Une équipe de la Faculté de Physique, MSU et ses collègues étrangers ont développé un nouveau matériau à cristaux liquides à haut potentiel comme base pour des plus rapide, écrans à économie d'énergie avec une résolution plus élevée. Les résultats des travaux ont été publiés dans Matériaux fonctionnels avancés .

Les images de l'écran LCD se composent de nombreux pixels, les plus petits éléments physiques d'un écran à cristaux liquides. Chaque pixel d'un écran LCD conventionnel basé sur des cristaux liquides nématiques (NLC) combine trois sous-pixels :rouge, bleu, et vert. Un matériau LCD dans chaque pixel est, En réalité, un filtre coloré formant une structure en sandwich, dans lequel le "remplissage" est formé par les deux couches avec des électrodes transparentes à l'intérieur et un cristal liquide entre elles, tandis que le "pain" du sandwich est constitué des polariseurs, qui produisent la polarisation linéaire de la lumière, mais dans des directions perpendiculaires.

Chaque pixel d'un NLC a une orientation de molécule perpendiculaire sur les couches opposées. Le premier polariseur produit la polarisation linéaire de la lumière dans une direction particulière. Sans le champ électrique, le plan de polarisation de la lumière tourne de 90 degrés en passant entre les couches, de sorte que le plan de polarisation en sortie de la cellule coïncide avec le plan de polarisation du deuxième polariseur. Dans ce cas, la lumière se propage à travers la cellule, et le pixel est brillant. Lorsque le champ électrique est appliqué, toutes les molécules sont orientées le long du champ électrique (voir l'image à droite), il n'y a pas de rotation du plan de polarisation de la lumière entre les couches. Par conséquent, le deuxième polariseur coupe presque toute la lumière se propageant à travers la cellule, et la cellule est sombre. La couleur dans les affichages conventionnels est formée par le rouge, illumination bleue ou verte de chaque sous-pixel particulier, tandis que le cristal liquide à l'intérieur de chaque pixel est soit transparent (si la tension est éteinte) soit absorbant (si la tension est allumée) pour la lumière. À la fin, l'image couleur est formée par une combinaison particulière du rouge, sous-pixels bleus et verts. Ce principe a été élaboré par le physicien soviétique Vsevolod Frederiks, et est actuellement utilisé dans la majorité des appareils LCD.

"Nous avons développé un matériau à cristaux liquides d'un autre type, un cristal liquide ferroélectrique (FLC), qui est stable à la contrainte mécanique (le problème majeur dans les FLC). Le FLC possède la polarisation électrique spontanée qui permet d'agrandir l'ordre de la vitesse de fonctionnement plusieurs fois de grandeur. Les matériaux FLC permettent d'utiliser l'affichage couleur séquentiel sur le terrain, dans lequel les lumières rouges, bleues et vertes sont moyennées par les yeux humains dans le temps, mais pas dans l'espace, " dit Alexandre Emelyanenko, professeur à l'Académie des sciences de Russie.

Le matériau développé par les scientifiques a la structure FLC stable dans une large gamme de températures, ce qui le rend résistant aux variations de température. Dans les nouveaux écrans, les trois couleurs de rétroéclairage peuvent être activées dans une certaine séquence rapide sur tout l'écran, tandis que chaque pixel de cristal liquide peut être "ouvert" et "fermé" plus rapidement. Des expériences ont montré que le remplacement des trois sous-pixels par le seul permettra au public de profiter d'une image plus réaliste, contraste et images lumineuses sans le flou des couleurs.

Les écrans LCD conventionnels basés sur le NLC absorbent environ 2/3 du rétroéclairage en raison de l'utilisation de trois filtres de couleur séparés qui sont intégrés dans la structure d'un écran pour créer une image en couleur. De tels affichages nécessitent des sources lumineuses plus puissantes. Dans les nouveaux écrans, chaque pixel sera ouvert pour la propagation de la lumière pendant un temps particulier, ce qui est nécessaire pour mélanger les couleurs dans le temps. "Le développement des écrans couleur séquentiels sur le terrain rendra leur production considérablement moins chère et améliorera leurs caractéristiques optiques telles que la luminosité, Gamme de couleurs, et la résolution (car chaque pixel fonctionnera seul, pas comme l'un des trois sous-pixels). Cela permettra également d'économiser jusqu'à 70 pour cent de l'énergie consommée par un écran, comme la source de lumière peut être rendue beaucoup moins lumineuse sans affecter la luminosité de l'écran, " conclut Alexandre Emelyanenko.