«Современные дисплеи Apple Retina имеют плотность разрешения около 500 пикселей на дюйм», — сказал Шин-Тсон Ву, возглавлявший исследовательскую группу в Колледже оптики и фотоники Университета Центральной Флориды (CREOL). «Благодаря нашей новой технологии плотность разрешения 1500 пикселей на дюйм может быть достигнута на экране того же размера. Это особенно привлекательно для гарнитур виртуальной реальности или технологий дополненной реальности, которые должны обеспечивать высокое разрешение на маленьком экране, чтобы выглядеть резким при размещении. близко к нашим глазам ".Хотя первый прототип ЖК-дисплея с синей фазой был продемонстрирован Samsung в 2008 году, технология до сих пор не запущена в производство из-за проблем с высоким рабочим напряжением и медленным временем зарядки конденсаторов.
Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа Ву работала с сотрудниками производителя жидких кристаллов JNC Petrochemical Corporation в Японии и производителя дисплеев AU Optronics Corporation на Тайване.В журнале Optical Materials Express от The Optical Society (OSA) исследователи сообщают, как сочетание нового жидкого кристалла со специальной структурой электродов, улучшающей характеристики, может достичь светопропускания 74% при рабочем напряжении 15 вольт на пиксель. эксплуатационные уровни, которые, наконец, могут сделать цветные дисплеи с чередованием полей практичными для разработки продуктов.
«Цветные дисплеи с чередованием полей могут использоваться для получения пикселей меньшего размера, необходимых для увеличения плотности разрешения», — сказал Юге Хуанг, первый автор статьи. «Это важно, потому что плотность разрешения современных технологий почти на пределе».Как это работаетСовременные ЖК-экраны содержат тонкий слой нематического жидкого кристалла, через который модулируется входящая белая светодиодная подсветка.
Тонкопленочные транзисторы выдают необходимое напряжение, которое контролирует передачу света в каждом пикселе. Субпиксели ЖК-дисплея содержат красный, зеленый и синий фильтры, которые используются в комбинации для получения различных цветов для человеческого глаза. Белый цвет создается путем объединения всех трех цветов.Жидкий кристалл синей фазы можно переключать или управлять примерно в 10 раз быстрее, чем жидкий кристалл нематического типа.
Это субмиллисекундное время отклика позволяет передавать каждый цвет светодиода (красный, зеленый и синий) через жидкий кристалл в разное время и устраняет необходимость в цветных фильтрах. Цвета светодиодов меняются так быстро, что наши глаза могут объединять красный, зеленый и синий цвета, образуя белый цвет.
«С цветными фильтрами красный, зеленый и синий свет генерируются одновременно», — сказал Ву. «Однако с жидким кристаллом синей фазы мы можем использовать один субпиксель для создания всех трех цветов, но в разное время. Это преобразует пространство во время, конфигурация экономии места на две трети, что в три раза увеличивает плотность разрешения».
Жидкий кристалл с голубой фазой также утроил оптическую эффективность, потому что свет не должен проходить через цветные фильтры, которые ограничивают коэффициент пропускания примерно до 30 процентов. Еще одним большим преимуществом является то, что отображаемый цвет более яркий, поскольку он исходит непосредственно от красных, зеленых и синих светодиодов, что устраняет перекрестные цветовые помехи, возникающие при использовании обычных цветных фильтров.
Команда Ву работала с JNC над снижением диэлектрической проницаемости жидкого кристалла синей фазы до минимально приемлемого диапазона, чтобы сократить время зарядки транзистора и получить субмиллисекундное время оптического отклика. Однако каждому пикселю по-прежнему требуется немного более высокое напряжение, чем может обеспечить один транзистор. Чтобы решить эту проблему, исследователи реализовали конструкцию выступающего электрода, которая позволяет электрическому полю проникать в жидкий кристалл более глубоко. Это снизило напряжение, необходимое для управления каждым пикселем, при сохранении высокого светопропускания.
«Мы достигли достаточно низкого рабочего напряжения, чтобы каждый пиксель мог управляться одним транзистором, при этом время отклика составляло менее 1 миллисекунды», — сказал Хайвэй Чен, докторант в лаборатории Ву. «Этот тонкий баланс между рабочим напряжением и временем отклика является ключевым для обеспечения цветных дисплеев с чередованием полей».Изготовление прототипа«Теперь, когда мы показали, что объединение жидкого кристалла синей фазы с выступающей электронной структурой возможно, следующим шагом для промышленности является объединение их в рабочий прототип», — сказал Ву. «Наш партнер AU Optronics имеет большой опыт в производстве конструкции с выступающими электродами и может создать этот прототип».Ву прогнозирует, что рабочий прототип может быть доступен в следующем году.
Поскольку у AU Optronics уже есть прототип, в котором используются выступающие электроды, нужно будет работать только с JNC, чтобы внедрить новый материал в этот прототип.