211service.com
Paprastas filtras gali padaryti LCD ekranus efektyvesnius
Naujo tipo spalvų filtras galėtų žymiai padidinti skystųjų kristalų ekranų (LCD), kurie dominuoja rinkoje nuo televizorių iki mobiliųjų telefonų, energijos vartojimo efektyvumą.
Spalvų filtras: Viršutiniame paveikslėlyje parodytos grotelės filtruoja skirtingų spalvų šviesą, priklausomai nuo jos plyšių pločio ir atstumo tarp jų. Apatiniame paveikslėlyje rodomos spalvos, kurias sukuria filtras, kai jis apšviestas balta šviesa.
Geriausi skystųjų kristalų ekranai šiandien skleidžia tik apie 8 procentus šviesos, kurią sukuria jų foninis apšvietimas. Tai reiškia, kad jie išeikvoja nešiojamosios elektronikos baterijas ir padidina sąskaitas už elektrą namuose (Kalifornijos energetikos komisija apskaičiavo, kad televizoriai suvartoja 10 proc elektros energijos namuose).
Paprastai skystųjų kristalų ekranai naudoja kelis optinių įrenginių sluoksnius, kad nuspalvintų, poliarizuotų ir užraktų šviesą iš foninio apšvietimo, o neefektyvumas išryškėja kiekviename žingsnyje. Dabar Mičigano universiteto mokslininkai sukūrė optinę plėvelę, kuri žada padidinti bendrą LCD efektyvumą daugiau nei 400 procentų, kad prasiskverbtų 36 procentai šviesos. Naują optinę plėvelę sukūrė mokslininkai, vadovaujami L. Jay Guo , universiteto elektrotechnikos ir informatikos profesorius. Plėvelė spalvina ir poliarizuoja šviesą, kuri praeina per skystųjų kristalų ekraną, efektyviau nei gali įprasti komponentai.
Spalvų filtras yra trijų sluoksnių sumuštinis iš izoliacinės medžiagos tarp dviejų aliuminio sluoksnių; visas krūvas yra mažesnis nei 200 nanometrų storio ir yra išgraviruotas periodiškais plyšiais, pavyzdžiui, grotelėmis. Atstumas tarp plyšių ir jų plotis lemia spalvą, kurią jie gamins apšviesti baltu foniniu apšvietimu. Taip yra todėl, kad grotelių modeliai yra tokio paties dydžio kaip ir matomos šviesos bangos ilgis. Straipsnyje, paskelbtame internete praėjusią savaitę žurnale Gamtos komunikacijos , Mičigano mokslininkai rodo, kad naudojant tokį filtrą jie gali sukurti spalvų vaivorykštę.
Guo sako, kad filtras yra ne tik efektyvesnis, bet ir paprastesnis nei dabartinių LCD. Vienu gamybos žingsniu galima sukurti raudonus, mėlynus ir žalius subpikselius, modeliuojant skirtingo pločio groteles vienas šalia kito. Įprasti skystųjų kristalų ekranai naudoja pigmentus, kad nustatytų raudonus, žalius ir mėlynus subpikselius, kurie filtruoja šviesą iš foninio apšvietimo. Kiekvienas iš šių dažiklių dedamas po vieną, o po to raštuotas, kad būtų sudarytas subpikselis. Naujosios grotelės praleidžia daugiau šviesos nei dažiklio pagrindu pagaminti filtrai; kadangi tradicinis žalias filtras praleidžia apie 40 proc. šviesos; žalias, grotelių pagrindu pagamintas filtras praleidžia 60 proc. Kitos spalvos turi panašius efektyvumo pranašumus.
Grotelės taip pat labai efektyviai poliarizuoja šviesą. Tai labai svarbu, nes skystųjų kristalų langinės, kurios atsidaro ir užsidaro, kad pro kiekvieną pikselį prasiskverbtų šviesa, veikia tik esant poliarizuotai šviesai. Įprastuose ekranuose naudojami poliarizuojantys filtrai, kurie sugeria pusę šviesos – neteisingos poliarizacijos dalį. Guo grotelės praleidžia dešinės poliarizacijos šviesą, tačiau jos nesugeria kitų 50 procentų – vietoj to ši šviesa atsispindi kita kryptimi. Veidrodis atspindi šią šviesą ir apverčia dalį jos poliarizacijos, leisdamas daugiau šviesos praeiti pro groteles.
Kiti mokslininkai sukūrė panašias groteles, skirtas šviesai sufokusuoti arba gauti daugiau šviesos iš ekranų ar saulės elementų. Tai labai lengva statyti ir modeliuoti struktūrą, sako Piteris Katrisas , Stanfordo universiteto mokslininkas. Jis priduria, kad „Guo“ spalvų filtras ir poliarizatorius pasižymi universalumu ir derinamumu, o tai yra ženklas, kad laukas artėja prie statybos komponentų, kuriuos galima naudoti praktiniais tikslais.
Nikolajus Fangas , mechanikos mokslų ir inžinerijos profesorius iš Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign, mato kitas darbo kryptis. Jis pažymi, kad Qualcomm dirba su dar mažesnės galios atspindinčiais ekranais . Sujungus šio tipo ekraną su nauju filtru, foninis apšvietimas būtų visiškai pašalintas. Jis sako, kad yra galimybė sukurti šią [groteles] kaip atspindintį spalvų filtrą.
Mičigano mokslininkai dabar siekia, kad filtrų gamyba būtų verta arba suderinama su mašinomis, naudojamomis masinei ekranų gamybai, sako Guo. Praėjusiais metais jo grupė pademonstravo būdą, kaip naudoti tuos pačius nanopatternų metodus dideliuose plotuose dideliu greičiu ritininiuose spausdintuvuose. Mes naudojome nuolatinę ritininio ritinio gamybą, kad sukurtume labai panašias konstrukcijas, sako jis. Yra atskiri elementai, o dabar tai yra integracijos reikalas.