Ученые открыли квадратичный электрооптический эффект для ЖК-дисплеев

Группа сотрудников отделения квантовой радиофизики ФИАН во главе с доктором физико-математических наук Евгением Пожидаевым открыла квадратичный электрооптический эффект в спиральных наноструктурах жидкокристаллических сегнетоэлектриков.

Новые сегнетоэлектрики получены этой же группой, а наблюдаемый эффект – пока единственный пример возможности формирования Керр-подобного электрооптического отклика в наноструктурированных диэлектрических средах без центра симметрии. Коэффициент Керра новых сегнетоэлектриков на два порядка выше, а управляющее напряжение на два порядка ниже, чем у нитробензола – самого распространенного электрооптического материала с квадратичным эффектом.

Как отметил Евгений Пожидаев, уже сегодня жидкокристаллические наноструктуры можно рассматривать как один из перспективных электрооптических материалов для энергосберегающих полноцветных дисплеев нового поколения.

Ведь характерное время срабатывания этих материалов – десятки микросекунд при управляющих напряжениях в единицы вольт, электрооптический отклик не чувствителен к знаку приложенного напряжения, а при определенных условиях в электрооптическом отклике жидкокристаллических наноструктур не наблюдается гистерезис, что крайне важно для дисплеев и совершенно необычно для сегнетоэлектриков.

Прототип такого дисплея уже создан совместными усилиями сотрудников ФИАН и Центра дисплейных исследований Университета науки и технологии Гонконга.

На фото:

– макетный образец экрана полноцветного дисплея без матрицы цветных фильтров на основе спиральной наноструктуры жидкокристаллического сегнетоэлектрика;
– беспроводной контроллер формирования изображения.

Справочно:

Электрооптические материалы – это органические или неорганические диэлектрики, обладающие электрооптическим эффектом. То есть, показатель преломления (или двулучепреломления) таких материалов зависит от приложенного напряжения, причем чаще всего эти зависимости бывают линейными или квадратичными (и электрооптические эффекты бывают линейные и квадратичные).

До недавнего времени линейный электрооптический эффект (эффект Поккельса) наблюдался только в твердых кристаллах, не имеющих центра симметрии, то есть в сегнетоэлектриках, например, в ниобате лития и танталате лития, в кристаллических солях группы дигидрофосфата калия КН₂РО₄, и группы перовскитов: титанат бария BaTiO₃ и твердые растворы на его основе. Квадратичный электрооптический эффект (эффект Керра) характерен для кристаллов, имеющих центр симметрии, а также для изотропных жидкостей, например, для нитробензола или сероуглерода.