Onderzoekers van de National University of Singapore hebben een kleurverbeterende film ontwikkeld die rijkere en natuurlijkere kleuren kan geven aan de volgende generatie elektronische platte beeldschermen.

Huidige commerciële weergavetechnologieën zoals OLED's (organic light-emitting diodes) en QLED (quantum dot light-emitting diodes) kunnen slechts iets meer dan 50 procent van de kleuren produceren die zichtbaar zijn voor het menselijk oog. Dit beperkt de kleurweergave die deze displays kunnen bereiken.

Een onderzoeksteam onder leiding van prof. TAN Zhi Kuang van de afdeling Chemie en het Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS) bij NUS heeft een kleurverbeterende film ontwikkeld waarmee toekomstige weergavetechnologieën meer dan 75 procent van alle zichtbare kleuren kunnen produceren . Deze technologie wordt mogelijk gemaakt door een halfgeleidermateriaal dat bekend staat als perovskieten, die kan worden afgestemd door de chemische samenstelling ervan te veranderen om licht sterk en efficiënt uit te stralen in een verscheidenheid aan kleuren. Om de verbeteringsfilms te maken, het onderzoeksteam mengde nanometergrote kristallen van het perovskietmateriaal met een vloeibaar monomeer (voorloper van plastic), en veroorzaakte een polymerisatiereactie door het mengsel met wit licht te belichten.

Dankzij dit proces kon het team een ​​sterk luminescerende perovskiet-polymeercomposietfilm maken die een drievoudige verbetering van de luminescentie-efficiëntie heeft in vergelijking met een conventionele perovskiet-nanokristalfilm. De verbeterde luminescentieprestaties zijn het resultaat van de grotere ruimtelijke scheiding tussen de perovskiet-nanokristallen in het polymeercomposietmateriaal, die het kanaliseren van energie tussen kristallen naar de defecte en niet-emitterende kristallen voorkomt. Door deze innovatie kunnen perovskietmaterialen efficiënter licht uitstralen en minder energie verbruiken wanneer ze worden gebruikt in een displayproduct. Dankzij hun kleurprestaties kunnen televisies en monitoren van de volgende generatie de hogere kwaliteit Rec. 2020 kleurstandaard voor ultra-high definition televisie (UHDTV), vergeleken met de meer beperkte DCI-P3-standaard in huidige displays (zie onderstaande afbeelding).

Om te begrijpen hoe displays een reeks kleuren produceren, het is belangrijk om eerst te begrijpen hoe het menselijk oog functioneert. Onze ogen kunnen kleuren waarnemen door de aanwezigheid van drie soorten kegeltjes die gevoelig zijn voor rood, groene en blauwe (RGB) kleuren. Door de verschillende mate van stimulatie van deze kegelcellen kunnen we een groot aantal kleuren zien. Bijvoorbeeld, een gecombineerde stimulatie van rode en groene kegels zal de perceptie van geel geven. Perovskiet biedt uitstekende kleurprestaties omdat het spectraal "zuiverder" RGB-licht kan produceren dat specifieker is in het stimuleren van de drie kegelcellen in onze ogen. Deze grotere controle bij kegelstimulatie stelt beeldschermen in staat een breder scala aan kleuren te reproduceren die lijken op wat onze ogen in de echte wereld waarnemen.

Dr. WONG Ying Chieh, een lid van het onderzoeksteam, zei, "Een bijkomend voordeel is dat perovskieten gemakkelijk te synthetiseren zijn, mogelijk hun opschaling mogelijk maken en de productiekosten van displays verlagen. De tijd die perovskiet-precursorchemicaliën nodig hebben om te reageren en nanokristallen te vormen, is meestal in de orde van 10 seconden."

"Perovskietmaterialen kunnen worden gecoat en verwerkt in een oplossingsvorm die vergelijkbaar is met verven, en kan mogelijk worden gebruikt in displays met een groot oppervlak. Hoewel onze materialen nuttig zijn bij het verbeteren van de prestaties van televisies en mobiele apparaten, mijn visie is om ze in wandgrote displays in onze woon- of werkruimtes te plaatsen om realistische virtuele omgevingen te creëren met rijke en natuurlijke kleuren, ", voegde prof. Tan eraan toe.

Het onderzoeksteam werkt momenteel samen met displaybedrijven om de perovskiet-kleurversterkende film op de markt te brengen, en hoopt de technologie in consumentenelektronica binnen de komende twee tot drie jaar te zien.