Ultradünnes, energieeffizientes LCD könnte gedruckte Medien verändern

• Ingenieure entwickeln eine optisch wiederbeschreibbare Flüssigkristallanzeige mit einer Dicke von einem halben Millimeter.
• Es ist günstig in der Herstellung und verbraucht weit weniger Energie als herkömmliche LCDs.
• Für die Herstellung dieses Displays werden flexible Abstandshalter und Polyethersulfon-Substrate verwendet.

Heutzutage investieren Technologiegiganten enorme Summen in die Entwicklung hochauflösender, flexibler Anzeigesysteme mit großem Betrachtungswinkel. Kürzlich haben optoelektronische Ingenieure in Hongkong und China eine neue Version eines flexiblen LCD (Flüssigkristallanzeige) entwickelt, das einen halben Millimeter dick und robust ist. Dieses futuristische Display könnte als Zeitung verwendet und so schnell wie die Nachrichtenzyklen aktualisiert werden.

Das Beste daran ist, dass die Herstellung eines 5-Zoll-Bildschirms nur 5 US-Dollar kostet. Aufgrund des einfachen Designs und der einfachen Struktur sind die Herstellungskosten niedrig. Es verbraucht nur Energie, um Text und Bilder anzuzeigen, genau wie der eBook-Papierbildschirm. Das Gerät benötigt keine zusätzliche Stromversorgung, um einen Text und ein Bild aufrechtzuerhalten, sobald diese auf dem Display abgebildet sind.

Wie haben sie das gemacht?

Um eine optisch wiederbeschreibbare Flüssigkristallanzeige (ORWLCD) zu bauen, arbeiteten Ingenieure an drei Schlüsselinnovationen.

1. Anzeige 

Wie herkömmliche LCDs verfügt ORWLCD über einen zwischen zwei Platten angeordneten Flüssigkristall. Diese Platten sind mit spezifischen Molekülen beschichtet, die bei Vorhandensein eines polarisierten Strahls ihre Position/ihren Zustand wiederherstellen und so die Pixel umschalten. Bei LCDs erzeugt der elektrische Strom auf den Platten jedoch genügend Feld, um einzelne Pixel von dunkel nach hell zu ändern.

Diese speziell beschichteten Platten machen herkömmliche Elektroden überflüssig, verringern das Volumen der Struktur und bieten mehr Optionen für Dicke und Plattentyp.

ORWLCDs sind dünner als herkömmliche LCDs (<0,5 mm dick), wiegen nur wenige Gramm und könnten aus flexiblem Kunststoff hergestellt werden.

2. Abstandshalter 

Abstandshalter werden zum Trennen von Glas- oder Kunststoffplatten verwendet. Sie bestimmen die Dicke des Flüssigkristalls. Es ist sehr wichtig, eine konstante Dicke zu haben, um eine angemessene Reaktionszeit, ein angemessenes Kontrastverhältnis und einen angemessenen Betrachtungswinkel aufrechtzuerhalten.

Wenn Sie jedoch ein Display biegen, drückt die Platte den Flüssigkristall von der Aufprallstelle weg, sodass ein Teil des Bildschirms leer bleibt. Daher muss das Design des Abstandshalters bei flexiblen LCDs verbessert werden. Glücklicherweise haben Ingenieure hierfür eine perfekte Lösung gefunden.

Draufsicht der systematischen Ansicht von Klebeabstandshaltern

Um zu verhindern, dass Flüssigkristalle fließen, wenn der Bildschirm getroffen oder gebogen wird, muss der Abstandhalter wie ein Netz strukturiert sein. Sie entwarfen einen Stempel, um eine Mischung aus selbstklebenden Abstandshaltern zu erzeugen, und verwendeten ein Finite-Komponenten-Analyseprogramm, um die Biegung der Abstandshalter zu simulieren.

Referenz: Applied Physics Letters | doi:10.1063/1.5021619

3. Verbesserte Farbwiedergabe 

Flexibles blaues ORWLCD | Zhang et al.

Bis zu diesem Durchbruch waren ORWLCDs in der Lage, zwei Farben gleichzeitig anzuzeigen. Jetzt können drei Primärfarben gleichzeitig angezeigt werden. Ingenieure haben dies erreicht, indem sie hinter dem Display einen einzigartigen Flüssigkristall angebracht haben, der rotes, grünes und blaues Licht reflektiert.

Genauer gesagt kombinierten sie einen flexiblen, cholesterischen Flüssigkristall und ein flexibles, optisch wiederbeschreibbares E-Paper. Um die Lichtintensität lokal zu modulieren, bildeten sie mithilfe einer Maske, die aus einer Folge halbtransparenter Pixel bestand, ein Muster reflektierter Farben auf dem Gerät.

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Um aus diesem Gerät jedoch ein kommerzielles Gerät zu machen, muss die Auflösung des Displays weiter verbessert werden. Um es mit Vollfarben kompatibel zu machen, müssen sie außerdem die Pixelgröße reduzieren, damit das menschliche Auge sie sehen kann.