Màn hình tinh thể lỏng mới mỏng như tờ giấy, mềm dẻo, bền và rẻ

Mới đây các kỹ sư quang điện tử tại Trung Quốc và Hồng Kông đã chế tạo thành công một mẫu màn hình tinh thể lỏng (LCD) đặc biệt có độ mỏng như tờ giấy, mềm dẻo, nhẹ và bền. Các nhà khoa học ước tính chi phí sản xuất thiết bị này có lẽ chỉ tốn khoảng 5 USD đối với màn hình có kích thước 5 inch. Thiết kế LCD có thể sao chép quang học này đã được báo cáo trên tạp chí Applied Physics Letters.

Nhóm nghiên cứu tập trung vào hai sáng kiến quan trọng để đạt được những thiết kế có độ linh hoạt cao này. Đây là lần đầu tiên phát triển được màn hình LCD có thể ghi chép dữ liệu quang, giống như các màn hình LCD thông thường, màn hình này được cấu trúc như chiếc bánh sandwich với tinh thể lỏng lấp đầy ở giữa hai tấm.

Không giống như các tinh thể lỏng truyền thống mà ở đó các kết nối điện trên các tấm để tạo ra các điện trường cần thiết cho việc chuyển đổi các điểm ảnh riêng lẻ từ sáng sang tối, màn hình LCD mới này sẽ phủ lên các tấm này các phân tử đặc biệt được sắp xếp lại trước nguồn ánh sáng phân cực và chuyển đổi các điểm ảnh.

Điều này loại bỏ sự cần có điện cực truyền thống, giúp làm giảm khối lượng của cấu trúc và cho phép có nhiều sự lựa chọn hơn đối với các kiểu loại và độ dày của tấm. Vì thế, các màn hình mới này có độ mỏng hơn nhiều so với các màn hình tinh thể lỏng truyền thống, có kích thước nhỏ hơn ½, và nó có thể được làm bằng nhựa dẻo với trọng lượng của nó chỉ bằng 1 vài gram.

Jiatong Sun, Trường Đại học Donghua (Trung Quốc), đồng tác giả công trình kỹ thuật này cho biết: “Nó chỉ dày hơn một chút so với tờ giấy”.

LCD mới này cũng rất bền và rẻ tiền do chúng có cấu trúc đơn giản. Hơn nữa nó giống như một màn hình báo điện tử trong một cuốn sách điện tử, năng lượng chỉ cần có để chuyển hình ảnh hoặc văn bản hiển thị do đó chi phí vận hành rất thấp bởi vì các màn hình LCD mới không cần nguồn điện để duy trì hình ảnh một khi nó đã được ghi trên màn hình.

Sáng kiến đổi mới thứ hai liên quan đến các miếng đệm để tạo phân tách tấm nhựa hoặc tấm thủy tinh. “Chúng tôi đặt các tấm chắn giữa các lớp kính để giữ cho lớp tinh thể lỏng đồng đều”, Sun nói.

Các miếng đệm được sử dụng trong tất cả các màn hình LCD để xác định trạng thái của tinh thể lỏng. Trạng thái ổn định là rất cần thiết để có tỷ lệ tương phản, thời gian đáp ứng và góc nhìn tốt. Tuy nhiên, khi các tấm uốn cong, nó giữ các tinh thể lỏng ra xa vị trí bị tác động, cho phép mặt cắt của màn hình trống rỗng và do đó sự thay đổi trong thiết kế miếng đệm là rất quan trọng để có thể giúp ngăn tinh thể lỏng trong các màn hình LCD mềm dẻo khỏi chuyển dịch quá mức. Việc phát triển thiết kế mà có thể vượt được qua các rào cản này là một thách thức lớn.

Các nhà nghiên cứu đã cố gắng thử nghiệm ba thiết kế miếng đệm khác nhau và nhận thấy rằng miếng đệm làm bằng lưới có thể ngăn không cho tinh thể lỏng chảy qua khi màn hình LCD bị uốn cong hoặc bị hỏng hóc. Sự đổi mới này cho phép họ tạo ra màn hình LCD mềm dẻo có khả năng ghi chép dữ liệu bằng quang.

Một cải tiến nữa liên quan đến việc cải thiện màu sắc. Các nhà khoa học cho biết đến thời điểm nghiên cứu này, màn hình LCD có thể sao ghi dữ liệu bằng quang này chỉ có thể hiển thị hai màu cùng một lúc. Hiện giờ, màn hình LCD mới này có thể đồng thời hiện thị ba màu sắc chính. Thành tựu này đạt được là khi nhóm nghiên cứu đặt một loại tinh thể lỏng đặc biệt vào phía sau màn hình LCD mà nó có thể phản chiếu màu đỏ, xanh dương và xanh lá cây. Để có thể đưa sản phẩm này trở thành sản phẩm thương mại, Sun muốn cải thiện độ phân giải của màn hình LCD mềm dẻo mới này.

“Bây giờ chúng ta có ba màu nhưng để màu sắc phong phú chúng ta cần phải tạo ra các điểm ảnh rất nhỏ để con người có thể nhìn thấy”, Sun nói.