Команда из Университета Ноттингем-Трент, Австралийского национального университета и Университета Нового Южного Уэльса в Канберре в Австралии разработала электрически настраиваемые массивы наночастиц, называемые «метаповерхностями», которые могут предложить значительные преимущества по сравнению с современными жидкокристаллическими дисплеями.
Современный рынок дисплеев предлагает широкий выбор, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. Однако такие факторы, как производственные затраты, срок службы и энергопотребление, сделали жидкокристаллическую технологию самой доминирующей и популярной технологией для экранов, таких как телевизоры и мониторы.
Жидкокристаллические ячейки отвечают за включение и выключение проходящего света и подсвечиваются задней подсветкой с поляризационными фильтрами спереди и сзади пикселей. Они определяют размер пикселей — разрешение — и играют важную роль в управлении энергопотреблением устройства.
Недавно спроектированные метаповерхностные ячейки, обладающие настраиваемостью и экстраординарными свойствами светорассеяния, заменят слой жидких кристаллов и не потребуют поляризаторов, которые ответственны за большое количество потерь интенсивности света и энергии в дисплеях. Метаповерхности в 100 раз тоньше жидкокристаллических ячеек, имеют в десять раз большее разрешение и потребляют на 50% меньше энергии.
В рамках исследования команда продемонстрировала, что пиксели могут быть запрограммированы электрически, а свет может переключаться почти в 20 раз быстрее, чем время реакции человеческого зрения, путем изменения температуры материала.
Исследователи считают, что их технология совместима с современными электронными дисплеями и заполняет технологический пробел для настраиваемых метаповерхностей, способных эффективно переключать свет на высоких частотах.
Мы проложили путь к преодолению технологического барьера, заменив жидкокристаллический слой в современных дисплеях метаповерхностью, что позволило нам сделать доступные плоские экраны без жидких кристаллов. Наиболее важными показателями плоскопанельных дисплеев являются размер и разрешение в пикселях, вес и энергопотребление. Мы рассмотрели каждый из них в нашей концепции метадисплея. Самое главное, наша новая технология может привести к значительному сокращению энергопотребления — это отличная новость, учитывая количество мониторов и телевизоров, которые ежедневно используются в домашнем хозяйстве и на предприятиях. Мы считаем, что пришло время для ЖК- и светодиодных дисплеев должны быть постепенно выведены из эксплуатации так же, как бывшие телевизоры с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) за последние десять-двадцать лет
— руководитель проекта Мохсен Рахмани, профессор инженерии в Ноттингем Трент.
Драгомир Нешев, директор Центра передового опыта ARC в области трансформационных метаоптических систем (TMOS) и профессор физики Австралийского национального университета, подтвердил, что возможности обычных дисплеев достигли своего пика и вряд ли значительно улучшатся в будущем из-за множественных ограничений.
Сегодня идет поиск полностью твердотельных плоских дисплеев с высоким разрешением и высокой частотой обновления. Мы разработали и разработали пиксели метаповерхности, которые могут идеально подойти для дисплеев следующего поколения. В отличие от жидких кристаллов, нашим пикселям для работы не требуется поляризованный свет, что вдвое снижает потребление энергии экранами
— Драгомир Нешев
Доказано, что метаповерхности демонстрируют экстраординарное оптическое поведение. Однако изобретение эффективного способа управления ими все еще является предметом серьезных исследований. Электрически программируемые кремниевые метаповерхности представляют собой универсальную платформу для программируемых метаповерхностей. Исследователи отметили, что есть значительные возможности для дальнейших улучшений за счет использования методов искусственного интеллекта и машинного обучения для разработки и реализации еще меньших, более тонких и более эффективных дисплеев с метаповерхностью.
Наши пиксели сделаны из кремния, который обеспечивает длительный срок службы в отличие от органических материалов, необходимых для других существующих альтернатив. КМОП, совместимая со зрелыми технологиями, и дешевая в производстве
— Профессор Андрей Мирошниченко, член команды из Университета Нового Южного Уэльса в Канберре.
