物理学者は、多くのコンピューター画面やテレビで光を制御する材料である液晶をオフにするはるかに高速な方法を発明しました。新しい技術は、おそらく液晶ディスプレイ (LCD) では終わらないでしょう。これらのデバイスではスイッチングが必要以上に高速だからです。しかし、これは LCD の概念に新たなひねりを加えています。
「これは何か新しく、非常に新鮮です」と、カナダのケベック州にあるラバル大学の工学物理学者 Tigran Galstian は言います。 「実用的なアプリケーションがあるかどうかを確認するために、人々はこれについて考えなければなりません。」
液晶は、その名前の両方に似ています。液体のように、液晶内の分子は自由に動き回って流れます。しかし、結晶のように、棒状の分子は同じ方向を向いています。アライメントは光軸を定義し、液晶に異常な特性を与えます。重要な 1 つは、偏光 (電磁波が 1 つの方向に波及する光) に影響を与える方法です。光が液晶を通過するとき、光軸に平行に偏光された光は、光軸に垂直に偏光された光とは異なる速度で進みます。そして、その速度差、つまり複屈折のために、材料の光軸に対してある角度で偏光された光は、その偏光が回転することがあります。
その回転により、LCD が機能します。ディスプレイは、さらに 2 枚の偏光ガラス板の間に置かれた 2 枚のガラス板の間の液晶層で構成されています。偏光子は 90° の角度に設定されているため、背面からディスプレイに入り、最初の偏光子を通過する光は、2 番目の偏光子によってブロックされます。 「オフ」状態では、液晶は光に対して何もせず、画面が暗いままになるように調整されます (図を参照)。しかし、「オン」にすると、電場によって分子の向きが変わり、全体として光の偏光が回転し、2 番目の偏光子を通過してスクリーンの外に出ます。画像を形成するために、画面のビットまたは「ピクセル」が個別に制御されます。
ケント州立大学 (オハイオ州) の物理学者である Oleg Lavrentovich は、この方式には基本的な制限があると述べています。電場は、分子をナノ秒単位で「オン」の向きにねじ込みます。電源が切れると、分子は緩和して元の向きに戻ります。この向きは、密閉ガラスにエッチングされたパターンによって設定されますが、ミリ秒単位で 1000 倍ゆっくりと行われます。 「これが液晶のアキレス腱です」と Lavrentovich 氏は言います。
現在、彼とケントの同僚である Volodymyr Borshch と Sergij Shiyanovskii は、液晶を切り替える高速な方法を実証しました。 .それらは、通常の交差偏光子と、CCN-47 と呼ばれる液晶から始まります。実験では、オフ状態では、分子は光を通す方向で始まります。次に、Lavrentovich と同僚は、電場を適用します。しかし、彼らは分子を回転させずに複屈折の量を変える方法でそれを行います.
これがどのように起こるかです。 CCN-47 の分子は円筒形ではなく、板のような形をしています。通常、厚板はすべて縦方向に同じ方向を向いていますが、熱エネルギーによって個々の分子が揺れ続けているため、隣接する分子はすべての方向にランダムにねじれています。電場がねじれに打ち勝ち、板を材木のように積み上げます。より規則的な状態では、液晶の複屈折がわずかに異なり、光の偏光が回転する角度と、セルを通過できる光の量が変化します。電場がなくなると、個々の分子の熱振動により、わずか 30 ナノ秒で液晶が初期状態に戻ります。
複屈折の変化によって光が完全に遮断されるわけではないため、ディスプレイは暗くなるのではなく、暗くなるだけです。しかし、形状と材料を調整することでコントラストを高めることができると、Lavrentovich 氏は言います。彼は、この技術は、衛星間で信号を運ぶことができるようなレーザービームを操作したり、超高速シャッターを作成したりするのに使用できる可能性があると述べています.
この研究の真の価値は、分子の集団的挙動に依存して光の偏光を変化させ、分子の個々の振動に依存してオン構成とオフ構成を切り替える新しいアプローチかもしれない、と Galstian は言う。「これは賢いアイデアです。」 /P>
