Метаповерхность придет на замену OLED-экранам и LCD-дисплеям
Исследователи разработали новую технологию, которая может привести к «следующему поколению» более тонких экранов с более высоким разрешением и более энергоэффективных дисплеев и электронных устройств.
Некоторые современные высококачественные телевизоры могут быть оснащены дисплеями с квантовыми точками или OLED-панелями, а многие из доступных моделей используют технологию LCD (жидкокристаллический дисплей), поляризационные фильтры и светодиодную подсветку. Но исследователи говорят, что достигнут предел для развития такого рода технологий.
«Возможности обычных дисплеев достигли своего пика и вряд ли значительно улучшатся в будущем из-за множества ограничений», — сказал Драгомир Нешев, профессор физики Австралийского национального университета.
«Сегодня ведется поиск полностью твердотельных плоских дисплеев с высоким разрешением и высокой частотой обновления. Мы спроектировали и разработали пиксели метаповерхности, которые могут идеально подойти для дисплеев следующего поколения. В отличие от жидких кристаллов, наши пиксели не требуют поляризованные огни для работы, что вдвое сократит потребление энергии экранами».
Для управления отдельными пикселями с высокой скоростью модуляции в экспериментальной платформе используется прозрачный проводящий оксид в качестве нагревателя с электрическим приводом, который может быстро изменять оптические свойства кремниевых метаповерхностных элементов, которые, как сообщается, в 100 раз тоньше жидкокристаллических элементов или в 200 раз тоньше человеческого волоса.
«Наши пиксели сделаны из кремния, который обеспечивает длительный срок службы в отличие от органических материалов, необходимых для других существующих альтернатив», — говорят исследователи. «Кроме того, кремний широко доступен, CMOS-совместим с современными технологиями и дешев в производстве».
Эту технологию также можно использовать для динамической голографии виртуальной реальности в технологиях LiDAR и для производства более тонких плоских панелей с разрешением в 100 раз выше, чем у современных экранов на основе ЖК-дисплеев, при одновременном снижении энергопотребления вдвое.
Кроме того, поскольку массив метаповерхностей может эффективно заменить жидкокристаллический слой в современных дисплеях, исследователи считают, что производителям не нужно будет вкладывать средства в новые производственные линии для выпуска панелей.
Теперь проект будет направлен на масштабирование технологии для телевизоров с большим экраном, а также на дальнейшее повышение производительности метаповерхностей с использованием ИИ и машинного обучения.
«Мы проложили путь к преодолению технологического барьера, заменив слой жидких кристаллов в современных дисплеях метаповерхностью, что позволит нам сделать доступные плоские экраны без жидких кристаллов», — говорят ученые.
«Наиболее важными показателями плоскопанельных дисплеев являются размер и разрешение в пикселях, вес и энергопотребление. Мы рассмотрели каждый из них в нашей концепции метадисплея».
«Самое главное, наша новая технология может привести к значительному сокращению энергопотребления — это отличная новость, учитывая количество мониторов и телевизоров, которые используются в мире каждый день. Мы считаем, что пришло время постепенно отказаться от жидкокристаллических и светодиодных дисплеев так же, как от бывших телевизоров с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) за последние 10-20 лет».
Статья об исследовании опубликована в журнале Light: Science & Applications.