Ekrano technologija, kuri gali padaryti beveik viską

Iš pirmo žvilgsnio tai atrodo kaip 1980-ųjų reliktas. Mažytis kompiuterio ekranas su mirgančiu mažos raiškos tekstu. Bet tai gali būti ateitis.

Ekranas pagamintas naudojant perovskito šviesos diodo (PeLED) technologiją. Tai kardinaliai skiriasi nuo šiandien jūsų išmaniojo telefono ekrane naudojamos LED technologijos, todėl gali būti, kad įrenginiai yra plonesni, pigesni ir kurių akumuliatoriaus veikimo laikas ilgesnis.

Negana to, PeLED yra labai neįprasti tuo, kad jie gali sugerti ir skleisti šviesą, o tai reiškia, kad galite naudoti tą pačią medžiagą, kad integruotumėte prisilietimo, pirštų atspaudų ir aplinkos šviesos jutimo galimybes, sako Feng Gao iš Linköping universiteto Švedijoje.

„Tai sunku, bet manome, kad tai įmanoma“.

Šių dienų išmaniuosiuose telefonuose tokias funkcijas atlieka elektroniniai komponentai, atskirti nuo paties telefono ekrano.

Straipsnyje, paskelbtame balandžio mėnProf Gao ir kolegos pademonstravo savo prototipą su jau veikiančiu lietimu ir aplinkos šviesos jautrumu.

„Tai labai graži demonstracija… tai labai nauja“, – sako Daniele Braga, Šveicarijos technologijų tyrimų įmonės „Fluxim“ pardavimų ir rinkodaros vadovė. Nors jis pažymi, kad optimizavus visas čia pažadėtas įvairias funkcijas, gali būti sunku greitai parduoti tokio tipo ekraną.

Vaizdo skambučio metu prof. Gao demonstruoja naujausią technologijos versiją. Tai dar vienas mažas ekranas, tačiau šį kartą pikselių colyje (ppi), ekrano ryškumo matas, buvo beveik dvigubai didesnis – 90 ppi.

Ekrane groja paprasta animacija, rodanti, kaip kovoja dvi figūrėlės. Straipsnis su daugiau informacijos apie šį prototipą ką tik buvo paskelbta.

Mineraliniame perovskite yra kalcio, titano ir deguonies, išsidėsčiusių kristalinėje struktūroje. Jis buvo atrastas 1800-aisiais, bet vėliau žmonės suprato, kad jie gali pagaminti kitų rūšių perovskitus, kurie turi tą pačią struktūrą, o komponentai turi skirtingus elementus ar molekules.

Priklausomai nuo pasirinktų medžiagų, perovskitai gali būti tikrai gerai, pavyzdžiui, laidūs elektrai arba skleisti šviesą.

„Šiek tiek pakoregavus cheminę sudėtį, galima aprėpti visą matomą spektrą“, – sako dr. Braga ir paaiškina, kad perovskitų gamyba yra gana paprastas ir pigus procesas. „Jei galvojate apie masinę gamybą, tai yra milžiniška.

Tačiau yra tam tikrų problemų.

PeLED yra žinomai nestabilūs – jie sugenda, pavyzdžiui, veikiami drėgmės ar deguonies. Loreta Muscarella iš VU Amsterdamo universiteto, kuria naujas PeLED rūšis.

Ji sako, kad jei paliksite PeLED gulėti kelioms valandoms ar dienoms, jo skleidžiamos šviesos spalva pamažu pablogės arba pasikeis į mažiau gryną, tarkime, žalią, nei norite žalią.

Ir tai sumenkina visą perovskitų esmę. Jie yra pageidautini iš dalies, nes juos galima sureguliuoti taip, kad skleistų labai specifinę, labai gryną raudoną, žalią arba mėlyną spalvą – pagrindinius atspalvius, reikalingus spalvotiems skaitmeniniams ekranams.

Kad PeLED išliktų stabilūs, juos galima apklijuoti klijais arba dervomis, sako prof. Gao. Tačiau mokslininkai vis dar stengiasi užtikrinti, kad technologija ilgą laiką nesusvyruotų.

Muscarella teigia, kad tradicinių šviesos diodų eksploatavimo laikas yra 50 000 ar daugiau valandų, o PeLED eksploatavimo trukmė vis dar svyruoja nuo šimtų iki tūkstančių valandų.

