Een nieuwe studie gepubliceerd op Microsystemen en nano-engineering door Kazuhiro Kobayashi en Hiroaki Onoe beschrijft de ontwikkeling van een flexibel en reflecterend meerkleurendisplaysysteem dat geen voortdurende energietoevoer vereist voor kleurbehoud. Het idee is gericht op het vinden van futuristische toepassingen met duurzame kleurendisplays en het vervangen van bestaande elektronische displayborden die momenteel worden gebruikt voor veelkleurige berichten en afbeeldingen. Terwijl het concept zijn oorsprong vindt in elektronisch papier of flexibele elektronica die eruitziet als print op papier (ontwikkeld voor smart wear), de voorgestelde methode is eenvoudig gebaseerd op achtereenvolgens geïntroduceerde gekleurde waterdruppels en luchtzakken in een microfluïdisch apparaat dat precies is gefabriceerd op een flexibel polymeer om stabiele bitmapafbeeldingen te behouden zonder energieverbruik.

Ook wijkt de methode af van bestaande technieken van vloeibare kristallen of organische lichtemitterende diodes (OLED's), die energie verbruiken op het niveau van de lichtemitterende pixel. De techniek herbergt een microfluïdische waterdruppeltrein als een flexibele, reflecterend scherm. Het werkingsprincipe van het systeem is gebaseerd op een roterende vloeistofselector met op zuiging gebaseerde negatieve druk om de druppels in de beoogde richting te drijven en een vooraf bepaald teken te vormen.

Microkanalen van het voorgestelde apparaat werden vervaardigd met het flexibele polymeer, polydimethylsiloxaan (PDMS), een materiaal met eigenschappen zoals transparantie onder zichtbaar licht en luchtdoorlatendheid. De auteurs gebruikten zachte lithografie en bindingstechnieken om PDMS-PDMS-microkanalen te creëren met pixelpatronen variërend van 400-800 m in diameter en 50-200 m in hoogte. In de apparaatarchitectuur de patronen waren verbonden via lineaire kanalen van 100-200 m breed. Aangezien het materiaal luchtdoorlatend en gasoplosbaar is, een dunne Paryleen-laag (500 nm dik) werd in de microkanalen afgezet om lekkage en verdamping van lucht en water te voorkomen.

Om een ​​geoptimaliseerde pixelgrootte te fabriceren, de auteurs bedachten een relatie tussen de microkanaalgeometrie en waterverlies om een ​​specifiek volume gekleurd water te behouden als druppeltjes in het apparaat voortbewegen. Het ontwerp en de optimalisatie van het apparaat omvatten metingen van het minimale drukverschil dat nodig is om gekleurde waterdruppels door de microkanalen te sturen. De druk in het afzuigsysteem van het microfluïdische apparaat werd geregeld met een computergestuurd klepsysteem, en de schakelaarbediening is geprogrammeerd met MATLAB. In aanvulling, de capaciteit voor kleuromschakeling en druppelcontrole werd beoordeeld op het niveau van de enkele pixel voor geoptimaliseerde beeldweergave. De relatie tussen de druppelpositie en het tijdstip waarop de onderdruk werd uitgeoefend, werd geoptimaliseerd om aan te geven dat het apparaat kon worden bestuurd op het niveau van de enkele pixel.

In de studie, op deze manier werd een reeks afbeeldingen gemaakt in zigzag-microkanalen als proof of principle om het voorgestelde concept van flexibele meerkleurige reflecterende displays te testen. Kleurbehoud werd mogelijk gemaakt door het afzuigsysteem te stoppen, waarbij de oriëntatie van het display intact bleef zonder energietoevoer.

Experimentele resultaten bevestigden dat het systeem veelkleurige reflecterende beelden kon weergeven en behouden zonder energieverbruik, zoals getheoretiseerd. De afbeeldingen waren duurzaam terwijl ze hun positie behielden na buigzaam draaien, om flexibiliteit en herstel van het oorspronkelijke veelkleurige kader aan te geven. De wetenschappers voorspellen dat dergelijke flexibele en energieloze displaysystemen innovatieve toepassingen kunnen vinden op robothuiden, kleding en accessoires in het dagelijks leven in de toekomst.

© 2018 Fys.org