Международная группа исследователей во главе с учеными из МФТИ предложила новый метод ориентации жидких кристаллов, который в перспективе поможет улучшить технологию ЖК-дисплеев, увеличив их угол обзора. Работа опубликована в журнале ACS Macro Letters.

«В первую очередь это фундаментальная работа, которая показывает тонкие эффекты ориентации жидкокристаллических фаз. Мы предполагаем, что эти эффекты могут лечь в основу новых мультидоменных технологий для ЖК-экранов», — отметил Дмитрий Иванов, руководитель лаборатории функциональных органических и гибридных материалов МФТИ.

Одной из проблем используемых сейчас технологий является ограниченный угол обзора экрана: при просмотре экрана под углом искажается передача цветов. Это происходит из-за однородной ориентации жидких кристаллов. Решить проблему можно с помощью использования мультидоменных дисплеев, где разные домены пикселей имеют различную ориентацию ЖК

Авторы статьи, работая с полимерами, проявляющими ЖК-свойства, обнаружили, что даже небольшое изменение структуры может полностью менять ориентацию жидкого кристалла на подложке. Семейство полимеров, которое выбрали авторы, поли(диалкилсилоксаны), обладает двумя симметричными боковыми углеводородными цепями, пришитыми к каждому атому кремния основной цепи. В эксперименте длину боковых цепей n меняли от 2 до 6.

Эксперимент состоял в том, что ряд поли(диалкилсилоксанов) с последовательно возрастающей длиной боковых цепей (каждый последующий отличается от предыдущего добавлением одной метильной группы в боковую цепь) был нанесён на ориентированную тефлоновую поверхность с регулярным продольным рельефом (бороздками) с последующим определением ориентации ЖК-фазы полимера относительно направления рельефа тефлона. Дело в том, что полимеры могут выстраиваться вдоль рельефа поверхности, на которой они находятся, однако это происходит не всегда, а в том случае, когда параметры кристаллической решётки поверхности и таковые для нанесённого на неё материала согласованы. В эксперименте оказалось, что первый представитель этих ЖК-полимеров, полидиэтилсилоксан (n = 2), проявляет способность к ориентации так называемых ламелей вдоль рельефа поверхности, при этом направление цепей этого полимера перпендикулярно направлению бороздок тефлона. При увеличении боковой цепи на одну метильную группу (n = 3), ориентация ламелей меняется на 90 градусов (то есть перпендикулярно рельефу поверхности), а ориентация ЖК-фазы в свою очередь становится параллельной рельефу поверхности. При увеличении полимерной цепи ещё на одну метильную группу (n = 4) эффект сохраняется, то есть цепи ЖК-фазы остаются параллельными рельефу. Однако при дальнейшем увеличении цепи (n = 5; 6) полимерные ламели вновь выстраиваются вдоль рельефа поверхности тефлона.

Таким образом, оказалось, что, добавляя всего лишь по одной метильной группе к боковым цепям полимера, можно менять характер ориентации ЖК-фазы, что играет огромную роль в большинстве приложений жидких кристаллов, в том числе ЖК-экранах.

Как утверждают учёные, обнаруженный ими эффект может быть успешно применён для производства ЖК-экранов с увеличенными углами обзора. Для этого авторы предлагают использовать мультидоменную технологию, где субпиксели одинаковых цветов имеют различный характер ориентации. При наблюдении под разными углами субпиксели одинаковых цветов будут компенсировать друг друга, значительно улучшая качество изображения. Предполагается, что технология, основанная на открытом эффекте, будет значительно проще и дешевле существующих мультидоменных технологий.