En optisk mikroskopi-bild av en 12-by-9-mikron U-M-logotyp producerad med denna nya färgfilterprocess. Upphovsman:Jay Guo
I ett steg mot effektivare, mindre och högre upplösningsskärmar, en professor vid University of Michigan har utvecklat en ny typ av färgfilter gjorda av nanotunna metallplåtar med exakt åtskilda galler.
Gallren, skivad i metall-dielektrisk-metallstaplar, fungera som resonatorer. De fångar och överför ljus av en viss färg, eller våglängd, sa Jay Guo, en docent vid institutionen för elektroteknik och datavetenskap. Ett dielektrikum är ett material som inte leder elektricitet.
"Helt enkelt genom att ändra utrymmet mellan slitsarna, vi kan skapa olika färger, "Sa Guo." Genom nanostrukturering, vi kan göra vitt ljus vilken färg som helst. "
En artikel om forskningen publiceras den 24 augusti i Naturkommunikation .
Hans team använde denna teknik för att göra vad de tror är den minsta färgen U-M-logotypen. Vid ungefär 12 x 9 mikron, det är ungefär 1/6 av ett människohårs bredd.
Konventionella LCD-skärmar, eller flytande kristallskärmar, är ineffektiva och tillverkningskrävande att producera. Endast cirka 5 procent av deras bakgrundsbelysning reser genom dem och når våra ögon, Sa Guo. De innehåller två lager polarisatorer, ett färgfilterark, och två lager av elektrodsnörat glas utöver det flytande kristallskiktet. Kemiska färgämnen för rött, gröna och blå pixelkomponenter måste mönstras i olika regioner på skärmen i separata steg.
Guos färgfilter fungerar som en polarisator samtidigt, eliminerar behovet av ytterligare polarisatorlager. I Guos skärmar, reflekterat ljus skulle kunna återvinnas för att spara mycket av det ljus som annars skulle gå till spillo.
En optisk mikroskopibild av sju färgfilter upplysta av vitt mikroskopljus. Upphovsman:Jay Guo
Eftersom dessa nya skärmar innehåller färre lager, de skulle vara enklare att tillverka, Sa Guo. De nya färgfiltren innehåller bara tre lager:två metallplåtar med ett dielektrikum. Röd, gröna och blå pixelkomponenter skulle kunna tillverkas i ett steg genom att skära ut uppsättningar av slitsar i stapeln. Denna struktur är också mer robust och tål ljus med högre effekt.
Rött ljus kommer från slitsar som är placerade cirka 360 nanometer från varandra; grönt från cirka 270 nanometer från varandra och blått från cirka 225 nanometer från varandra. De olikt placerade gallren fångar i huvudsak olika våglängder av ljus och överför resonans genom staplarna.
"Otroligt, vi fann att även ett fåtal slitsar redan kan producera väldefinierad färg, som visar sin potential för extremt högupplöst visning och spektral avbildning, " sa Guo.
Pixlarna i Guos skärmar är ungefär en storleksordning mindre än de på en vanlig datorskärm. De är ungefär åtta gånger mindre än pixlarna på iPhone 4, som är cirka 78 mikron. Han föreställer sig att denna pixelstorlek kan göra denna teknik användbar i projektionsskärmar, liksom bärbar, böjbara eller extremt kompakta skärmar.
Uppsatsen kallas "Plasmonic nano-resonators for high resolution color filtering and spectral imaging."
Guo är också docent vid institutionen för makromolekylär vetenskap och teknik. Denna forskning stöds delvis av Air Force Office of Scientific Research och Defense Advanced Research Projects Agency. Universitetet strävar efter patentskydd för immateriella rättigheter och söker kommersialiseringspartners för att hjälpa till att få ut tekniken på marknaden.
