211service.com
Prosty filtr może zwiększyć wydajność wyświetlaczy LCD
Nowy typ filtra kolorowego mógłby znacznie zwiększyć wydajność energetyczną wyświetlaczy ciekłokrystalicznych (LCD), które dominują na rynku we wszystkim, od telewizorów po telefony komórkowe.
Filtr kolorów: Krata pokazana na górnym obrazku filtruje różne kolory światła w zależności od szerokości jej szczelin i odległości między nimi. Dolny obraz pokazuje kolory wytwarzane przez filtr, gdy jest oświetlony białym światłem.
Najlepsze obecnie monitory LCD emitują tylko około 8 procent światła wytwarzanego przez ich podświetlenie. Oznacza to, że rozładowują baterie w przenośnych urządzeniach elektronicznych i podnoszą rachunki za prąd w domach (California Energy Commission szacuje, że telewizory zużywają 10 procent energii elektrycznej w domach).
Zwykle wyświetlacze LCD wykorzystują kilka warstw urządzeń optycznych do kolorowania, polaryzacji i migawki światła z podświetlenia, a nieefektywności pojawiają się na każdym kroku. Teraz naukowcy z University of Michigan stworzyli film optyczny, który obiecuje zwiększyć ogólną wydajność wyświetlaczy LCD o ponad 400 procent – tak, że przepuszcza 36% światła. Nowa folia optyczna została opracowana przez naukowców pod kierunkiem L. Jay Guo , profesor elektrotechniki i informatyki na uniwersytecie. Folia barwi i polaryzuje światło przechodzące przez wyświetlacz LCD wydajniej niż konwencjonalne komponenty.
Filtr barwny to trójwarstwowa kanapka z materiału izolacyjnego pomiędzy dwiema warstwami aluminium; cały stos ma mniej niż 200 nanometrów grubości i jest wytrawiony z okresowymi szczelinami, jak kratka. Odległość między szczelinami i ich szerokość określa kolor, jaki wytworzą po oświetleniu białym podświetleniem. Dzieje się tak, ponieważ wzory siatki są w tej samej skali wielkości, co długość fali światła widzialnego. W artykule opublikowanym online w zeszłym tygodniu w czasopiśmie Komunikacja przyrodnicza , naukowcy z Michigan pokazują, że mogą stworzyć tęczę kolorów za pomocą takiego filtra.
Jak mówi Guo, filtr jest nie tylko bardziej wydajny, ale także prostszy w wykonaniu niż obecne wyświetlacze LCD. Możliwe jest tworzenie czerwonych, niebieskich i zielonych subpikseli, układając obok siebie kratki o różnych szerokościach w jednym etapie produkcyjnym. Konwencjonalne wyświetlacze LCD wykorzystują pigmenty do definiowania czerwonych, zielonych i niebieskich subpikseli, które filtrują światło z podświetlenia. Każdy z tych barwników jest nakładany pojedynczo, a następnie formowany w celu utworzenia subpiksela. Nowe kraty przepuszczają więcej światła niż filtry na bazie barwników; mając na uwadze, że tradycyjny zielony filtr przepuszcza około 40 procent światła; zielony filtr oparty na siatce przepuszcza 60 procent. Inne kolory mają podobne zalety pod względem wydajności.
Kraty również bardzo skutecznie polaryzują światło. Jest to niezbędne, ponieważ przesłony ciekłokrystaliczne, które otwierają się i zamykają, aby przepuszczać światło z każdego piksela, działają tylko ze światłem spolaryzowanym. Konwencjonalne wyświetlacze wykorzystują filtry polaryzacyjne, które pochłaniają połowę światła – część o niewłaściwej polaryzacji. Kraty Guo przepuszczają jednak światło o właściwej polaryzacji, ale nie pochłaniają pozostałych 50 procent – zamiast tego światło to jest odbijane w innym kierunku. Lustro odbija to światło i odwraca część jego polaryzacji, dzięki czemu więcej światła przechodzi z powrotem przez kraty.
Inni badacze stworzyli podobne struktury siatkowe do skupiania światła lub uzyskiwania większej ilości światła z wyświetlaczy lub ogniw słonecznych. Mówi, że jest to bardzo łatwa do zbudowania struktura i wzór Piotr Catrysse , naukowiec na Uniwersytecie Stanforda. Dodaje, że kolorowy filtr i polaryzator Guo wykazuje się wszechstronnością i przestrajalnością, co jest znakiem, że pole jest coraz bliżej elementów konstrukcyjnych, które można wykorzystać do celów praktycznych.
Nicholas Fang , profesor nauk mechanicznych i inżynierii na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign, widzi inne kierunki prac. Zauważa, że Qualcomm pracuje na wyświetlaczach odblaskowych o jeszcze mniejszej mocy. Połączenie tego typu wyświetlacza z nowym filtrem może całkowicie wyeliminować podświetlenie. Istnieje możliwość zbudowania tej [kraty] jako opartego na odbiciu filtra koloru, mówi.
Naukowcy z Michigan koncentrują się teraz na tym, aby produkcja filtrów była warta lub kompatybilna z maszynami używanymi do masowej produkcji wyświetlaczy, mówi Guo. W zeszłym roku jego grupa zademonstrowała sposób wykorzystania tych samych technik nanowzorowania na dużych obszarach z dużą szybkością w drukarkach z roli na rolę. Wykorzystaliśmy ciągłą produkcję roll-to-roll, aby wykonać bardzo podobne konstrukcje, mówi. Poszczególne elementy są tam, a teraz jest to kwestia integracji.