Optoelektroniska ingenjörer i Kina och Hongkong har tillverkat en speciell typ av flytande kristaller (LCD) som är papperstunna, flexibel, lätt och seg. Med detta, en dagstidning kunde laddas upp på en flexibel pappersliknande display som kunde uppdateras så snabbt som nyheterna cyklar. Det låter som något från framtiden, men forskare uppskattar att det kommer att vara billigt att producera, kanske bara kostar $5 för en 5-tumsskärm. Den nya optiskt omskrivbara LCD-designen rapporterades denna vecka i Bokstäver i tillämpad fysik .

Teamet fokuserade på två nyckelinnovationer för att uppnå mycket flexibla design. Den första är den senaste utvecklingen av optiskt omskrivbara LCD-skärmar. Liksom vanliga LCD-skärmar, displayen är strukturerad som en smörgås, med en flytande kristallfyllning mellan två plattor. Till skillnad från konventionella flytande kristaller där elektriska anslutningar på plattorna skapar de fält som krävs för att byta enskilda pixlar från ljus till mörk, optiskt omskrivbara LCD-skärmar täcker plattorna med speciella molekyler som justerar om i närvaro av polariserat ljus och byter pixlar. Detta tar bort behovet av traditionella elektroder, minskar strukturens bulk och tillåter fler valmöjligheter i typ och tjocklek på plattor. Följaktligen, optiskt omskrivbara LCD-skärmar är tunnare än traditionella LCD-skärmar, mindre än en halv millimeter tjock, kan tillverkas av flexibel plast, och väger bara några gram. "Det är bara lite tjockare än papper, sa Jiatong Sun, en medförfattare från Donghua University i Kina.

Optiskt omskrivbara LCD-skärmar är hållbara och billiga att tillverka på grund av sin enkla struktur. Dessutom, som en elektronisk pappersskärm i en e-bok, energi krävs bara för att byta bild eller text. Därför, driftskostnaderna är låga eftersom dessa nya LCD-skärmar inte behöver ström för att upprätthålla en bild när den väl har skrivits på skärmen.

Den andra innovationen involverar distanserna som skapar separationen av plast- eller glasplattorna. "Vi sätter mellanlägg mellan glasskikten för att hålla det flytande kristallskiktet enhetligt, " sa Sun. Distanser används i alla LCD-skärmar för att bestämma tjockleken på den flytande kristallen. En konstant tjocklek är nödvändig för ett bra kontrastförhållande, svarstid och betraktningsvinkel. Dock, när plattorna böjs, den tvingar bort den flytande kristallen från islagsplatsen och lämnar delar av skärmen tomma och därför är förändringar i distansens design kritiska för att förhindra att flytande kristaller i flexibla LCD-skärmar rör sig för mycket. Att utveckla en flexibel design som övervinner denna barriär har visat sig vara utmanande.

Forskarna provade tre olika distanskonstruktioner och fann att en nätliknande distans förhindrade flytande kristaller från att flöda när deras LCD böjdes eller träffades. Denna innovation gjorde det möjligt för dem att skapa den första flexibla optiskt omskrivbara LCD-skärmen.

En ytterligare innovation innebar förbättrad färgåtergivning. Forskarna rapporterar att fram till denna studie, optiskt omskrivbara LCD-skärmar hade bara kunnat visa två färger åt gången. Nu, deras optiskt omskrivbara LCD visar samtidigt de tre primära färgerna. De uppnådde detta genom att placera en speciell typ av flytande kristall bakom LCD-skärmen, som reflekterade rött, blått och grönt. För att göra detta till en kommersiell produkt, Sun vill förbättra upplösningen på den flexibla optiskt omskrivbara LCD-skärmen.

"Nu har vi tre färger men för fullfärg måste vi göra pixlarna för små för att mänskliga ögon kan se, " sa Sun.