Физики научились управлять жидкими кристаллами на порядки быстрее
Изменение двойного лучепреломления при подаче напряженияГрафик: Phys. Rev. Lett. 111, 107802 (2013)
Группа американских исследователей украинского происхождения из университета Кента смогла на порядки увеличить скорость управления жидкими кристаллами. Физики нашли способ сократить время, которое требуется молекулам на возвращение в исходное состояние после отключения электрического поля. Этот процесс вместо одной миллисекунды теперь занимает всего около 30 наносекунд. Подробности приведены в журнале Physical Review Letters, а кратко суть работы пересказана ScienceNow.
Ученые использовали новый способ изменения молекулярной структуры жидких кристаллов под действием электрического поля, а также отказались от управления прозрачностью за счет вращения плоскости поляризации света. Вместо того, чтобы вращать все молекулы сразу и поворачивать плоскость поляризации, физики изменили взаимную ориентацию молекул, форма которых в первом приближении представляет собой сплющенный эллипсоид. Такие эллипсоиды в отсутствии электрического поля уже немного упорядочены, а его включение приводит к тому, что эллипсоиды складываются в стопки и степень упорядоченности резко возрастает.
Собрав опытную установку из лазера, нескольких поляризаторов и экспериментальной ячейки с жидкими кристаллами физики показали то, что рост упорядоченности приводит к тому, что при прохождении света через ячейку усиливается эффект двойного лучепреломления. Лучи света с разным направлением плоскости поляризации сильнее расходятся в разные стороны, а этот эффект уже можно применить для управления прозрачностью при помощи поляризующих фильтров. Такой метод, как подчеркивают авторы, при этом не позволяет сделать ячейку абсолютно непрозрачной, но руководитель исследовательской группы Олег Лаврентович считает, что метод можно существенно улучшить.
Ячейки, вращающие плоскость поляризации, лежат в основе всех современных технологий ЖК-дисплеев. Молекулы жидких кристаллов могут как переходить из смеси двух взаимно перпендикулярных состояний в состояние, когда они ориентированы в одну сторону (технология TN), так и просто поворачиваться на 90 градусов (IPS, VA и производные) в одном из двух независимых слоев. Разворот молекул при включении поля происходит очень быстро, но при выключении переход в исходное состояние занимает не менее одной миллисекунды.
