Forskare vid University of Central Florida har utvecklat en ny färgskiftande yta som kan justeras genom elektrisk spänning - ett genombrott som kan leda till tre gånger så hög upplösning för tv-apparater, smartphones och andra enheter.

Videoskärmar består av hundratusentals pixlar som visar olika färger för att bilda bilderna. Med nuvarande teknik, var och en av dessa pixlar innehåller tre subpixlar – en röd, en grön, en blå.

Men ett vetenskapligt framsteg i ett labb vid UCF:s NanoScience Technology Center kan så småningom göra den modellen till ett minne blott. Biträdande professor Debashis Chanda och fysikdoktoranden Daniel Franklin har kommit på ett sätt att justera färgen på dessa subpixlar. Genom att applicera olika spänningar, de kan ändra färgen på enskilda subpixlar till röd, grönt eller blått – RGB-skalan – eller graderingar däremellan.

"Vi kan få en röd subpixel att bli blå, till exempel, ", sade Chanda. "I andra skärmar är det inte möjligt eftersom de behöver tre statiska färgfilter för att visa hela RGB-färgen. Det behöver vi inte nu; en enda subpixellös pixel kan ställas in över ett givet färgomfång."

Forskningen rapporterades denna månad i den akademiska tidskriften Naturkommunikation .

Bortsett från det inneboende värdet av en förbättrad design för de pixelbaserade skärmarna som är allestädes närvarande i dagens värld, deras resultat har andra fördelar.

Genom att eliminera de tre statiska subpixlarna som för närvarande utgör varje pixel, storleken på enskilda pixlar kan minskas med tre. Tre gånger så många pixlar betyder tre gånger upplösningen. Det skulle få stora konsekvenser för inte bara TV-apparater och andra allmänna skärmar, men förstärkt verklighet och virtual reality-headset som behöver mycket hög upplösning eftersom de är så nära ögat.

"En bildskärm utan subpixel kan öka upplösningen drastiskt, " sa Franklin. "Du kan ha en mycket mindre yta som klarar alla tre."

Och eftersom det inte längre skulle finnas ett behov av att stänga av vissa subpixlar för att visa en solid färg – det skulle inte finnas fler subpixlar, trots allt – ljusstyrkan på skärmar kan vara mycket högre.

Franklin och Chanda byggde på tidigare forskning som visade världens första proof-of-concept-skärm med användning av det plasmoniska fenomenet ( Naturkommunikation , Vol. 6, s. 7337, 2015).

De har skapat en präglad nanostrukturyta som liknar en ägglåda, täckt med ett skinn av reflekterande aluminium. Dock, de behövde flera varianter av denna nanostruktur för att uppnå hela färgskalaen. I deras senaste framsteg, de fann att modifiering av ytans grovhet gjorde det möjligt att uppnå en hel rad färger med en enda nanostruktur.

Nanostrukturytan kan enkelt integreras med befintlig displayteknik, så att den underliggande hårdvaran inte skulle behöva bytas ut eller omkonstrueras.

"Det låter dig dra nytta av alla decennier av LCD-teknik som redan finns. Vi behöver inte ändra all teknik som gjorde det, " sa Franklin.

Forskarna vidtar nu åtgärder för att skala upp sina skärmar för att förbereda tekniken till den privata sektorn.