Российские сверхбыстрые ЖК-ячейки

Согласно пресс-релизу, размещенному на сайте Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), учеными института разработаны сверхскоростные электрооптические ЖК-ячейки. Согласно заявлениям разработчиков, новые ЖК-ячейки по быстродействию в 100 раз превосходят ячейки, используемые в настоящее время, и на их основе можно будет создавать сверхбыстрые видеопроекторы, объемные экраны трехмерных дисплеев, а также лазерные пико-проекторы, умещающиеся в мобильном телефоне.

Макет разработанного трехмерного экрана состоит из нескольких плоских модуляторов света (их роль выполняют жидкокристаллические ячейки толщиной около миллиметра), расположенных близко друг к другу. В результате этого объемное изображение формируется по мере включения рассеяния света в плоскостях модуляторов. Каждая плоскость модулятора демонстрирует сечение объекта, а в совокупности эти сечения и формируют цельный световой макет объекта, тем самым позволяя получать настоящее трехмерное изображение без использования стереоочков, да к тому же объект можно рассматривать с разных сторон. В принципе, подобную идею можно было бы реализовать и на распространенных ЖК-ячейках, если бы не одно "но": световой макет должен формироваться не менее чем за 1/25 секунды, для чего цикл включения/выключения светорассеяния в ячейках должен быть тем меньше этого времени, чем большее число сечений визуализируется в объемном изображении. Те ячейки, которые используются в домашних телевизорах и мониторах, такой скоростью не обладают. И добиться такого быстродействия как раз и позволяют созданные в ФИАНе ЖК-материалы нового типа – наноструктуры на основе смектических кристаллов с сегнетоэлектрическими свойствами (СЖК). Они могут переключаться из одного прозрачного состояния в другое прозрачное (или светорассеивающее) почти в 100 раз быстрее, чем нематические кристаллы, используемые в современных плоских телевизионных или компьютерных ЖК экранах.

Разработка таких ячеек заняла примерно 15 лет. В ходе работы пришлось решать множество сопутствующих проблем и задач. Так, например, для того, чтобы ячейки могли использоваться в микродисплеях, они должны переключать оптические состояния с указанной частотой при управляющем напряжении менее 3 В. И такая низковольтная СЖК ячейка была недавно создана в ФИАНе. Частота модуляции света в 1-2 кГц достигается в ней при подаче всего 1,5-2 В напряжения. Кроме того, пришлось еще решать и проблему зернистости изображения, формируемого лазерным лучом в проекционных дисплеях. Проблема была учтена при разработке, и СЖК-ячейки могут служить еще и в качестве деспеклера - фильтра спекл-шума, что должно избавить изображение от зернистости.

В итоге, быстродействие разработанных в ФИАНе светорассеивающих СЖК-модуляторов позволяет наблюдать одновременно примерно 100 сечений объемного пространства, в то время как самый быстрый из существующих на сегодня видеопроекторов на основе матрицы микрозеркал в реальном времени обеспечивает визуализацию лишь 20 сечений. К тому же, по утверждению разработчиков, микрозеркала через 2-3 года непрерывной работы "устают", а СЖК могут служить десятилетие и больше и могли бы обеспечить скорость формирования изображений в 8 тысяч кадров в секунду, а не в тысячу, как за рубежом.

В настоящее время институт ищет партнеров для коммерческого применения своей разработки, причем это могут быть партнеры как из России, так и зарубежные. Для привлечения интереса иностранных инвесторов данная разработка будет представлена на ежегодном международном симпозиуме Дисплейного общества (SID-2010), который пройдет в Сиэтле (США, штат Вашингтон) в мае 2010 года.