Un team della Facoltà di Fisica, MSU insieme ai loro colleghi stranieri ha sviluppato un nuovo materiale a cristalli liquidi con un alto potenziale come base per Più veloce, display a risparmio energetico con risoluzione più elevata. I risultati del lavoro sono stati pubblicati in Materiali funzionali avanzati .

Le immagini del display LCD sono costituite da molti pixel, i più piccoli elementi fisici di un display a cristalli liquidi. Ogni pixel di un LCD convenzionale basato su cristalli liquidi nematici (NLC) combina tre subpixel:rosso, blu, e verde. Un materiale LCD all'interno di ciascun pixel è, infatti, un filtro colorato che forma una struttura a sandwich, in cui il "riempimento" è formato dai due strati con all'interno elettrodi trasparenti e un cristallo liquido tra di loro, mentre il "pane" del sandwich è costituito dai polarizzatori, che producono la polarizzazione lineare della luce, ma in direzioni perpendicolari.

Ogni pixel di un NLC ha un orientamento molecolare perpendicolare sugli strati opposti. Il primo polarizzatore produce la polarizzazione lineare della luce in una particolare direzione. Senza il campo elettrico, il piano di polarizzazione della luce ruota di 90 gradi passando tra gli strati, in modo che il piano di polarizzazione all'uscita della cella coincida con il piano di polarizzazione del secondo polarizzatore. In questo caso, la luce si propaga attraverso la cellula, e il pixel è luminoso. Quando viene applicato il campo elettrico, tutte le molecole sono orientate lungo il campo elettrico (vedi figura a destra), non c'è rotazione del piano di polarizzazione della luce tra gli strati. Perciò, il secondo polarizzatore taglia quasi tutta la luce che si propaga attraverso la cella, e la cella è buia. Il colore nei display convenzionali è formato da rosso, illuminazione blu o verde di ogni particolare sub-pixel, mentre il cristallo liquido all'interno di ciascun pixel è trasparente (se la tensione è disattivata) o assorbente (se la tensione è attiva) per la luce. Alla fine, l'immagine a colori è formata da una particolare combinazione del rosso, subpixel blu e verdi. Questo principio è stato elaborato dal fisico sovietico Vsevolod Frederiks, ed è attualmente utilizzato nella maggior parte dei dispositivi LCD.

"Abbiamo sviluppato un materiale a cristalli liquidi di un altro tipo:un cristallo liquido ferroelettrico (FLC), che è stabile allo stress meccanico (il problema principale nelle FLC). FLC possiede la polarizzazione elettrica spontanea che permette di allargare l'ordine della velocità di funzionamento più volte di grandezza. I materiali FLC consentono di utilizzare il display a colori sequenziale sul campo, in cui la luce rossa, blu e verde viene mediata dagli occhi dell'uomo nel tempo, ma non nello spazio, "dice Alexander Emelyanenko, professore dell'Accademia Russa delle Scienze.

Il materiale sviluppato dagli scienziati ha la struttura FLC stabile in un'ampia gamma di temperature, che lo rende resistente agli sbalzi di temperatura. Nei nuovi display tutti e tre i colori di retroilluminazione possono essere attivati ​​in una certa sequenza rapida su tutto lo schermo, mentre ogni pixel a cristalli liquidi può essere "aperto" e "chiuso" più velocemente. Gli esperimenti hanno dimostrato che la sostituzione dei tre subpixel con l'unico consentirà al pubblico di godere di un'immagine più realistica, contrasto e immagini luminose senza la sfocatura del colore.

Gli LCD convenzionali basati su NLC assorbono circa i 2/3 della retroilluminazione grazie all'uso di tre filtri colorati separati integrati nella struttura di un display per creare un'immagine a colori. Tali display richiedono sorgenti luminose più potenti. Nei nuovi display ogni pixel sarà aperto per la propagazione della luce in un determinato momento, che è necessario per mescolare i colori nel tempo. "Lo sviluppo dei display a colori sequenziali di campo renderà la loro produzione notevolmente più economica e migliorerà le loro caratteristiche ottiche come luminosità, gamma di colori, e risoluzione (poiché ogni pixel funzionerà da solo, non come uno dei tre subpixel). Ciò contribuirà anche a risparmiare fino al 70% dell'energia consumata da un display, poiché la fonte di luce può essere resa molto meno luminosa senza influire sulla luminosità dello schermo, " conclude Alexander Emelyanenko.