4. Дисплей из нанотрубок

Эмиссионные свойства нанотрубок открывают возможности для создания "холодных" излучателей электронов. Их считают ключевыми элементами для производства плоских дисплеев нового поколения. Матрица, составленная из нанотрубок, может служить заменой традиционной электронно-лучевой пушке. Каждая нанотрубка в этой матрице будет "отвечать" за один пиксель изображения. Такой дисплей будет сочетать удобство плоского жидкокристаллического экрана и качество изображения традиционных мониторов. Созданные тонкие плоские дисплеи, работающие на матрице из нанотрубок, доводят четкость изображения до фантастического уровня - степень детальности изображения на таком мониторе будет превосходить возможности человеческого глаза.

Рассмотрим углеродную нанотрубку, закрепленную на катоде и ориентированную в направлении анода (рис. 5). Если на электроды подать напряжение соответствующей полярности, нанотрубка заряжается отрицательно, линии электрического поля вблизи заряженной нанотрубки искривляются и в окрестности острия нанотрубки напряженность поля становится огромной, причем тем больше, чем тоньше нанотрубка. Такое локальное поле может вырывать электроны из нанотрубки. Под действием внешнего поля летящие электроны формируются в пучок. Этот эффект, называемый автоэлектронной эмиссией, кроме дисплеев, используется для создания выпрямителей.

Р ис. 5. Схема дисплея, в котором используется автоэлектронная

эмиссия из нанотрубок.

В обоих случаях берут два плоских электрода, один из которых покрывают слоем из углеродных нанотрубок, ориентированных перпендикулярно ко второму. Если на электроды подается такое напряжение, что нанотрубка заряжается отрицательно, из нанотрубки на второй электрод излучается пучок электронов: ток в системе идет. При другой полярности нанотрубка заряжается положительно, электронная эмиссия из нее невозможна и ток в системе не идет.

Чтобы с помощью автоэлектронной эмиссии получить изображение, на аноде закрепляют люминофор, преобразующий электрическую энергию в световую. Электронный удар возбуждает молекулы люминофора, которые затем переходят в основное состояние, излучая фотоны. Например, при использовании в качестве люминофора сульфида цинка с добавками меди и алюминия наблюдается зеленое свечение, а при добавлении серебра - синее. Красный цвет получают с помощью легированного европием оксида иттрия.

Приборы с холодным катодом отличаются пониженными напряжениями питания и потреблением мощности, малой массой и поперечными размерами.

Компания Motorola продемонстрировала действующий прототип нового цветного дисплея, в котором используется множество углеродных нанотрубок. Он имеет размер 4,7 дюйма по диагонали и дает оптическое разрешение в 12896 пикселей. Эта конструкция, названная наноэмиссионным дисплеем (NED), превосходит существующую технологию плоских панелей.

В обычной электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) экран, покрытый частицами люминофора, светится под воздействием электронного луча. В NED в качестве источника электронов используются углеродные нанотрубки. Один из трудных моментов производства заключается в том, чтобы прикрепить нанотрубки к стеклянной подложке. Motorola использует катализатор для точного позиционирования нанотрубок, выращиваемых перпендикулярно к стеклу.

Если производители активно займутся освоением этой технологии, дисплеи могут появиться в продаже уже через два года. Motorola возлагает большие надежды на новую технологию, которая выигрывает по сравнению как с существующими плоскими дисплеями, так и со старой, но все еще преобладающей технологией ЭЛТ-дисплеев.

По заявлениям представителей Motorola, подобный подход позволяет создавать плоскопанельные экраны с низким энергопотреблением и хорошими техническими характеристиками. В числе преимуществ новых дисплеев Motorola достаточная яркость для работы при дневном освещении, столь же короткое время реакции, как у ЭЛТ, почти такое же качество цветов и большой угол обзора. При этом они «значительно дешевле» в производстве по сравнению с современными дисплеями, так как технологический процесс состоит из меньшего числа шагов.