Forskare har utvecklat en ny teknik som kan tredubbla skärmens upplösningstäthet. Den nya tekniken kan möjliggöra fält-sekventiella färgdisplayer där ett enkelt subpixel snabbt kan växlas mellan rött, grönt eller blått. Genom att eliminera de färgfilter som traditionellt används för att rumsligt dela en pixel i rött, gröna eller blåa subpixlar, Fält-sekventiella färgdisplayer gör att de tre subpixlarna kan bli tre oberoende pixlar och tredubblar därmed upplösningstätheten. Upphovsman:Yuge Huang och Ruidong Zhu, CREOL, College of Optics and Photonics, University of Central Florida
Ett internationellt team av forskare har utvecklat en ny blå-fas flytande kristall som kan möjliggöra TV, datorskärmar och andra bildskärmar som packar fler pixlar i samma utrymme samtidigt som de minskar den ström som behövs för att köra enheten. Den nya flytande kristallen är optimerad för LCD-skärmar, LCD-skärmar, en lovande teknik för nästa generations skärmar.
"Dagens Apple Retina -skärmar har en upplösningstäthet på cirka 500 pixlar per tum, "sa Shin-Tson Wu, som ledde forskargruppen vid University of Central Floridas College of Optics and Photonics (CREOL). "Med vår nya teknik, en upplösningstäthet på 1500 pixlar per tum kan uppnås på samma skärm. Detta är särskilt attraktivt för virtual reality -headset eller augmented reality -teknik, som måste uppnå hög upplösning i en liten skärm för att se skarp ut när den placeras nära våra ögon. "
Även om den första blå-fas LCD-prototypen demonstrerades av Samsung 2008, tekniken har fortfarande inte gått i produktion på grund av problem med hög driftsspänning och långsam kondensatorladdningstid. För att ta itu med dessa problem, Wu:s forskargrupp arbetade med kollaboratörer från flytande kristalltillverkaren JNC Petrochemical Corporation i Japan och displaytillverkaren AU Optronics Corporation i Taiwan.
I journalen Expressmaterial Express , från The Optical Society (OSA), forskarna rapporterar hur en kombination av den nya flytande kristallen med en speciell prestandaförbättrande elektrodstruktur kan uppnå ljustransmittans på 74 procent med en driftspänning på 15 volt per pixel-driftsnivåer som äntligen kan göra fält-sekventiella färgdisplayer praktiska för produktutveckling.
"Fält-sekventiella färgskärmar kan användas för att uppnå de mindre pixlar som behövs för att öka upplösningstätheten, "sa Yuge Huang, tidningens första författare. "Detta är viktigt eftersom upplösningstätheten för dagens teknik nästan är på gränsen."
Hur det fungerar
Dagens LCD -skärmar innehåller ett tunt lager nematisk flytande kristall genom vilken den inkommande vita LED -bakgrundsbelysningen moduleras. Tunnfilmstransistorer levererar den nödvändiga spänningen som styr ljusöverföringen i varje pixel. LCD -underpixlarna innehåller rött, gröna och blå filter som används i kombination för att producera olika färger för det mänskliga ögat. Färgen vit skapas genom att kombinera alla tre färgerna.
Blåfas flytande kristall kan bytas, eller kontrollerad, cirka 10 gånger snabbare än nematypen. Denna reaktionstid under millisekunder tillåter varje LED-färg (röd, grön och blå) för att skickas genom flytande kristall vid olika tidpunkter och eliminerar behovet av färgfilter. LED -färgerna växlas så snabbt att våra ögon kan integrera rött, grönt och blått för att bilda vitt.
"Med färgfilter, det röda, grönt och blått ljus genereras alla samtidigt, "sa Wu." Men med blåfas flytande kristall kan vi använda en subpixel för att göra alla tre färger, men vid olika tidpunkter. Detta omvandlar rymden till tid, en platsbesparande konfiguration på två tredjedelar, vilket tredubblar upplösningstätheten. "
Den blåfasiga flytande kristallen tredubblar också den optiska effektiviteten eftersom ljuset inte behöver passera genom färgfilter, som begränsar transmittansen till cirka 30 procent. En annan stor fördel är att den visade färgen är mer levande eftersom den kommer direkt från rött, gröna och blå lysdioder, vilket eliminerar den färgöverhörning som uppstår med konventionella färgfilter.
Wu's team arbetade med JNC för att minska den blåfasiga flytande kristallens dielektriska konstant till ett minimalt acceptabelt intervall för att minska transistorns laddningstid och få submillisekunders optisk responstid. Dock, varje pixel behövde fortfarande något högre spänning än en enda transistor kan ge. För att övervinna detta problem, forskarna implementerade en utskjuten elektrodstruktur som låter det elektriska fältet tränga djupare in i flytande kristall. Detta sänkte den spänning som behövs för att driva varje pixel samtidigt som den bibehåller en hög ljustransmittans.
"Vi uppnådde en driftspänning som var tillräckligt låg för att varje pixel skulle kunna drivas av en enda transistor samtidigt som vi uppnådde en svarstid på mindre än 1 millisekund, "sa Haiwei Chen, en doktorand i Wu's lab. "Den här känsliga balansen mellan driftsspänning och responstid är nyckeln för att möjliggöra fältföljande färgdisplayer."
Att göra en prototyp
"Nu när vi har visat att det är möjligt att kombinera den flytande kristallen med blå fas med den utskjutande elektronstrukturen, nästa steg är att industrin kombinerar dem till en fungerande prototyp, "sa Wu." Vår partner AU Optronics har lång erfarenhet av att tillverka den utskjutande elektrodstrukturen och har ett bra läge att tillverka denna prototyp. "
Wu förutspår att en fungerande prototyp kan vara tillgänglig under nästa år. Eftersom AU Optronics redan har en prototyp som använder de utskjutande elektroderna, Det är bara att arbeta med JNC för att få in det nya materialet i den prototypen.