Forskere udviklede et materiale til den nye type flydende krystalskærme

Et hold fra Det Fysiske Fakultet, MSU udviklede sammen med deres udenlandske kolleger et nyt flydende krystalmateriale med højt potentiale som grundlag for lysere, hurtigere, energibesparende skærme med højere opløsning. Resultaterne af arbejdet blev offentliggjort i Avancerede funktionelle materialer .

LCD-skærmbilleder består af mange pixels, de mindste fysiske elementer i et flydende krystaldisplay. Hver pixel på en konventionel LCD-skærm baseret på nematiske flydende krystaller (NLC'er) kombinerer tre subpixels:rød, blå, og grøn. Et LCD-materiale inden for hver pixel er, faktisk, et farvefilter, der danner en sandwich-lignende struktur, hvor "fyldningen" er dannet af de to lag med gennemsigtige elektroder indeni og en flydende krystal imellem dem, mens sandwichens "brød" består af polarisatorerne, som producerer den lineære polarisering af lys, men i vinkelrette retninger.

Hver pixel i en NLC har vinkelret molekyleorientering på de modsatte lag. Den første polarisator producerer den lineære polarisering af lys i en bestemt retning. Uden det elektriske felt, lysets polariseringsplan roterer 90 grader og passerer mellem lagene, således at polarisationsplanet på udgangen af ​​cellen falder sammen med polarisationsplanet for den anden polarisator. I dette tilfælde, lyset forplanter sig gennem cellen, og pixlen er lys. Når det elektriske felt påføres, alle molekyler er orienteret langs det elektriske felt (se billedet til højre), der er ingen rotation af lysets polarisationsplan mellem lagene. Derfor, den anden polarisator afskærer næsten alt lys, der forplanter sig gennem cellen, og cellen er mørk. Farven i konventionelle skærme er dannet af rød, blå eller grøn belysning af hver bestemt underpixel, mens den flydende krystal i hver pixel enten er gennemsigtig (hvis spændingen er slukket) eller absorberer (hvis spændingen er tændt) for lyset. Til sidst, farvebilledet er dannet af en bestemt kombination af det røde, blå og grønne subpixels. Dette princip blev udarbejdet af den sovjetiske fysiker Vsevolod Frederiks, og bruges i øjeblikket i de fleste LCD-enheder.

"Vi har udviklet et flydende krystalmateriale af en anden art - en ferroelektrisk flydende krystal (FLC), som er stabil over for den mekaniske belastning (det største problem i FLC'er). FLC besidder den spontane elektriske polarisering, der gør det muligt at forstørre rækkefølgen af ​​operationshastigheden flere gange i størrelsesordenen. FLC-materialer gør det muligt at bruge felt-sekventielle farvedisplay, hvor det røde blå og grønne lys beregnes af menneskets øjne i tid, men ikke i rummet, " siger Alexander Emelyanenko, professor ved det russiske videnskabsakademi.

Materialet udviklet af forskerne har den stabile FLC-struktur i en lang række temperaturer, hvilket gør den modstandsdygtig over for temperaturudsving. I nye skærme kan alle tre baggrundsbelysningsfarver aktiveres i en vis hurtig rækkefølge på tværs af hele skærmen, mens hver flydende krystal pixel kan "åbnes" og "lukkes" hurtigere. Eksperimenter har vist, at udskiftningen af ​​de tre subpixels med den eneste ene vil give publikum mulighed for at nyde en mere realistisk, kontrast og lyse billeder uden at farven bliver sløret.

Konventionelle LCD'er baseret på NLC absorberer omkring 2/3 af baggrundsbelysningen på grund af brugen af ​​tre separate farvefiltre, der er indbygget i strukturen af ​​en skærm for at skabe et fuldfarvebillede. Sådanne skærme kræver kraftigere lyskilder. I nye skærme vil hver pixel være åben for lysudbredelse i et bestemt tidsrum, som skal til for at blande farverne i tide. "Udviklingen af ​​feltsekventielle farveskærme vil gøre deres produktion betydeligt billigere og forbedre deres optiske egenskaber såsom lysstyrke, farveskala, og opløsning (da hver pixel fungerer for sig selv, ikke som en af ​​de tre subpixels). Dette vil også hjælpe med at spare op til 70 procent af energiforbruget af en skærm, da lyskilden kan gøres meget mindre lysstærk uden at påvirke skærmens lysstyrke, " slutter Alexander Emelyanenko.