Поляризационные цветовые фильтры снижают энергопотребление ЖК-дисплеев

В журнале Nanotechnology сообщено об энергосберегающей стратегии, названной "фотогальванический элемент интегрированных поляризационных цветовых фильтров». Команда из Института нанотехнологии и нанобионики Китайской академии наук, Сучжоу, разрабатывает компактное многофункциональное устройство с применением комбинированного поляризатора и цветового фильтра. Оно имеет потенциальные приложения в энергосберегающих жидкокристаллических модулях ЖК-дисплеев для достижения более энергоэффективной технологии.

 

(а) Спектры пропускания фотогальванических поляризационных цветовых фильтров на двух ортогонально поляризационных подсветках. (б) Постоянная затухания α и фазовая постоянная β режимов HE11 и EH11

Жидкокристаллический дисплей является сегодня наиболее распространенной и экономически эффективной электронной технологией визуального отображения. Однако с постоянным ростом спроса на больший размер экрана и более высокую плотность пикселей, потребляемая мощность становится проблемой для будущих приложений.

К сожалению, схемы для создания изображений, принятые в ЖК-дисплеях, являются энергетически неэффективными: подсветка потребляют до 90% полной мощности дисплея наряду с высоким энергопотреблением оптических компонентов. Для получения поляризованного цветного изображения они поглощают нежелательные спектральные и поляризованные компоненты, так что только около 5-10% энергии подсветки достигает наших глаз.

Для обеспечения выборочного пропускания света только в пределах нужных длин волн в органическую фотогальваническую схему в качестве заднего спектрально-селективного электрода встраивается перфорированная металлическая пленка. Другие длины волн могут быть использованы для фотогальванической генерации электроэнергии. Добавление поглощающих функциональных слоев сужает ширину полосы чрезмерной оптической передачи, улучшая, таким образом, видимое окрашивание с относительно высокой чистотой для устройств.

  

          (с) - (d) Контурные графики спектров пропускания в   фотогальванических поляризационных светофильтрах

Слой поглощающих фотогальванических ячеек, размещенный между передним и задним электродами, полностью поглощает фотоны в дополнительной области спектра отфильтрованного цвета благодаря повышенной абсорбции в полостях. Задний металлический электрод перфорируется отверстиями эллипсоидальной формы и подстраивается для достижения сильной поляризационной анизотропии в передаче света между двух ортогонально поляризованными подсветками. Управление геометрическими соотношениями эллипсоидального отверстия позволяет устройству блокировать передачу видимого света и функционировать в качестве идеальной непрозрачной фотогальванической ячейки. Устройство может в полной мере использовать энергию поляризованного света при освещении поляризованным параллельно длинной оси эллипсоидального отверстия светом, но сохраняет способность фильтрации цвета для ортогонально поляризованной подсветки.

Предлагаемое устройство способно одновременно повторно использовать фотоны, служить светофильтром и поляризовать свет. Оно имеет потенциал для использования в качестве многофункционального устройства в энергосберегающих ЖК-модулях для полного использования задней подсветки.