Skärmtekniken som kan göra nästan vad som helst

28 minuter sedanAv Chris Baraniuk, Teknikreporter Linköpings universitetDet kan se grundläggande ut – men kan det här vara framtiden för skärmar? Vid första anblicken ser det ut som en relik från 1980-talet. En liten datorskärm med flimrande, lågupplöst text som rullar över den. Men detta kan vara framtiden. Skärmen gjordes med hjälp av perovskite light emitting diode (PeLED)-teknik. Den skiljer sig radikalt från LED-tekniken som används i din smartphones skärm idag, och den kan leda till enheter som är tunnare, billigare och har längre batteritid. Inte nog med det, PeLED är mycket ovanligt eftersom de kan absorbera ljus och avge det, vilket innebär att du kan använda samma material för att integrera berörings-, fingeravtrycks- och omgivande ljusavkänningsfunktioner, säger Feng Gao vid Linköpings universitet i Sverige. ”Det här är svårt men vi tror att det är möjligt.” I dagens smartphones utförs sådana funktioner. av elektroniska komponenter som är separata till själva telefonens skärm I en artikel som publicerades i april demonstrerade Prof Gao och hans kollegor att deras prototyp redan fungerade med berörings- och omgivande ljuskänslighet. av försäljning och marknadsföring för Fluxim, ett teknikforskningsföretag i Schweiz. Även om han noterar att optimering av alla de olika funktionerna som utlovas här kan göra det svårt att kommersialisera denna typ av display snabbt. Via videosamtal visar Prof Gao upp den senaste versionen av den. teknologi. Det är en annan liten skärm, men den här gången har pixlarna per tum (ppi), ett mått på skärmens skärpa, nästan fördubblats – till 90 ppi. På skärmen spelas en enkel animation som visar två pinnfigurer som slåss. Ett dokument med ytterligare information om denna prototyp har precis publicerats.Tillåt Twitter-innehåll?Den här artikeln innehåller innehåll från Twitter. Vi ber om ditt tillstånd innan något laddas, eftersom de kan använda cookies och annan teknik. Du kanske vill läsa och innan du accepterar. För att se detta innehåll välj ”acceptera och fortsätt”. Acceptera och fortsätt Perovskite mineralet innehåller kalcium, titan och syre arrangerade i en kristallstruktur. Det upptäcktes på 1800-talet, men folk insåg senare att de kunde tillverka andra sorters perovskiter som delade samma struktur samtidigt som de hade olika grundämnen eller molekyler som komponenter. Beroende på vilka material man valt kan perovskiter vara riktigt bra på t.ex. leder elektricitet eller sänder ut ljus. ”Genom att justera den kemiska sammansättningen något kan du täcka hela det synliga spektrumet”, säger Dr Braga och förklarar att tillverkning av perovskiter är en relativt enkel och billig process. ”Om du tänker på massproduktion är det här gigantiskt.” Det finns dock vissa problem. PeLEDs är notoriskt instabila – de blir dåliga med exponering för fukt eller syre, till exempel. Loreta Muscarella vid VU Amsterdam, ett universitet, arbetar med att utveckla nya typer av PeLEDs. Hon säger att om du låter en PeLED ligga kvar i några timmar eller dagar, kommer färgen på ljuset den avger gradvis att försämras eller ändras till en mindre ren färg. version av, säg, grön, än den gröna du vill ha. Och detta undergräver hela poängen med perovskites. De är önskvärda delvis eftersom de kan ställas in för att avge en mycket specifik, mycket ren form av rött, grönt eller blått – nyckelnyanserna som krävs för digitala fullfärgsskärmar. Mer Business TechnologyFör att hålla dem stabila kan PeLEDs kapslas in i lim eller harts, säger Prof Gao. Men forskare arbetar fortfarande med att säkerställa att tekniken inte vacklar under en lång period. Dr Muscarella säger att traditionella lysdioder har en livslängd på 50 000 timmar eller mer medan PeLED-livslängderna fortfarande ligger i intervallet hundratals till tusentals timmar. Det kan dröja år innan du köper en kommersiell produkt som innehåller en PeLED, tillägger hon. Men det finns en annan typ av ljusavgivande perovskit som du kanske ser på marknaden först. Den bygger på fotoluminescens. Detta är inte en lysdiod som sådan utan snarare ett filter eller filmliknande material som absorberar och återsänder ljus i en viss färg. I vissa TV-apparater på marknaden idag tillhandahåller ett färgat filter de avgörande röda, gröna och blå färgerna som används i varje pixel på skärmen. Det är genom att blanda dessa färger på olika nivåer som du kan få det intervall av nyanser som krävs för att visa en hel bild. De röda, gröna och blå filtren lyser upp av en LED-bakgrundsbelysning. Men dagens filter blockerar faktiskt mycket av det ljuset. Fotoluminescerande perovskiter, däremot, släpper igenom nästan allt ljus, vilket skulle innebära en stor ökning av ljusstyrka och effektivitet. Helio, ett brittiskt företag, arbetar med detta. En video på deras hemsida visar hur en röd eller grön färgad perovskitfilm kan återsända blått ljus som antingen rött eller grönt nästan perfekt. HelioHelios film kan återutsända blått ljus som antingen rött eller grönt med liten ljusförlustTekniken Prof Gao och hans kollegor utvecklas är helt annorlunda. De experimenterar med skärmar som avger ljus med hjälp av lysdioder som själva är gjorda med perovskiter. Dessa är kända som elektroluminiscerande perovskiter. Att arbeta med dem är knepigt eftersom de är känsliga för elektriska fält och som sagt inte är särskilt stabila. Men så småningom kan de bli ännu effektivare alternativ för att lysa upp de röda, gröna och blå pixlarna i en smartphone, surfplatta eller TV-skärm utan behov av färgfilter alls. De största fördelarna med att byta till denna teknik kan vara att sänka kostnaderna av dessa enheter och för att minska deras energiförbrukning. Ingen är helt säker på hur mycket mindre energi en framtida PeLED-skärm kan förbruka jämfört med, säg, en OLED-skärm, men laboratorieexperiment tyder på att PeLED:er redan är konkurrenskraftiga med OLED:er och en dag skulle kunna avsevärt överträffa dem när det gäller effektivitet, säger Dr Muscarella. Prof Sir Richard Friend, vid University of Cambridge, är en av medgrundarna till Helio, tillsammans med professor Henry Snaith vid University of Oxford. Han påpekar att en av utmaningarna med PeLEDs är att få dem att avge ljus i rätt riktning. Detta är verkligen viktigt för skärmar. ”Du måste få ljuset att sändas ut i framåtriktningen snarare än att fastna i sidled”, förklarar han. Forskare experimenterar med många olika tekniker för att lösa detta problem. Dr Muscarella och kollegor har försökt att trycka in ett ojämnt mönster i nanoskala på ytan av PeLED, till exempel, vilket verkar förbättra ljusemissionen. För Prof Gao däremot, som har publicerat tillsammans med Prof Sir Friend och som tog sin doktorsexamen från University of Cambridge 2011 lockar löftet om PeLED-skärmar som gör så mycket mer än att avge ljus. Från fingeravtrycksverifiering till pulsavkänning och ljusdetektering kan allt en dag göras med en platta av skiktade material med det allra viktiga ljuset -absorberande perovskit i mitten. ”Det är verkligen väldigt unikt”, säger han entusiasmerande. ”Detta är inte möjligt med andra LED-tekniker.”