Вчені знайшли спосіб прискорити роботу рідкокристалічних дисплеїв
Вчені-фізики винайшли абсолютно новий спосіб перемикання стану рідких кристалів, матеріалу, який керує потоком світла, що виходить з екранів більшості сучасних моніторів і телевізорів. Область використання нової технології, по всій видимості, не буде обмежений тільки створенням нових надшвидкісних рідкокристалічних дисплеїв, оскільки перемикання стану кристалів виробляється набагато швидше, ніж потрібно для якісної роботи цих пристроїв.
Рідкі кристали є унікальним матеріалом, щодо якого справедливі обидва терміни, які фігурують у назві. Молекули розчинника рідких кристалів знаходяться постійно в безладному тепловому русі, тому вони можуть текти, подібно рідини. Але, колоїдні частинки кристалів, що перебувають у зваженому стані, надають цьому матеріалу деякі "кристалічні властивості, в першу чергу властивість просторової орієнтації кристалічної структури та пов'язані з цим оптичні властивості матеріалу в цілому. Вирівнювання частинок рідких кристалів, яка може змінюватися під впливом зовнішнього електричного поля, визначає напрямок оптичної осі, що робить вплив на проходження через кристал поляризованого світла.
Зміна орієнтації частинок рідких кристалів є саме тим механізмом, за рахунок якого працюють всі рідкокристалічні дисплеї. Зазвичай такий дисплей складається з шару рідких кристалів, розташованого між двома пластинами з поляризованого скла. Кути поляризації пластин зсунуті на 90 градусів відносно один одного для того, щоб світло, що проходить крізь один шар, був повністю заблокований другим шаром скла, завдяки чому екран залишається чорним. Але, коли до рідким кристалам прикладається певний електричний потенціал, вони впорядковують своє становище і обертаються таким чином, що змінюють поляризацію проходить крізь них світла так, що він майже безперешкодно починає проходити крізь багатошарову структуру екрану. Для формування зображення на весь екран розбивають на дрібні області, пікселі, кожною з яких керують по окремо.
Така технологія використовується вже досить давно, володіє одним головним недоліком. З допомогою прикладається електричного потенціалу рідкі кристали перемикаються светопроводящее стан дуже швидко, за десятки наносекунд часу, а ось зворотне перемикання, перемикання в непрозоре стан, відбувається в тисячі разів повільніше - за мілісекунди і десятки мілісекунд.
Рішенням вищеописаної проблеми стала технологія, розроблена групою вчених з Кентського університету Огайо (Kent State University in Ohio). Ключовим моментом цієї технології є рідкі кристали CCN-47, які мають не круглу і не циліндричну форму, а виготовлені у вигляді тонких прямокутних пластинок. Ці кристали, як і в звичайних рідкокристалічних дисплеях, розташовуються між двома поляризованими лінзами. У своєму початковому стані ці кристали розташовуються паралельно один одному, але за рахунок теплового руху молекул розчинника їх сувора орієнтація трохи порушується, що призводить до порушення оптичних властивостей рідкого кристала в цілому, в результаті чого він перестає пропускати світло. Прикладається електричне поле змушує кристали знову вирівнятися, як дошки в штабелі, після чого за рахунок подвійного заломлення світло змінює свою поляризацію і безперешкодно проходить крізь структуру екрану. Але найцікавішим є той факт, що при зникненні електричного поля тепловий рух молекул розчинника призводить до дуже швидкого, займає близько 30 наносекунд, порушення орієнтації кристалів, в результаті чого світ перестає проходити через структуру дисплея.
Зміни в подвійному заломлення кристалів CCN-47 не дозволяють повністю перервати світловий потік, в результаті чого дисплей на їх основі завжди рівномірно підсвічується по всій площі. Дослідники стверджують, що від цього ефекту можна буде позбутися пізніше, підібравши відповідні матеріали розчинника, кристалів, геометрію пікселя і форму самих крихітних кристалів.
Технологія швидкодіючих рідких кристалів може знайти застосування не тільки в створення рідкокристалічних дисплеїв, де її швидкодію вельми надлишково. Така технологія може виявитися корисною при реалізації лазерного комунікаційного обладнання, при створенні швидкодіючих світлофільтрів, наукових, вимірювальних приладів і в інших пристроях, де потрібна модуляція променя світла з досить високою частотою.