ほぼ何でもできるスクリーン技術

一見すると1980年代の遺物のように見えます。 低解像度の点滅するテキストがスクロールする小さなコンピューター画面。 しかし、これは未来かもしれません。

このディスプレイは、ペロブスカイト発光技術 (PeLED) を使用して製造されています。 これは、現在スマートフォンの画面に使用されている LED 技術とは根本的に異なり、バッテリー寿命が長く、より薄く、より安価なデバイスにつながる可能性があります。

それだけでなく、PeLED は光を吸収し発光する能力においても非常に珍しいため、同じ材料を使用してタッチ、指紋、環境光の感知機能を組み合わせることができるとスウェーデンのリンシェーピング大学の Feng Gao 氏は述べています。

「これは難しいですが、私たちは可能だと信じています。」

今日のスマートフォンでは、これらの機能は電話画面自体とは別の電子コンポーネントによって実行されます。

「これは非常に素晴らしいディスプレイです…非常に新しいものです」とスイスの技術研究会社フロキシムの販売およびマーケティング責任者ダニエル・ブラガ氏は言う。 ただし、ここで約束されたさまざまな機能をすべて改善すると、このタイプのディスプレイを迅速に市場に出すことが困難になる可能性があると同氏は指摘しています。

高教授はビデオ通話を通じて、最新バージョンのテクノロジーをデモンストレーションします。 これも小さな画面ですが、今度は画面の鮮明さの尺度である 1 インチあたりのピクセル数 (ppi) がほぼ 2 倍の 90 ppi になりました。

シンプルなアニメーションが画面に再生され、2 人が戦っている様子が示されます。 この論文には、このプロトタイプに関する詳細が記載されています ちょうど出版されたばかりです。

ペロブスカイト鉱物には、結晶構造に配置されたカルシウム、チタン、酸素が含まれています。 これは 19 世紀に発見されましたが、後に人々は、同じ構造を共有するが、構成要素として異なる元素または分子を含む他のタイプのペロブスカイトを作成できることに気づきました。

選択した材料に応じて、ペロブスカイトは、たとえば、電気を伝導したり、発光したりすることに非常に優れています。

「化学組成をわずかに調整することで、可視スペクトル全体をカバーできます」とブラガ博士は述べ、ペロブスカイトの製造プロセスは比較的単純で安価であると説明しています。 「大量生産を考えると、これは非常に大きなことです。」

ただし、いくつかの問題もあります。

PeLED は不安定であり、湿気や酸素などにさらされると劣化することが知られています。 VU アムステルダムの Loretta Muscarella は、新しいタイプの PeLED を開発しています。

PeLED を数時間または数日間放置した場合、PeLED が発する光の色は徐々に劣化するか、たとえば希望する緑色よりも純度の低い緑色に変化すると彼女は言います。

これはペロブスカイトの本質をすべて台無しにしてしまいます。 これらが望ましい理由の 1 つは、フルカラー デジタル ディスプレイに必要な主要な色である赤、緑、青の非常に特殊で非常に純粋な形を発光するように調整できるためです。

Gao教授によると、安定性を維持するために、PeLEDを接着剤や樹脂でコーティングすることができるという。 しかし研究者らは、この技術が長期間にわたって衰えないようにするために今も取り組んでいる。

従来の LED の寿命は 50,000 時間以上ですが、PeLED の寿命はまだ数百時間から数千時間あるとムカレラ博士は言います。

彼女は、PeLED を含む市販製品を購入するまでに何年もかかる可能性があると付け加えました。

しかし、最初に市場に出回る可能性のある別の種類の発光ペロブスカイトがあります。

それはフォトルミネッセンスに基づいています。 これはLEDそのものではなく、光を吸収して特定の色で再放射するフィルターまたはフィルム状の素材です。

現在市販されている一部の TV では、カラー フィルターにより、画面上の各ピクセルで使用される重要な赤、緑、青の色が提供されます。

これらの色をさまざまなレベルで混合することで、完全な画像を表示するために必要な色の範囲を得ることができます。

赤、緑、青のフィルターは LED バックライトによって照明されます。 しかし、今日のフィルターはこの光の多くを遮断します。

対照的に、光起電力ペロブスカイトはほぼすべての光を通過させるため、明るさと効率が大幅に向上します。

英国の企業 Helio がこの問題に取り組んでいます。 同社のウェブサイト上のビデオでは、赤色または緑色のペロブスカイト膜がどのようにして赤色または緑色の青色光をほぼ完全に再放射できるかを示しています。

高教授らが開発している技術は全く異なるものである。 彼らはペロブスカイト LED を使用して発光するディスプレイを実験しています。

これらはペロブスカイト電極として知られています。 それらは電場に敏感であり、前述したようにあまり安定していないため、それらを扱うのは困難です。 しかし最終的には、カラーフィルターをまったく必要とせずに、スマートフォン、タブレット、またはテレビ画面の赤、緑、青のピクセルを照明するためのより効率的なオプションになる可能性があります。

このテクノロジーに切り替える主な利点は、これらのデバイスのコストを削減し、エネルギー消費を削減できることです。

将来の PeLED ディスプレイが、たとえば OLED と比べてどれだけ消費電力を削減できるかは誰にもわかりませんが、実験室での実験では、PeLED はすでに OLED と競合しており、いつか効率において OLED を大幅に上回る可能性があることが示唆されています、とマスカレラ博士は言います。 。

ケンブリッジ大学のサー・リチャード・フレンド教授は、オックスフォード大学のヘンリー・スナイス教授とともにヘリオの創設者の一人です。 同氏は、PeLED デバイスが直面している課題の 1 つは、正しい方向に光を放射することだと指摘しています。 これはモニターにとって非常に重要です。

「光は横に逸れるのではなく、前方向に放射される必要があります」と彼は説明します。

研究者たちは、この問題に対処するためにさまざまな技術を実験しています。 ムカレラ博士と同僚​​は指紋採取を試みた 凹凸のあるナノパターン たとえば、PeLED の表面では、発光が改善されるようです。

しかし、サー・フレンド教授とともに出版し、2011年にケンブリッジ大学で博士号を取得したガオ教授にとって、単に発光するだけではないPeLEDディスプレイの可能性は目前に迫っている。

指紋認証から心拍数センシング、光検出まで、これはいずれ、最も重要な光吸収ペロブスカイトを中央に備えた層状材料の 1 枚のシートを使用して実行できるようになるでしょう。

「本当にとてもユニークです」と彼は熱心に言います。 「これは他の LED テクノロジーでは不可能です。」