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Un filtro simple podría hacer que las pantallas LCD sean más eficientes
Un nuevo tipo de filtro de color podría aumentar significativamente la eficiencia energética de las pantallas de cristal líquido (LCD), que dominan el mercado en todo, desde televisores hasta teléfonos móviles.
Filtro de color: La rejilla que se muestra en la imagen superior filtra diferentes colores de luz según el ancho de sus rendijas y la distancia entre ellas. La imagen inferior muestra los colores producidos por el filtro cuando está iluminado con luz blanca.
Las mejores pantallas LCD actuales solo emiten alrededor del 8 por ciento de la luz producida por sus luces de fondo. Esto significa que agotan las baterías de los dispositivos electrónicos portátiles y aumentan las facturas de electricidad en los hogares (la Comisión de Energía de California estima que los televisores consumen 10 por ciento de la electricidad en los hogares).
Normalmente, las pantallas LCD utilizan varias capas de dispositivos ópticos para colorear, polarizar y disparar la luz de una luz de fondo, y surgen ineficiencias en cada paso. Ahora, investigadores de la Universidad de Michigan han creado una película óptica que promete aumentar la eficiencia general de las pantallas LCD en más de un 400 por ciento, de modo que el 36 por ciento de la luz pasa a través. La nueva película óptica fue desarrollada por investigadores dirigidos por L. Jay Guo , profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en la universidad. La película colorea y polariza la luz que pasa a través de una pantalla LCD de manera más eficiente que los componentes convencionales.
El filtro de color es un sándwich de tres capas de un material aislante entre dos capas de aluminio; toda la pila tiene menos de 200 nanómetros de espesor y está grabada con ranuras periódicas, como una rejilla. La distancia entre las ranuras y su ancho determina el color que producirán cuando se iluminen con una luz de fondo blanca. Esto se debe a que los patrones de rejilla están en la misma escala de tamaño que la longitud de onda de la luz visible. En un artículo publicado en línea la semana pasada en la revista Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores de Michigan muestran que pueden hacer un arco iris de colores usando un filtro de este tipo.
Además de ser más eficiente, el filtro también es más simple de hacer que las pantallas LCD actuales, dice Guo. Es posible crear subpíxeles rojos, azules y verdes modelando rejillas de diferentes anchos una al lado de la otra en un solo paso de fabricación. Las pantallas LCD convencionales utilizan pigmentos para definir los subpíxeles rojo, verde y azul que filtran la luz de la luz de fondo. Cada uno de estos colorantes se deposita uno a la vez y luego se modela para hacer un subpíxel. Las nuevas rejillas transmiten más luz que los filtros a base de colorantes; Considerando que un filtro verde tradicional transmite alrededor del 40 por ciento de la luz; un filtro verde a base de rejilla transmite el 60 por ciento. Otros colores tienen ventajas de eficiencia similares.
Las rejillas también polarizan la luz de manera muy eficiente. Esto es vital, porque las contraventanas de cristal líquido que se abren y cierran para dejar pasar la luz de cada píxel solo funcionan con luz polarizada. Las pantallas convencionales utilizan filtros polarizadores que absorben la mitad de la luz, la parte con la polarización incorrecta. Sin embargo, las rejillas de Guo dejan pasar la luz de la polarización correcta, pero no absorben el otro 50 por ciento; en cambio, esta luz se refleja en la otra dirección. Un espejo refleja esta luz y cambia parte de su polarización, lo que permite que pase más luz a través de las rejillas.
Otros investigadores han creado estructuras de rejilla similares para enfocar la luz o sacar más luz de las pantallas o células solares. Es una estructura muy fácil de construir y diseñar, dice Peter Catrysse , investigador de la Universidad de Stanford. Agrega que el filtro de color y el polarizador de Guo muestran versatilidad y sintonía, una señal de que el campo se está acercando a los componentes de construcción que se pueden usar con fines prácticos.
Nicolás Fang , profesor de ciencias mecánicas e ingeniería en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, ve otras direcciones para el trabajo. Él nota que Qualcomm está trabajando en pantallas reflectantes de menor potencia. La combinación de este tipo de pantalla con el nuevo filtro podría eliminar la luz de fondo por completo. Existe la posibilidad de construir esta [rejilla] como un filtro de color reflectante, dice.
Los investigadores de Michigan ahora están enfocados en hacer que la producción de filtros sea digna o compatible con la maquinaria utilizada para producir pantallas en masa, dice Guo. El año pasado, su grupo demostró una forma de utilizar las mismas técnicas de nanopatrón en grandes áreas a alta velocidad en impresoras de rollo a rollo. Hemos utilizado la fabricación continua de rollo a rollo para hacer estructuras muy similares, dice. Los elementos individuales están ahí, y ahora es una cuestión de integración.