Ett team från Fysiska fakulteten, MSU utvecklade tillsammans med sina utländska kollegor ett nytt flytande kristallmaterial med hög potential som grund för ljusare, snabbare, energisparande skärmar med högre upplösning. Resultatet av arbetet publicerades i Avancerade funktionella material .

LCD-skärmbilder består av många pixlar, de minsta fysiska elementen i en flytande kristallskärm. Varje pixel på en konventionell LCD baserad på nematiska flytande kristaller (NLC) kombinerar tre subpixlar:röd, blå, och grönt. Ett LCD-material inom varje pixel är, faktiskt, ett färgfilter som bildar en sandwichliknande struktur, där "fyllningen" bildas av de två skikten med genomskinliga elektroder inuti och en flytande kristall mellan dem, medan smörgåsens "bröd" består av polarisatorerna, som producerar den linjära polariseringen av ljus, men i vinkelräta riktningar.

Varje pixel i en NLC har vinkelrät molekylorientering på de motsatta lagren. Den första polarisatorn producerar den linjära polarisationen av ljus i en viss riktning. Utan det elektriska fältet, ljusets polarisationsplan roterar 90 grader och passerar mellan lagren, så att polarisationsplanet på cellens utgång sammanfaller med polarisationsplanet för den andra polarisatorn. I detta fall, ljuset fortplantar sig genom cellen, och pixeln är ljus. När det elektriska fältet appliceras, alla molekyler är orienterade längs det elektriska fältet (se bilden till höger), det finns ingen rotation av ljusets polarisationsplan mellan skikten. Därför, den andra polarisatorn skär av nästan allt ljus som fortplantar sig genom cellen, och cellen är mörk. Färgen i konventionella displayer bildas av rött, blå eller grön belysning av varje enskild delpixel, medan den flytande kristallen inom varje pixel antingen är transparent (om spänningen är av) eller absorberar (om spänningen är på) för ljuset. I slutet, färgbilden bildas av en speciell kombination av det röda, blå och gröna subpixlar. Denna princip utarbetades av den sovjetiske fysikern Vsevolod Frederiks, och används för närvarande i de flesta LCD-enheter.

"Vi har utvecklat ett flytande kristallmaterial av ett annat slag - en ferroelektrisk flytande kristall (FLC), som är stabil mot den mekaniska påfrestningen (det största problemet i FLC). FLC besitter den spontana elektriska polariseringen som gör att man kan förstora ordningen på operationshastigheten flera gånger i storlek. FLC-material gör att man kan använda fältsekventiell färgdisplay, där det röda blåa och gröna ljuset beräknas i tiden av människans ögon, men inte i rymden, säger Alexander Emelyanenko, professor vid Ryska vetenskapsakademin.

Materialet som utvecklats av forskarna har den stabila FLC-strukturen i ett brett temperaturområde, vilket gör den motståndskraftig mot temperaturfluktuationer. I nya displayer kan alla tre bakgrundsbelysningsfärgerna aktiveras i en viss snabb sekvens över hela skärmen, medan varje flytande kristall-pixel kan "öppnas" och "stängas" snabbare. Experiment har visat att ersättningen av de tre subpixlarna med den enda kommer att tillåta publiken att njuta av en mer realistisk, kontrast och ljusa bilder utan att färgen suddas ut.

Konventionella LCD-skärmar baserade på NLC absorberar cirka 2/3 av bakgrundsbelysningen på grund av användningen av tre separata färgfilter som är inbyggda i strukturen på en display för att skapa en fullfärgsbild. Sådana skärmar kräver mer kraftfulla ljuskällor. I nya skärmar kommer varje pixel att vara öppen för ljusutbredning under en viss tid, som behövs för att blanda färgerna i tid. "Utvecklingen av fältsekventiella färgskärmar kommer att göra deras produktion avsevärt billigare och förbättra deras optiska egenskaper såsom ljusstyrka, färgomfång, och upplösning (eftersom varje pixel fungerar för sig, inte som en av de tre subpixlarna). Detta kommer också att hjälpa till att spara upp till 70 procent av energin som förbrukas av en skärm, eftersom ljuskällan kan göras mycket mindre ljus utan att påverka skärmens ljusstyrka, avslutar Alexander Emelyanenko.