Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un nuevo cristal líquido de fase azul que podría permitir televisores, pantallas de computadora y otras pantallas que empaquetan más píxeles en el mismo espacio al tiempo que reducen la energía necesaria para ejecutar el dispositivo. El nuevo cristal líquido está optimizado para pantallas de cristal líquido (LCD) de color secuencial de campo, 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 de la Universidad de Florida Central (CREOL). "Con nuestra nueva tecnología, Se podría lograr una densidad de resolución de 1500 píxeles por pulgada en una pantalla del mismo tamaño. Esto es especialmente atractivo para auriculares de realidad virtual o tecnología de realidad aumentada. que debe lograr una alta resolución en una pantalla pequeña para lucir nítida cuando se coloca cerca de nuestros ojos ".

Aunque Samsung demostró el primer prototipo de LCD de fase azul en 2008, la tecnología aún no ha entrado en producción debido a problemas con el alto voltaje de operación y el lento tiempo de carga de los capacitores. Para abordar estos problemas, El equipo de investigación de Wu trabajó con colaboradores del fabricante de cristal líquido JNC Petrochemical Corporation en Japón y del fabricante de pantallas AU Optronics Corporation en Taiwán.

En el diario Materiales ópticos Express , de The Optical Society (OSA), Los investigadores informan cómo 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 finalmente podrían hacer que las pantallas de color secuenciales en el campo sean prácticas para el desarrollo de productos.

"Se pueden usar pantallas de color secuenciales de campo 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 al límite".

Cómo funciona

Las pantallas LCD actuales contienen una fina capa de cristal líquido nemático a través de la 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 de la pantalla LCD contienen rojo, filtros verdes y azules que se utilizan 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 controlado, aproximadamente 10 veces más rápido que el tipo nemático. Este tiempo de respuesta de menos de milisegundos permite que cada color de LED (rojo, verde y azul) para ser enviado a través del cristal líquido en diferentes momentos y elimina la necesidad de filtros de color. Los colores de los LED se cambian tan rápido que nuestros ojos pueden integrarse en rojo, verde y azul para formar blanco.

"Con filtros de color, el rojo, la luz 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, 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 filtros de color. que limitan la transmitancia a aproximadamente el 30 por ciento. Otra gran ventaja es que el color mostrado es más vivo porque proviene directamente del rojo, LEDs verdes y azules, lo que elimina la diafonía de color que se produce 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 submilisegundos. Sin embargo, cada píxel todavía necesitaba un voltaje ligeramente más alto que el que podría proporcionar un solo transistor. Para 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 impulsar cada píxel mientras se mantenía 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, estudiante de doctorado en el laboratorio de Wu. "Este delicado equilibrio entre el voltaje operativo y el tiempo de respuesta es clave para permitir pantallas de color secuenciales en el campo".

Hacer un prototipo

"Ahora que hemos demostrado que es factible combinar el cristal líquido en fase azul con la estructura de electrones sobresalientes, el siguiente paso es que la industria los combine en un prototipo funcional, ", dijo Wu." Nuestro socio AU Optronics tiene una amplia experiencia en la fabricación de la estructura de electrodos sobresalientes y está en una buena posición para producir este prototipo ".

Wu predice que un prototipo funcional podría estar disponible el próximo año. Dado que AU Optronics ya tiene un prototipo que usa los electrodos sobresalientes, Solo será cuestión de trabajar con JNC para incorporar el nuevo material a ese prototipo.