«Метаповерхности» могут привести к значительно более тонким и дешевым плоским экранам нового поколения

Ученые разработали экспериментальную концептуальную технологию, которая может проложить путь к дисплеям следующего поколения помимо нынешних ЖК-дисплеев и светодиодов, позволяя экранам и электронным устройствам становиться тоньше, обеспечивать более высокое разрешение и быть намного более энергоэффективными.


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.


— 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.


— 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.




— Профессор Андрей Мирошниченко, член команды из Университета Нового Южного Уэльса в Канберре.