.