Российские ученые создали жидкие кристаллы для 3D-технологий

Жидкие кристаллы — особая форма материи, которая обладает свойствами как жидкого, так и твердого тела. Под действием электрического поля молекулы этого вещества различным образом ориентируются в пространстве, благодаря чему могут создавать пиксельное изображение. Открыты жидкие кристаллы были еще в конце XIX века, но только в середине XX столетия вернулся интерес к ним, когда ученые обнаружили важнейшее свойство — способность жидких кристаллов менять цвет под действием температуры.

Большинство современных ЖК-дисплеев (свыше 70%) делают из нематических жидких кристаллов. Они представляют собой параллельные нити, которые под воздействием электрического поля скользят вверх и вниз. У таких жидких кристаллов отсутствует порядок в расположении центра тяжести молекул, которые непрерывно скользят в направлении своих осей и вращаются вокруг них.

Нематики относительно медленно восстанавливают свое начальное состояние после прекращения электрического импульса — меняют свое положение не чаще 140—160 раз в секунду. Этого достаточно для 2D-дисплеев, но для создания трехмерных изображений нужна большая скорость.

Сотрудники ФИАН создали материал, принадлежащий к классу смектических ЖК с сегнетоэлектрическими свойствами. Смектические кристаллы устроены более сложным, «слоистым» образом. У сегнетоэлектриков же при определенной температуре происходит поляризация — смещаются заряды. Благодаря сочетанию этих свойств время реакции молекул на электрическое поле уменьшается в двадцать раз — с 1 миллисекунды до 50 микросекунд, а частота кадров на экране увеличивается до 3,2 тысячи в секунду.

Высокая скорость реакции кристаллов позволяет отображать на экране несколько тысяч кадров в секунду, что делает доступной технологию последовательной во времени смены цветов.

В современных мониторах цвет каждого пикселя на экране формируют три субпикселя различных цветов — красного, зеленого и синего. Увеличив частоту отображения кадров в три раза, можно подавать каждый из цветов на один и тот же пиксель последовательно, без разделения на субпиксели. Благодаря этому потребуется втрое меньше отображающих элементов. Кроме того, цвета будут более яркими, так как отпадает потребность в светофильтрах.

Созданный материал перспективен для формирования 3D-изображений. Объемную картинку создают помощью стереоскопии: изображения для правого и левого глаза подаются на экран попеременно. Использование смектических ЖК увеличит число ракурсов, с которых можно будет просматривать 3D-фильмы, а также сделает возможным одновременный просмотр разных телеканалов на одном экране несколькими пользователями, отмечают авторы исследования.

Об открытии ученых из ФИАН сообщает информационный портал института.

Подробнее о принципах работы жидких кристаллов смотрите на «Чердаке».