Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un nuevo cristal líquido de fase azul que podría habilitar televisores, pantallas de computadora y otras pantallas que empaquetan más píxeles en el mismo espacio al tiempo que reduce la potencia necesaria para ejecutar el dispositivo. El nuevo cristal líquido esoptimizado para pantallas de cristal líquido en color secuenciales en campo LCD, una tecnología prometedora para pantallas de próxima generación.
"Las pantallas Apple Retina de hoy tienen una densidad de resolución de aproximadamente 500 píxeles por pulgada", dijo Shin-Tson Wu, quien dirigió el equipo de investigación de la Facultad de Óptica y Fotónica CREOL de la Universidad de Florida Central ". Con nuestra nueva tecnología, se podría lograr una densidad de resolución de 1500 píxeles por pulgada en la misma pantalla de tamaño. Esto es especialmente atractivo para los auriculares de realidad virtual o la tecnología de realidad aumentada, que debe lograr una alta resolución en una pantalla pequeña para verse nítida cuando se coloca cerca de nuestros ojos."
Aunque el primer prototipo LCD de fase azul fue demostrado por Samsung en 2008, la tecnología aún no se ha movido a la producción debido a problemas con el alto voltaje de operación y el tiempo de carga lento del condensador. Para abordar estos problemas, el equipo de investigación de Wu trabajó con colaboradoresdel fabricante de cristal líquido JNC Petrochemical Corporation en Japón y del fabricante de pantallas AU Optronics Corporation en Taiwán.
en el diario Materiales ópticos expresos , de The Optical Society OSA, los investigadores informan que la combinación del nuevo cristal líquido con una estructura de electrodo especial que mejora el rendimiento puede lograr una transmitancia de luz del 74 por ciento con un voltaje de operación de 15 voltios por píxel - niveles operativos que podríanfinalmente haga que las pantallas en color secuenciales en campo sean prácticas para el desarrollo de productos.
"Las pantallas en color secuenciales en campo se pueden usar para lograr los píxeles más pequeños necesarios para aumentar la densidad de resolución", dijo Yuge Huang, primer autor del artículo. "Esto es importante porque la densidad de resolución de la tecnología actual está casi en su límite."
Cómo funciona
Las pantallas LCD de hoy contienen una fina capa de cristal líquido nemático a través del cual se modula la retroiluminación LED blanca entrante. Los transistores de película delgada entregan el voltaje requerido que controla la transmisión de luz en cada píxel. Los subpíxeles LCD contienen filtros rojo, verde y azul quese usan en combinación para producir diferentes colores para el ojo humano. El color blanco se crea combinando los tres colores.
El cristal líquido de fase azul se puede cambiar o controlar, aproximadamente 10 veces más rápido que el tipo nemático. Este tiempo de respuesta por debajo de milisegundos permite que cada color del LED rojo, verde y azul se envíe a través del cristal líquido en diferentes momentosy elimina la necesidad de filtros de color. Los colores de los LED cambian tan rápido que nuestros ojos pueden integrar rojo, verde y azul para formar blanco.
"Con los filtros de color, la luz roja, verde y azul se generan al mismo tiempo", dijo Wu. "Sin embargo, con el cristal líquido de fase azul podemos usar un subpíxel para hacer los tres colores, pero en diferentes momentos. Esto convierte el espacio en tiempo, una configuración que ahorra espacio de dos tercios, lo que triplica la densidad de resolución ".
El cristal líquido de fase azul también triplica la eficiencia óptica porque la luz no tiene que pasar a través de los filtros de color, lo que limita la transmisión a alrededor del 30 por ciento. Otra gran ventaja es que el color que se muestra es más vivo porque proviene directamente deLED rojo, verde y azul, que elimina la diafonía de color que ocurre con los filtros de color convencionales.
El equipo de Wu trabajó con JNC para reducir la constante dieléctrica del cristal líquido de fase azul a un rango mínimamente aceptable para reducir el tiempo de carga del transistor y obtener un tiempo de respuesta óptica de menos de milisegundos. Sin embargo, cada píxel todavía necesitaba un voltaje ligeramente más alto que el que podía proporcionar un solo transistorPara superar este problema, los investigadores implementaron una estructura de electrodo sobresaliente que permite que el campo eléctrico penetre más profundamente en el cristal líquido. Esto redujo el voltaje necesario para conducir cada píxel mientras se mantiene una alta transmitancia de luz.
"Logramos un voltaje operativo lo suficientemente bajo como para permitir que cada píxel sea impulsado por un solo transistor y al mismo tiempo lograr un tiempo de respuesta de menos de 1 milisegundo", dijo Haiwei Chen, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Wu. "Este delicado equilibrio entreel voltaje operativo y el tiempo de respuesta son clave para habilitar las pantallas de color secuenciales de campo "
Hacer un prototipo
"Ahora que hemos demostrado que es factible combinar el cristal líquido de fase azul con la estructura electrónica sobresaliente, el siguiente paso es que la industria los combine en un prototipo funcional", dijo Wu. "Nuestro socio AU Optronics tiene una amplia experienciaen la fabricación de la estructura del electrodo sobresaliente y está en una buena posición para producir este prototipo "
Wu predice que un prototipo funcional podría estar disponible en el próximo año. Dado que AU Optronics ya tiene un prototipo que utiliza los electrodos sobresalientes, solo será cuestión de trabajar con JNC para incorporar el nuevo material a ese prototipo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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