超表面可能会引发下一代更薄更便宜的平板屏幕

研究人员开发了一种概念验证技术，可以为当前LCD和LED以外的下一代显示器铺平道路，使屏幕和电子设备变得更薄，提供更高的分辨率和更节能的产品。

诺丁汉特伦特大学，澳大利亚国立大学和澳大利亚新南威尔士大学堪培拉分校的一个团队设计了称为“超表面”的纳米颗粒电可调阵列，与当前的液晶显示器相比，它可以提供显着的优势。

当今的显示器市场提供了多种选择，每种选择都有其优点和缺点。然而，包括生产成本、寿命和能源消耗在内的因素使液晶技术成为电视机和显示器等屏幕最主要和最受欢迎的技术。

液晶单元负责打开和关闭透射光，并由背光照明，像素前面和后面都有偏振滤光片。它们决定了像素的尺寸(分辨率)，并在管理设备的功耗方面发挥着重要作用。

新设计的超表面电池 - 具有可调性和非凡的光散射特性 - 将取代液晶层，并且不需要偏振器，偏振器负责显示器中大量浪费的光强度和能源使用。

超表面比液晶单元薄 100 倍，分辨率提高 50 倍，能耗降低 <>%。

作为研究的一部分，该团队证明像素可以进行电编程，并且通过改变材料的温度，光的切换速度比人类厌恶响应时间快近20倍。

研究人员认为，他们的技术与现代电子显示器兼容，并填补了能够在高频下有效切换光的可调超表面的技术空白。

“我们通过用超表面替换当前显示器中的液晶层，为打破技术障碍铺平了道路，使我们能够制造负担得起的无液晶平板屏幕，”项目负责人Mohsen Rahmani说，他是诺丁汉特伦特大学科技学院工程学教授，也是皇家学会沃尔夫森研究员。

他说：“平板显示器最重要的指标是像素尺寸和分辨率、重量和功耗。我们已经通过我们的元显示概念解决了这些问题中的每一个。

“最重要的是，我们的新技术可以大大降低能源消耗 - 考虑到家庭和企业每天使用的显示器和电视机的数量，这是一个好消息。我们相信，现在是时候淘汰LCD和LED显示器了，就像过去20到<>年的阴极射线管(CRT)电视一样。

ARC变革性元光学系统卓越中心(TMOS)主任、澳大利亚国立大学物理学教授Dragomir Neshev表示：“传统显示器的能力已经达到顶峰，由于多重限制，未来不太可能显着提高。如今，人们正在寻求具有高分辨率和快速刷新率的全固态平面显示技术。我们设计并开发了超表面像素，可以成为下一代显示器的理想选择。

“与液晶不同，我们的像素不需要偏振光来工作，这将使屏幕的能耗减半。

澳大利亚国立大学博士学者、该研究的第一作者Khosro Zangeneh Kamali说：“超表面被证明表现出非凡的光学行为。然而，发明一种有效的方法来控制它们仍然是一个大量研究的主题。我们提出了电可编程硅超表面，这是可编程超表面的多功能平台。

来自诺丁汉特伦特大学的团队成员徐磊博士说：“通过采用人工智能和机器学习技术来设计和实现更小、更薄、更高效的超表面显示器，还有进一步改进的巨大空间。

来自堪培拉新南威尔士大学的团队成员Andrey Miroshnichenko教授说：“我们的像素由硅制成，与其他现有替代品所需的有机材料相比，硅具有较长的使用寿命。此外，硅广泛可用，CMOS兼容成熟技术，生产成本低廉。

他总结说，希望这一发展能够在新的平面显示器中产生一种前沿技术。这项工作发表在《光：科学与应用》杂志上。

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