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LCD进入快速车道

20 Sep 2013
快速简便:具有纳秒切换的LCD

用于许多设备的液晶,如笔记本电脑和电视屏幕,是流行的,因为它们响应于电流切换而调制光,但它们切换的毫秒速度可以证明是非常缓慢的。然而,美国的物理学家现在报告说明在纳秒时间尺寸,这是一种更细微的切换,这是在纳秒的时间表中进行的,这是一个可能在未来展示中被开发的现象。

液晶欠他们的光明能力,因为它们既不是全液体也不是完全固体,而是两者之间的交叉。它们由杆状分子组成,其可自由地移动,如液体,但在特定方向上取向,如固体。在显示器中被剥削的液晶各种液晶,称为线性,由具有平均方向或导向器的分子层组成,它们从一层略微变化到下一个。这是通过将材料暴露于电场来完成的,这反过来影响材料’S光学性质。

扭曲和转弯

典型的液晶显示器(LCD)由夹在一对电极和两个扁平玻璃之间的液晶板组成。每块玻璃都有一系列微小的凹槽,蚀刻到其内表面中,该内表面对准液晶的分子和附接到其外表面的光偏振过滤器。用两组凹槽彼此直角和电流关闭,分子层的取向通过90°穿过板坯的厚度。如果过滤器与它们各自的凹槽对齐,则进入显示屏的任何光线将通过畅通无阻。

然而,利用电流接通,层的层未到达下玻璃的光的偏振轴线垂直于第二滤波器的偏振轴。因此,灯被阻止,显示现在显示为暗。有不同的方法,然后在显示器中利用该原理,但是在最简单的设备中,通过合适的图案化建立图像,该电极将显示器置于离散单元中。

不幸的是,现有的LCD很慢。可以使分子到非扭曲所需的时间非常短,因为它与电场的正方形成比例。但是,它们的重新扭转缓慢,因为它由液晶的材料特性确定,例如其弹性,而不是电场的尺寸。

快速切换

Oleg Lavrentovich 俄亥俄州肯特州立大学的同事现已表现出较小但更快的效果。向列液晶中的分子彼此完全完全排列,导致导向器周围的方向的有限分布。该变化的幅度影响通过液晶的光相,因此其强度。由于应用的电场变化了该幅度,因此它也会改变通过的光量。物理学家几十年来表示这种效果应该存在。 Lavrentovich和同事所做的是通过实验证明它确实存在,并且它在较短的时间内比在传统LCD中放松分子重新定位的时间。

研究人员闪耀着氦气–氖激光束在两个偏振滤光器之间放置在两个偏振滤光器之间并使其进行一系列锋利的电压脉冲。他们发现,电压脉冲在步骤中移动,随着液晶的远侧的光的强度的变化而变化。他们观察到两者之间的延迟是微量的–不超过约30 nanoseconds –当电压打开时以及关闭时,两者均。

Team member Sergij Shiyanovskii. 解释说明闪电快速响应时间,即使电压被关闭时,也不达到分子取向变化的变化不依赖于液晶的宏观特性,而是在传统LCD中的情况,但是在(非常略微)同时改变每个分子的取向。

快速展示

根据Shiyanovskii的说法,这种效果可能导致改进的LCD显示器。他指出,目前的上层液晶电视屏幕具有240的刷新率 Hz,足够高的大多数观察(虽然比竞争等离子体技术慢)。然而,为了达到这些速度,必须同时切换每个像素的红色,绿色和蓝色组件,因此在屏幕上分开布置。他说,更快的切换时间,允许使用相同的像素一个接一个地将颜色交换,从而增加屏幕’s resolution.

这项工作的另一个潜在利益可以改善光纤和自由空间通信。 Shiyanovskii表示,液晶的液晶的电光性能被利用到沿着纤维行驶的光的分裂和转向梁,因此能够更快地切换它们,这是沿着这种纤维的更高的数据速率。

然而,虽然新证明的效果非常快,但它也很小–在实验期间导致强度的分数变化仅为几分。因此,研究人员试图增强它。 Shiyanovskii指出,在他们的实验中,他和他的同事们使用了一个现成的液晶– CCN-47 –因为它很简单,使用便宜。他认为,更量身定制的材料应该导致更大,更为可利用的效果。

该研究发表在 物理评论信.

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