Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um novo cristal líquido de fase azul que pode habilitar televisores, telas de computador e outros monitores que empacotam mais pixels no mesmo espaço ao mesmo tempo que reduzem a energia necessária para executar o dispositivo. O novo cristal líquido é otimizado para telas de cristal líquido (LCDs) coloridas sequenciais de campo, uma tecnologia promissora para monitores de última geração.

"Os monitores Apple Retina de hoje têm uma densidade de resolução de cerca de 500 pixels por polegada, "disse Shin-Tson Wu, que liderou a equipe de pesquisa da Faculdade de Óptica e Fotônica da Universidade da Flórida Central (CREOL). "Com nossa nova tecnologia, uma densidade de resolução de 1500 pixels por polegada pode ser alcançada na tela do mesmo tamanho. Isso é especialmente atraente para fones de ouvido de realidade virtual ou tecnologia de realidade aumentada, que deve alcançar alta resolução em uma tela pequena para parecer nítido quando colocado perto de nossos olhos. "

Embora o primeiro protótipo de LCD de fase azul tenha sido demonstrado pela Samsung em 2008, a tecnologia ainda não entrou em produção devido a problemas com alta tensão de operação e tempo de carregamento do capacitor lento. Para resolver esses problemas, A equipe de pesquisa de Wu trabalhou com colaboradores do fabricante de cristal líquido JNC Petrochemical Corporation no Japão e do fabricante de monitores AU Optronics Corporation em Taiwan.

No jornal Optical Materials Express , da The Optical Society (OSA), os pesquisadores relatam como a combinação do novo cristal líquido com uma estrutura especial de eletrodo de aprimoramento de desempenho pode atingir a transmitância de luz de 74 por cento com uma tensão de operação de 15 volts por pixel - níveis operacionais que poderiam finalmente tornar práticos monitores de cores sequenciais de campo para o desenvolvimento de produtos.

"As telas coloridas sequenciais de campo podem ser usadas para obter os pixels menores necessários para aumentar a densidade da resolução, "disse Yuge Huang, primeiro autor do artigo. "Isso é importante porque a densidade de resolução da tecnologia atual está quase no limite."

Como funciona

As telas de LCD atuais contêm uma fina camada de cristal líquido nemático, através da qual a luz de fundo do LED branco é modulada. Os transistores de filme fino fornecem a voltagem necessária que controla a transmissão de luz em cada pixel. Os subpixels do LCD contêm vermelho, filtros verdes e azuis que são usados ​​em combinação para produzir cores diferentes ao olho humano. A cor branca é criada pela combinação das três cores.

O cristal líquido de fase azul pode ser trocado, ou controlado, cerca de 10 vezes mais rápido do que o tipo nemático. Este tempo de resposta inferior a um milissegundo permite que cada cor de LED (vermelho, verde e azul) para ser enviado através do cristal líquido em momentos diferentes e elimina a necessidade de filtros de cores. As cores do LED são trocadas tão rapidamente que nossos olhos podem integrar o vermelho, verde e azul para formar o branco.

"Com filtros de cores, o vermelho, luz verde e azul são geradas ao mesmo tempo, "disse Wu." No entanto, com o cristal líquido de fase azul, podemos usar um subpixel para fazer as três cores, mas em momentos diferentes. Isso converte espaço em tempo, uma configuração de economia de espaço de dois terços, o que triplica a densidade de resolução. "

O cristal líquido de fase azul também triplica a eficiência óptica porque a luz não precisa passar por filtros de cor, que limitam a transmitância a cerca de 30 por cento. Outra grande vantagem é que a cor exibida é mais viva porque vem diretamente do vermelho, LEDs verdes e azuis, que elimina o crosstalk de cores que ocorre com filtros de cores convencionais.

A equipe de Wu trabalhou com o JNC para reduzir a constante dielétrica do cristal líquido de fase azul a uma faixa minimamente aceitável para reduzir o tempo de carregamento do transistor e obter tempo de resposta óptica de submilissegundos. Contudo, cada pixel ainda precisava de uma voltagem um pouco mais alta do que um único transistor poderia fornecer. Para superar esse problema, os pesquisadores implementaram uma estrutura de eletrodo protuberante que permite que o campo elétrico penetre mais profundamente no cristal líquido. Isso reduziu a voltagem necessária para conduzir cada pixel, mantendo uma alta transmitância de luz.

"Alcançamos uma tensão operacional baixa o suficiente para permitir que cada pixel seja conduzido por um único transistor, ao mesmo tempo que alcançamos um tempo de resposta de menos de 1 milissegundo, "disse Haiwei Chen, um estudante de doutorado no laboratório de Wu. "Este equilíbrio delicado entre a tensão operacional e o tempo de resposta é a chave para habilitar exibições coloridas sequenciais em campo."

Fazendo um protótipo

"Agora que mostramos que combinar o cristal líquido de fase azul com a estrutura de elétrons protuberantes é viável, a próxima etapa é a indústria combiná-los em um protótipo funcional, "disse Wu." Nosso parceiro AU Optronics tem vasta experiência na fabricação da estrutura de eletrodo protuberante e está em uma boa posição para produzir este protótipo. "

Wu prevê que um protótipo funcional estará disponível no próximo ano. Uma vez que a AU Optronics já tem um protótipo que usa os eletrodos protuberantes, será apenas uma questão de trabalhar com o JNC para colocar o novo material naquele protótipo.