Ultradun, energie-efficiënt LCD-scherm kan gedrukte media transformeren

• Ingenieurs ontwikkelen een optisch herschrijfbaar LCD-scherm van een halve millimeter dik.
• Het is goedkoop om te produceren en verbruikt veel minder energie dan conventionele LCD's.
• Voor de vervaardiging van dit scherm zijn flexibele afstandhouders en polyethersulfonsubstraten gebruikt.

Tegenwoordig investeren technologiegiganten enorm veel in de ontwikkeling van flexibele weergavesystemen met hoge resolutie, brede kijkhoek. Onlangs hebben opto-elektronische ingenieurs in Hong Kong en China een nieuwe versie van een flexibel LCD-scherm (liquid crystal display) bedacht, dat een halve millimeter dik en robuust is. Deze futuristische weergave kan als krant worden gebruikt en net zo snel worden vernieuwd als de nieuwscyclus.

Het beste is dat het slechts $ 5 kost om een 5 inch scherm te produceren. De productiekosten zijn laag vanwege het eenvoudige ontwerp en de structuur. Het verbruikt alleen energie om tekst en afbeeldingen weer te geven, net als het papieren eBook-scherm. Het apparaat heeft geen extra stroom nodig om een tekst en afbeelding te ondersteunen zodra deze op het scherm is weergegeven.

Hoe hebben ze het gedaan?

Om een optisch herschrijfbaar liquid crystal display (ORWLCD) te bouwen, hebben ingenieurs aan drie belangrijke innovaties gewerkt.

1. Weergave 

Net als bij traditionele LCD's heeft ORWLCD een vloeibaar kristal dat tussen twee platen is ingeklemd. Deze platen zijn bedekt met specifieke moleculen die hun positie/toestand herstellen in de aanwezigheid van een gepolariseerde straal, waardoor de pixels worden verwisseld. Bij LCD genereert de elektrische stroom op de platen echter voldoende veld om individuele pixels van donker naar licht te veranderen.

Deze speciaal gecoate platen elimineren de noodzaak van conventionele elektroden, verminderen het grootste deel van de structuur en bieden meer opties voor dikte en type platen.

ORWLCD's zijn dunner dan conventionele LCD's (<0,5 mm dik), wegen slechts een paar gram en kunnen worden geproduceerd met flexibel plastic.

2. Afstandhouders

Afstandhouders worden gebruikt om glas- of kunststofplaten van elkaar te scheiden. Ze bepalen de dikte van vloeibare kristallen. Het is erg belangrijk om een constante dikte te hebben om een goede responstijd, contrastverhouding en kijkhoek te behouden.

Wanneer u echter een scherm buigt, duwt de plaat het vloeibare kristal weg van de impactlocatie, waardoor een deel van het scherm blanco blijft. Het ontwerp van de afstandhouder moet dus worden verbeterd bij flexibele LCD's. Gelukkig hebben ingenieurs hier een perfecte oplossing voor gevonden.

Bovenaanzicht van systematische weergave van zelfklevende afstandhouders

Om te voorkomen dat vloeibaar kristal gaat stromen wanneer het scherm wordt geraakt of gebogen, moet het afstandsstuk als een gaas worden gestructureerd. Ze ontwierpen een stempel om een mengsel van zelfklevende afstandhouders te maken, en gebruikten een eindige-componentenanalyseprogramma om de buiging van de afstandhouders te simuleren.

Referentie: Technische Natuurkundebrieven | doi:10.1063/1.5021619

3. Verbeterde kleurweergave

Flexibele blauwe ORWLCD | Zhang et al.

Tot deze doorbraak konden ORWLCD's twee kleuren tegelijk weergeven. Nu kan het tegelijkertijd drie primaire kleuren weergeven. Ingenieurs hebben dit gedaan door een uniek vloeibaar kristal achter het scherm te plaatsen, dat rood, groen en blauw licht reflecteert.

Meer specifiek combineerden ze een flexibel cholesterisch vloeibaar kristal en flexibel optisch herschrijfbaar ePaper. Om de lichtintensiteit lokaal te moduleren, vormden ze een patroon van gereflecteerde kleuren op de apparatuur, met behulp van een masker dat bestond uit een reeks semi-transparante pixels.

Lees: Dieptesensoren in zelfrijdende auto's zijn nu 1000 keer beter

Om van deze apparatuur echter een commercieel apparaat te maken, moeten ze de resolutie van het scherm verder verbeteren. Om het compatibel te maken met volledige kleuren, moeten ze de grootte van de pixel verkleinen zodat het menselijk oog deze kan zien.