Een team van de Faculteit Natuurkunde, MSU ontwikkelde samen met hun buitenlandse collega's een nieuw vloeibaar kristalmateriaal met een hoog potentieel als basis voor helderder, sneller, energiebesparende displays met een hogere resolutie. De resultaten van het werk zijn gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen .

LCD-schermafbeeldingen bestaan ​​​​uit veel pixels, de kleinste fysieke elementen van een liquid crystal display. Elke pixel van een conventionele LCD op basis van nematische vloeibare kristallen (NLC's) combineert drie subpixels:rood, blauw, en groen. Een LCD-materiaal binnen elke pixel is, in feite, een kleurenfilter dat een sandwichachtige structuur vormt, waarin de "vulling" wordt gevormd door de twee lagen met transparante elektroden aan de binnenkant en een vloeibaar kristal ertussen, terwijl het "brood" van de sandwich bestaat uit de polarisatoren, die de lineaire polarisatie van licht produceren, maar in loodrechte richtingen.

Elke pixel van een NLC heeft een loodrechte molecuuloriëntatie op de tegenoverliggende lagen. De eerste polarisator produceert de lineaire polarisatie van licht in een bepaalde richting. Zonder het elektrische veld, het polarisatievlak van het licht roteert 90 graden tussen de lagen, zodat het polarisatievlak aan de uitgang van de cel samenvalt met het polarisatievlak van de tweede polarisator. In dit geval, het licht plant zich voort door de cel, en de pixel is helder. Wanneer het elektrische veld wordt toegepast, alle moleculen zijn georiënteerd langs het elektrische veld (zie de afbeelding rechts), er is geen rotatie van het polarisatievlak van het licht tussen lagen. Daarom, de tweede polarisator snijdt bijna al het licht af dat zich door de cel voortplant, en de cel is donker. De kleur in conventionele displays wordt gevormd door rood, blauwe of groene verlichting van elke specifieke subpixel, terwijl het vloeibare kristal in elke pixel ofwel transparant is (als de spanning uit is) of absorberend (als de spanning aan staat) voor het licht. Uiteindelijk, het kleurenbeeld wordt gevormd door een bepaalde combinatie van de rode, blauwe en groene subpixels. Dit principe werd uitgewerkt door de Sovjet-fysicus Vsevolod Frederiks, en wordt momenteel gebruikt in de meeste LCD-apparaten.

"We hebben een ander soort vloeibaar-kristalmateriaal ontwikkeld - een ferro-elektrisch vloeibaar kristal (FLC), die stabiel is tegen de mechanische belasting (het grootste probleem bij FLC's). FLC bezit de spontane elektrische polarisatie die het mogelijk maakt om de orde van de werkingssnelheid meerdere malen van grootte te vergroten. FLC-materialen maken het mogelijk om het veld sequentiële kleurendisplay te gebruiken, waarin het rode, blauwe en groene licht door de ogen van de mens in de tijd worden gemiddeld, maar niet in de ruimte " zegt Alexander Emelyanenko, professor van de Russische Academie van Wetenschappen.

Het door de wetenschappers ontwikkelde materiaal heeft de stabiele FLC-structuur in een breed temperatuurbereik, waardoor het bestand is tegen temperatuurschommelingen. In nieuwe displays kunnen alle drie de kleuren van de achtergrondverlichting in een bepaalde snelle volgorde over het hele scherm worden geactiveerd, terwijl elke vloeibare kristalpixel sneller kan worden "geopend" en "gesloten". Experimenten hebben aangetoond dat de vervanging van de drie subpixels door de enige het publiek in staat zal stellen te genieten van een meer realistische, contrast en heldere beelden zonder dat de kleur vervaagt.

Conventionele LCD's op basis van NLC absorberen ongeveer 2/3 van de achtergrondverlichting door het gebruik van drie afzonderlijke kleurenfilters die in de structuur van een display zijn ingebouwd voor het creëren van een kleurenbeeld. Dergelijke displays vereisen krachtigere lichtbronnen. In nieuwe displays zal elke pixel gedurende een bepaalde tijd open zijn voor de lichtvoortplanting, die nodig is om de kleuren op tijd te mengen. "De ontwikkeling van veldsequentiële kleurendisplays zal de productie ervan aanzienlijk goedkoper maken en hun optische eigenschappen zoals helderheid, kleurengamma, en resolutie (aangezien elke pixel op zichzelf zal werken, niet als een van de drie subpixels). Dit helpt ook om tot 70 procent van het energieverbruik van een display te besparen, omdat de lichtbron veel minder helder kan worden gemaakt zonder de helderheid van het scherm te beïnvloeden, " concludeert Alexander Emelyanenko.