National University of Singapore forskare har utvecklat en färgförbättringsfilm som kan ge rikare och mer naturliga färger till nästa generations platta skärmar.

Nuvarande kommersiella displaytekniker som OLED (organiska ljusemitterande dioder) och QLED (quantum dot light-emitting diodes) kan bara producera något mer än 50 procent av färgerna som är synliga för det mänskliga ögat. Detta begränsar färgåtergivningen som dessa skärmar kan uppnå.

En forskargrupp ledd av prof TAN Zhi Kuang från Institutionen för kemi och Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS) på NUS har utvecklat en färgförbättringsfilm som kan tillåta framtida displayteknologi att producera mer än 75 procent av alla synliga färger . Denna teknik möjliggörs av ett halvledarmaterial som kallas perovskiter, som kan ställas in genom att ändra dess kemiska sammansättning för att avge ljus starkt och effektivt i en mängd olika färger. För att göra förbättringsfilmerna, forskargruppen blandade kristaller av nanometerstorlek av perovskitmaterialet med en flytande monomer (föregångare till plast), och utlöste en polymerisationsreaktion genom att belysa blandningen med vitt ljus.

Denna process gjorde det möjligt för laget att tillverka en starkt självlysande perovskitpolymer-kompositfilm som har en tredubbling av luminescenseffektiviteten jämfört med en konventionell perovskit-nanokristallfilm. Den förbättrade luminescensprestandan är ett resultat av den ökade rumsliga separationen mellan perovskit -nanokristallerna i polymerkompositmaterialet, som förhindrar kanalisering av energi mellan kristaller till de defekta och icke-utsändande. Denna innovation gör att perovskitmaterial kan avge ljus mer effektivt och förbrukar mindre energi när de används i en displayprodukt. Deras färgprestanda kan göra det möjligt för nästa generations tv-apparater och bildskärmar att uppnå högre kvalitet Rec. 2020 färgstandard för ultrahögupplöst TV (UHDTV), jämfört med den mer begränsade DCI-P3-standarden i aktuella displayer (se figur nedan).

För att förstå hur bildskärmar producerar ett antal färger, Det är viktigt att först förstå hur det mänskliga ögat fungerar. Våra ögon kan uppfatta färger på grund av närvaron av tre typer av konceller som är känsliga för rött, gröna och blå (RGB) färger. Den olika omfattningen av stimulering av dessa konceller gör att vi kan se en mängd färger. Till exempel, en kombinerad stimulering av röda och gröna kottar ger uppfattningen om gult. Perovskite erbjuder utmärkt färgprestanda eftersom den kan producera spektralt "renare" RGB -ljus som är mer specifikt för att stimulera de tre koncellerna i våra ögon. Denna större kontroll av konstimulering gör att skärmar kan återge ett bredare utbud av färger som efterliknar vad våra ögon uppfattar i den verkliga världen.

Dr WONG Ying Chieh, medlem i forskargruppen, sa, "En extra fördel är att perovskiter är lätta att syntetisera, möjligen underlätta deras uppskalning och minska produktionskostnaderna för skärmar. Tiden det tar för perovskitprekursorkemikalier att reagera och bilda nanokristaller är vanligtvis i storleksordningen 10 sekunder. "

"Perovskitmaterial kan beläggas och bearbetas i en lösningsform som liknar färger, och kan eventuellt användas i stora skärmar. Även om vårt material är användbart för att förbättra prestanda för tv -apparater och mobila enheter, min vision är att placera dem i väggstora skärmar i våra vardagsrum eller arbetsutrymmen för att skapa realistiska virtuella miljöer med rika och naturliga färger, "tillade prof Tan.

Forskargruppen arbetar för närvarande med bildskärmsföretag för att kommersialisera perovskite-färgförbättringsfilmen, och hoppas kunna se tekniken i elektroniska konsumentprodukter inom de närmaste två till tre åren.