Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat en metod som kan leda till nya typer av displayer baserade på strukturella färger. Upptäckten öppnar vägen för billiga och energieffektiva färgskärmar och elektroniska etiketter. Studien har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Avancerade material .

Vi brukar tänka på färger som skapade av pigment, som absorberar ljus vid vissa våglängder så att vi uppfattar färg från andra våglängder som är spridda och når våra ögon. Det är därför lämnar, till exempel, är gröna och tomater röda. Men färger kan skapas på andra sätt, och vissa material verkar färgade på grund av sin struktur. Strukturella färger kan uppstå när ljus internt reflekteras inuti materialet på en skala av nanometer. Detta brukar kallas störningseffekter. Ett exempel som finns i naturen är påfågelfjädrar, som är i grunden bruna men får sin karakteristiska blågröna glans från små strukturella drag.

Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat en ny och enkel metod för att skapa strukturfärger för användning med reflekterande färgskärmar. Den nya metoden kan möjliggöra tillverkning av tunna och lätta displayer med hög energieffektivitet för ett brett spektrum av applikationer.

Reflekterande färgskärmar skiljer sig från de färgskärmar vi ser i vardagen på enheter som mobiltelefoner och datorer. De senare består av små lysdioder av rött, grönt och blått placerade nära varandra så att de tillsammans skapar vitt ljus. Färgen på varje lysdiod beror på molekylerna som den är uppbyggd av, eller med andra ord, dess pigment. Dock, det är relativt dyrt att tillverka ljusdioder, och den globala användningen av emissionsskärmar förbrukar mycket energi. En annan typ av display, reflekterande displayer, utforskas därför för ändamål som surfplattor som används som e-läsare, och elektroniska etiketter. Reflekterande displayer bildar bilder genom att styra hur infallande ljus från omgivningen reflekteras, vilket innebär att de inte behöver sin egen belysningskälla. Dock, de flesta reflekterande skärmar är i sig monokroma, och försök att skapa färgversioner har varit ganska komplicerade och har ibland gett dåliga resultat.

Shangzhi Chen är nybefordrad doktor vid Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet och huvudförfattare till en artikel som beskriver en ny typ av dynamisk strukturell färgbild, publicerad i den vetenskapliga tidskriften Avancerade material .

"Vi har utvecklat en enkel metod för att producera strukturella färgbilder med elektriskt ledande plast, eller ledande polymerer. Polymeren appliceras i nanoskala tjocklekar på en spegel med en teknik som kallas ångfaspolymerisation, efter att underlaget har belysts med UV-ljus. Ju starkare UV-belysning, desto tjockare polymerfilm, och detta tillåter oss att kontrollera de strukturella färgerna som visas på olika platser på underlaget, säger Shangzhi Chen.

Metoden kan producera alla färger i det synliga spektrumet. Vidare, färgerna kan därefter justeras med hjälp av elektrokemisk variation av polymerens redoxtillstånd. Denna funktion har varit populär för monokroma reflekterande skärmar, och den nya studien visar att samma material kan ge dynamiska bilder i färg med hjälp av optiska interferenseffekter kombinerat med rumslig kontroll av nanoskala tjocklekar. Magnus Jonsson, docent vid Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet, anser att metoden har stor potential, till exempel, för applikationer som elektroniska etiketter i färg. Ytterligare forskning kan också göra det möjligt att tillverka mer avancerade bildskärmar.

"Vi tar emot allt större mängder information via digitala displayer, och om vi kan bidra till att fler får tillgång till information genom billiga och energieffektiva displayer, det skulle vara en stor fördel. Men mycket forskning återstår att göra, och nya projekt pågår redan, säger Magnus Jonsson.