Российские инженеры нашли вещества, позволяющие упростить производство жидкокристаллических (ЖК) дисплеев. Открытие позволит делать их гибкими и, возможно, создавать объемные изображения. Работа опубликована в журнале Journal of the society for information display.

Принцип работы ЖК-дисплеев основан на использовании ориентированных слоев жидких кристаллов, которые изменяют оптические характеристики под действием внешнего электрического поля и выстраиваются определенным образом. При производстве дисплеев тонкие слои жидких кристаллов помещаются между двумя стеклянными подложками, на внутреннюю поверхность которых нанесены системы электродов и управляющих транзисторов. При этом от стекла жидкие кристаллы отделяют тонкие пленки из полиамидов — пластмасс на основе синтетических высокомолекулярных соединений. Их роль заключается в создании изначальной ориентации молекул жидких кристаллов, то есть направления вектора поляризации. В настоящее время при производстве ЖК-дисплеев используется довольно трудоемкий процесс натирания полиамидов специальными вращающимися щетками.

Инженеры РУДН заменили традиционные полиамидные пленки на более перспективное вещество — так называемые азокрасители. Это органические соединения, содержащие одну или несколько азогрупп из двух атомов азота. Они заставляют молекулы взаимодействовать с электрическим полем световой волны и ориентироваться в пространстве, то есть менять направление вектора поляризации в зависимости от электрического поля волны.

Авторы экспериментировали с несколькими видами азокрасителей и в результате выбрали те, которые под действием света ориентируются наилучшим образом. Для этого они использовали кювету с различными красителями, которая помещалась между источником лазера и фотоприемником. Оказалось, что эффективнее всего для дисплеев применять составные молекулы димеры.

«Молекулы красителей работают не в одиночку, а образуют так называемые димеры. Например, конфигурация «поцелуй» и «рукопожатие». Они и определяют способность молекул ориентироваться по свету», — пояснил один из авторов работы, сотрудник РУДН Виктор Беляев. Оказалось, что лучше всего ориентируются по свету те красители, в строении которых больше димеров.

Возможность ориентации подложки не механическим методом, а поляризованным светом расширяет функциональные возможности дисплеев. По сути, создатели таких дисплеев получат бесконечный набор всевозможных видов ориентации. В будущем на азокрасители можно будет записывать голограммы высокого разрешения, что открывает перспективы создания голографических дисплеев. Наконец, поскольку азокрасители — это органические вещества, их можно наносить на гибкие полимерные подложки, что позволит на их основе создавать гнущиеся дисплеи.

«При натирании полиамидов возникает ориентация лишь в одном направлении. В азокрасителях мы можем получать так называемую картинную ориентацию, когда в разных пикселах дисплея будет разное направление ориентации, — пояснил Беляев. — За счет этого появляются более богатые возможности: защита ценных бумаг, дисплеи с объемным изображением и другие».