Исследователи разработали экспериментальную концептуальную технологию, которая может проложить путь к дисплеям следующего поколения помимо нынешних ЖК-дисплеев и светодиодов, позволяя экранам и электронным устройствам становиться тоньше, обеспечивать более высокое разрешение и быть намного более энергоэффективными.
Команда из Университета Ноттингем-Трент, Австралийского национального университета и Университета Нового Южного Уэльса в Канберре в Австралии разработала электрически настраиваемые массивы наночастиц, называемые «метаповерхностями», которые могут предложить значительные преимущества по сравнению с современными жидкокристаллическими дисплеями.
Современный рынок дисплеев предлагает широкий выбор, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. Однако такие факторы, как производственные затраты, срок службы и энергопотребление, сделали жидкокристаллическую технологию самой доминирующей и популярной технологией для экранов, таких как телевизоры и мониторы.
Жидкокристаллические ячейки отвечают за включение и выключение проходящего света и подсвечиваются задней подсветкой с поляризационными фильтрами спереди и сзади пикселей. Они определяют размер пикселей — разрешение — и играют важную роль в управлении энергопотреблением устройства.
Недавно спроектированные метаповерхностные ячейки, обладающие настраиваемостью и экстраординарными свойствами светорассеяния, заменят слой жидких кристаллов и не потребуют поляризаторов, которые ответственны за большое количество потерь интенсивности света и энергии в дисплеях.
Метаповерхности в 100 раз тоньше жидкокристаллических ячеек, имеют в десять раз большее разрешение и потребляют на 50% меньше энергии.
В рамках исследования команда продемонстрировала, что пиксели могут быть запрограммированы электрически, а свет может переключаться почти в 20 раз быстрее, чем время реакции человеческого отвращения, путем изменения температуры материала.
Исследователи считают, что их технология совместима с современными электронными дисплеями и заполняет технологический пробел для настраиваемых метаповерхностей, способных эффективно переключать свет на высоких частотах.
«Мы проложили путь к преодолению технологического барьера, заменив жидкокристаллический слой в современных дисплеях метаповерхностью, что позволило нам сделать доступные плоские экраны без жидких кристаллов», — сказал руководитель проекта Мохсен Рахмани, профессор инженерии в Ноттингем Трент. Университетская школа науки и технологий и член Королевского общества Вольфсона.
Он сказал: «Наиболее важными показателями плоскопанельных дисплеев являются размер и разрешение в пикселях, вес и энергопотребление. Мы рассмотрели каждый из них в нашей концепции метадисплея.
«Самое главное, наша новая технология может привести к значительному сокращению энергопотребления — это отличная новость, учитывая количество мониторов и телевизоров, которые ежедневно используются в домашнем хозяйстве и на предприятиях. Мы считаем, что пришло время для ЖК- и светодиодных дисплеев должны быть постепенно выведены из эксплуатации так же, как бывшие телевизоры с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) за последние десять-двадцать лет».
Драгомир Нешев, директор Центра передового опыта ARC в области трансформационных метаоптических систем (TMOS) и профессор физики Австралийского национального университета, сказал: «Возможности обычных дисплеев достигли своего пика и вряд ли значительно улучшатся в будущем из-за множественные ограничения.Сегодня идет поиск полностью твердотельных плоских дисплеев с высоким разрешением и высокой частотой обновления.Мы разработали и разработали пиксели метаповерхности, которые могут идеально подойти для дисплеев следующего поколения .
«В отличие от жидких кристаллов, нашим пикселям для работы не требуется поляризованный свет, что вдвое снижает потребление энергии экранами ».
Хосро Зангенех Камали, доктор философии. Ученый из Австралийского национального университета и первый автор исследования сказал: «Доказано, что метаповерхности демонстрируют экстраординарное оптическое поведение. Однако изобретение эффективного способа управления ими все еще является предметом серьезных исследований. Мы предложили электрически программируемые кремниевые метаповерхности. , которая представляет собой универсальную платформу для программируемых метаповерхностей».
Доктор Лей Сюй, член команды из Университета Ноттингем Трент, сказал: «Есть значительные возможности для дальнейших улучшений за счет использования методов искусственного интеллекта и машинного обучения для разработки и реализации еще меньших, более тонких и более эффективных дисплеев с метаповерхностью ».
Профессор Андрей Мирошниченко, член команды из Университета Нового Южного Уэльса в Канберре, сказал: «Наши пиксели сделаны из кремния, который обеспечивает длительный срок службы в отличие от органических материалов, необходимых для других существующих альтернатив. КМОП, совместимая со зрелыми технологиями, и дешевая в производстве».
Он пришел к выводу, что есть надежда, что разработка сможет создать передовую технологию в новых плоских дисплеях. О работе сообщается в журнале Light: Science & Applications .
