Новый способ ориентации жидких кристаллов

Исследователи из Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН представили технологию, позволяющую значительно сократить энергопотребление жидкокристаллических экранов. В стандартных дисплеях одна ячейка (пиксель) имеет следующее устройство: между двумя поляризационными фильтрами находится область, заполненная молекулами ЖК. Молекулы, имеющие продолговатую форму, меняют положение под действием внешнего электрического поля (работает так называемый переход Фредерикса). От ориентации молекул зависит, пропускает ли ячейка свет или поглощает его. Но движутся только молекулы, находящиеся в среднем слое ячейки. Тонкий слой молекул, находящийся в приграничной области, остается неподвижным. Именно благодаря этим стационарным молекулам все остальные молекулы ячейки возвращаются в исходное состояние, как только отключается электрическое поле. Сибирские ученые предлагают новый способ управления положением молекул ЖК.
 

Как отмечает участник проекта Михаил Крахалев, ориентацию продольных осей молекул можно изменять, воздействуя на приграничный участок ячейки. Экспериментальный монитор был выполнен в виде массива отдельных капель ЖК, размещенных в полимерной матрице (в современных мониторах ЖК молекулы расположены в виде сплошной тонкой пленки). В приграничную область каждой ячейки были введены заряженные ПАВ (так называемые ионные сурфактанты). Ориентирующие свойства этих веществ зависят от их концентрации. При небольшом количестве они не способны устанавливаться в заданном направлении. Если же концентрация увеличивается, то ИС поворачиваются и вынуждают сопредельные ЖК молекулы ориентироваться нужным образом. Так как ионные сурфактанты обладают собственным зарядом, они чувствительны к внешнему электронному полю и могут двигаться от одного электрода к другому. Соответственно, меняется концентрация ИС в той или иной области ячейки (локальный переход Фредерикса). Изменение ориентационной структуры капель ЖК приводит к изменению оптических свойств композитной пленки.
 

В ходе экспериментов ученые зафиксировали весьма важное свойство такой системы управления. Дело в том, что в стандартных мониторах для сохранения ориентации молекул ЖК требуется постоянное воздействие электрического поля. В случае с ионно-сурфактантной методикой управления при отключении электричества изображение остается неизменным. Такой эффект памяти будет очень полезен для электронных книг, так как позволит максимально снизить энергопотребление. Кроме того, возможно создание оконных ширм, рассеивающие свойства которых будут устанавливаться однократной подачей питания; и рекламных щитов, способных транслировать изображения при минимальных энергозатратах. В настоящее время ученые Института физики работают над тем, как применить новую технологию управления к ЖК молекулам, расположенным в виде сплошного слоя (а не капель).