In een stap naar efficiënter, kleinere en hogere-definition beeldschermen, een professor aan de Universiteit van Michigan heeft een nieuw type kleurenfilter ontwikkeld, gemaakt van nanodunne metalen platen met precies op afstand geplaatste roosters.

de roosters, gesneden in metaal-diëlektrisch-metaal stapels, fungeren als resonatoren. Ze vangen en zenden licht van een bepaalde kleur, of golflengte, zei Jay Guo, een universitair hoofddocent bij de afdeling Elektrotechniek en Informatica. Een diëlektricum is een materiaal dat geen elektriciteit geleidt.

"Gewoon door de ruimte tussen de spleten te veranderen, we kunnen verschillende kleuren genereren, "Zei Guo. "Door nanostructurering, we kunnen wit licht elke kleur geven."

Een paper over het onderzoek is gepubliceerd op 24 augustus in Natuurcommunicatie .

Zijn team gebruikte deze techniek om naar hun mening het kleinste U-M-logo in kleur te maken. Op ongeveer 12 bij 9 micron, het is ongeveer 1/6 van de breedte van een mensenhaar.

Conventionele LCD's, of LCD-schermen, zijn inefficiënt en productie-intensief om te produceren. Slechts ongeveer 5 procent van hun tegenlicht reist er doorheen en bereikt onze ogen, zei Guo. Ze bevatten twee lagen polarisatoren, een kleurenfilterblad, en twee lagen elektrode-geregen glas naast de vloeibaar-kristallaag. Chemische kleurstoffen voor rood, groene en blauwe pixelcomponenten moeten in afzonderlijke stappen in verschillende regio's op het scherm worden gepatroneerd.

Guo's kleurenfilter fungeert tegelijkertijd als polarisator, waardoor de noodzaak voor extra polarisatorlagen wordt geëlimineerd. In Guo's displays, gereflecteerd licht kan worden hergebruikt om veel van het licht te besparen dat anders verloren zou gaan.

Omdat deze nieuwe displays minder lagen bevatten, ze zouden eenvoudiger te vervaardigen zijn, zei Guo. De nieuwe kleurenfilters bevatten slechts drie lagen:twee metalen platen met daartussen een diëlektricum. Rood, groene en blauwe pixelcomponenten kunnen in één stap worden gemaakt door reeksen spleten in de stapel te snijden. Deze structuur is ook robuuster en kan meer licht verdragen.

Rood licht komt uit spleten die ongeveer 360 nanometer van elkaar verwijderd zijn; groen van die ongeveer 270 nanometer van elkaar en blauw van die ongeveer 225 nanometer van elkaar. De roosters op verschillende afstanden vangen in wezen verschillende golflengten van licht op en zenden resonant door de stapels.

"Verbazingwekkend, we ontdekten dat zelfs een paar spleten al goed gedefinieerde kleuren kunnen produceren, die zijn potentieel voor weergave met extreem hoge resolutie en spectrale beeldvorming laat zien, ' zei Guo.

De pixels in Guo's displays zijn ongeveer een orde van grootte kleiner dan die op een typisch computerscherm. Ze zijn ongeveer acht keer kleiner dan de pixels op de iPhone 4, die ongeveer 78 micron zijn. Hij stelt zich voor dat deze pixelgrootte deze technologie nuttig zou kunnen maken in projectieschermen, maar ook draagbaar, buigbare of extreem compacte displays.

Het papier heet "Plasmonische nano-resonatoren voor kleurfiltering met hoge resolutie en spectrale beeldvorming."

Guo is ook een universitair hoofddocent bij de afdeling Macromoleculaire Wetenschap en Engineering. Dit onderzoek wordt mede ondersteund door het Air Force Office of Scientific Research en het Defense Advanced Research Projects Agency. De universiteit streeft naar octrooibescherming voor het intellectuele eigendom en zoekt naar commercialiseringspartners om de technologie op de markt te helpen brengen.