Ji priduria, kad gali praeiti metai, kol įsigysite komercinį produktą, kuriame yra PeLED.

Tačiau yra kitokio tipo šviesą skleidžiantis perovskitas, kurį pirmiausia galite pamatyti rinkoje.

Jis remiasi fotoliuminescencija. Tai ne pats šviesos diodas, o filtras arba į plėvelę panaši medžiaga, kuri sugeria ir pakartotinai skleidžia tam tikros spalvos šviesą.

Kai kuriuose šiandien rinkoje esančiuose televizoriuose spalvotas filtras suteikia svarbiausias raudonos, žalios ir mėlynos spalvos spalvas, naudojamas kiekviename ekrano taške.

Maišydami šias spalvas skirtingais lygiais galite gauti atspalvių diapazoną, reikalingą visam vaizdui parodyti.

Raudoni, žali ir mėlyni filtrai apšviesti LED foniniu apšvietimu. Tačiau šiandieniniai filtrai iš tikrųjų blokuoja daug šios šviesos.

Priešingai, fotoliuminescenciniai perovskitai praleidžia beveik visą šviesą, o tai reikštų didelį ryškumo ir efektyvumo padidėjimą.

Šiuo klausimu dirba britų bendrovė „Helio“. Jų svetainėje pateiktame vaizdo įraše parodyta, kaip raudonos arba žalios spalvos perovskito plėvelė gali beveik puikiai skleisti mėlyną šviesą kaip raudoną arba žalią.

Technologijos, kurias kuria profesorius Gao ir jo kolegos, yra gana skirtinga. Jie eksperimentuoja su ekranais, skleidžiančiais šviesą, naudodami šviesos diodus, kurie patys pagaminti iš perovskitų.

Jie žinomi kaip elektroliuminescenciniai perovskitai. Darbas su jais yra sudėtingas, nes jie yra jautrūs elektriniams laukams ir, kaip minėta, nėra labai stabilūs. Tačiau ilgainiui jie galėtų būti dar veiksmingesnės galimybės apšviesti raudonus, žalius ir mėlynus pikselius išmaniajame telefone, planšetiniame kompiuteryje ar televizoriaus ekrane, visiškai nereikalaujant spalvų filtrų.

Pagrindiniai perėjimo prie šios technologijos pranašumai gali būti šių įrenginių kainos ir energijos suvartojimo mažinimas.

Niekas nėra visiškai tikras, kiek mažiau energijos gali sunaudoti būsimas PeLED ekranas, palyginti su, pavyzdžiui, OLED ekranu, tačiau laboratoriniai eksperimentai rodo, kad PeLED jau dabar konkuruoja su OLED ir vieną dieną gali juos gerokai viršyti efektyvumu, sako dr. Muscarella. .

Prof. seras Richardas Friendas iš Kembridžo universiteto yra vienas iš Helio įkūrėjų kartu su Oksfordo universiteto profesoriumi Henry Snaithu. Jis pabrėžia, kad vienas iš iššūkių, susijusių su PeLED, yra priversti juos skleisti šviesą tinkama kryptimi. Tai tikrai svarbu ekranams.

„Turite skleisti šviesą į priekį, o ne įstrigti eidami į šoną“, – aiškina jis.

Tyrėjai eksperimentuoja su daugybe skirtingų metodų, kad išspręstų šią problemą. Muscarella ir kolegos bandė įspausti nelygus nanoskalės raštas Pavyzdžiui, ant PeLED paviršiaus, kuris, atrodo, pagerina šviesos emisiją.

Tačiau profesoriui Gao, publikavusiam kartu su prof. Sir Friend ir 2011 m. Kembridžo universiteto daktaro laipsnį įgijusiam, vilioja PeLED ekranų, kurie daro daug daugiau nei skleidžia šviesą, pažadas.

Nuo pirštų atspaudų tikrinimo iki širdies ritmo jutimo ir šviesos aptikimo vieną dieną visa tai galėtų būti atlikta naudojant vieną sluoksniuotų medžiagų plokštę, kurios viduryje yra labai svarbus šviesą sugeriantis perovskitas.

„Tai tikrai labai unikalu“, – sako jis entuziastingai. „Tai neįmanoma naudojant kitas LED technologijas.