Stel je voor dat je buiten in de zon zit, het lezen van een digitaal scherm zo dun als papier, maar dezelfde beeldkwaliteit zien alsof u binnenshuis bent. Dankzij onderzoek van de Chalmers University of Technology, Zweden, het zou binnenkort een realiteit kunnen zijn. Een nieuw type reflecterend scherm, ook wel elektronisch papier genoemd, biedt een optimale kleurenweergave, terwijl u omgevingslicht gebruikt om het energieverbruik tot een minimum te beperken.

Traditionele digitale schermen gebruiken een achtergrondverlichting om de tekst of afbeeldingen die erop worden weergegeven te verlichten. Dit is prima binnenshuis, maar het bekijken van dergelijke schermen in fel zonlicht is moeilijk. Reflecterende schermen, echter, probeer het omgevingslicht te gebruiken, het nabootsen van de manier waarop onze ogen reageren op natuurlijk papier.

"Om reflecterende schermen te laten concurreren met de energie-intensieve digitale schermen die we tegenwoordig gebruiken, afbeeldingen en kleuren moeten met dezelfde hoge kwaliteit worden weergegeven. Dat wordt de echte doorbraak. Ons onderzoek laat nu zien hoe de technologie kan worden geoptimaliseerd, aantrekkelijk maken voor commercieel gebruik, " zegt Marika Gugole, Doctoraatsstudent aan de afdeling Scheikunde en Chemische Technologie van Chalmers University of Technology.

De onderzoekers waren er al eerder in geslaagd een ultradun, flexibel materiaal dat alle kleuren reproduceert die een LED-scherm kan weergeven, terwijl het slechts een tiende van de energie verbruikt die een standaard tablet verbruikt.

Maar in het eerdere ontwerp werden de kleuren op het reflecterende scherm niet met optimale kwaliteit weergegeven. Nu de nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters gaat nog een stap verder met het materiaal. Met behulp van een eerder onderzochte, poreus en nanogestructureerd materiaal, met wolfraamtrioxide, goud en platina, ze probeerden een nieuwe tactiek:het ontwerp zodanig omkeren dat de kleuren veel nauwkeuriger op het scherm verschijnen.

Het ontwerp omkeren voor kleur van topkwaliteit

De omkering van het ontwerp betekent een grote stap voorwaarts. Ze plaatsten de component die het materiaal elektrisch geleidend maakt onder de gepixelde nanostructuur die de kleuren reproduceert - in plaats van erboven, zoals vroeger het geval was. Dit nieuwe ontwerp betekent dat je direct naar het gepixelde oppervlak kijkt, daardoor zijn de kleuren veel duidelijker te zien.

Naast het minimale energieverbruik, reflecterende schermen hebben nog andere voordelen. Bijvoorbeeld, ze zijn veel minder vermoeiend voor de ogen in vergelijking met kijken naar een gewoon scherm.

Om deze reflecterende schermen te maken, bepaalde zeldzame metalen zoals goud en platina zijn vereist, maar omdat het eindproduct zo dun is, de benodigde hoeveelheden zijn erg klein. De onderzoekers hebben goede hoop dat uiteindelijk, het zal mogelijk zijn om de hoeveelheden die nodig zijn voor de productie aanzienlijk te verminderen.

"Ons hoofddoel bij het ontwikkelen van deze reflecterende schermen, of elektronisch papier, zoals het soms wordt genoemd, is het vinden van duurzame, energiebesparende oplossingen. En in dit geval, energieverbruik is bijna nul omdat we gewoon gebruik maken van het omgevingslicht van de omgeving, " legt onderzoeksleider Andreas Dahlin uit, hoogleraar bij de afdeling Scheikunde en Chemische Technologie in Chalmers.

Flexibel met een breed scala aan toepassingen

Reflecterende schermen zijn tegenwoordig al beschikbaar in sommige tablets, maar ze geven alleen de kleuren zwart en wit goed weer, wat het gebruik ervan beperkt.

"Een grote industriële speler met de juiste technische competentie zou, in principe, binnen een paar maanden beginnen met het ontwikkelen van een product met de nieuwe technologie, " zegt Andreas Dahlin, die nog een aantal andere toepassingen voor ogen heeft. Naast smartphones en tablets, het kan ook nuttig zijn voor buitenreclame, biedt besparingen op energie en hulpbronnen in vergelijking met zowel gedrukte posters als bewegende digitale schermen.

De technologie in de reflecterende schermen van de onderzoekers van Chalmers is gebaseerd op het vermogen van het materiaal om te regelen hoe licht wordt geabsorbeerd en gereflecteerd. In de huidige studie, wolfraamtrioxide is het kernmateriaal, maar in eerdere onderzoeken onderzoekers gebruikten ook polymeren. Het materiaal dat het oppervlak bedekt, geleidt elektronische signalen door het hele scherm en kan van een patroon worden voorzien om afbeeldingen met een hoge resolutie te creëren.