I ricercatori della National University of Singapore hanno sviluppato una pellicola per il miglioramento del colore che potrebbe portare colori più ricchi e naturali ai display elettronici a schermo piatto di prossima generazione.

Le attuali tecnologie di visualizzazione commerciale come gli OLED (diodi organici a emissione di luce) e QLED (diodi a emissione di luce a punti quantici) possono produrre solo poco più del 50 percento dei colori visibili all'occhio umano. Ciò limita la riproduzione del colore che questi display possono ottenere.

Un team di ricerca guidato dal professor TAN Zhi Kuang del Dipartimento di Chimica e del Solar Energy Research Institute di Singapore (SERIS) presso NUS ha sviluppato una pellicola per il miglioramento del colore che potrebbe consentire alle future tecnologie di visualizzazione di produrre oltre il 75% di tutti i colori visibili . Questa tecnologia è resa possibile da un materiale semiconduttore noto come perovskite, che può essere sintonizzato modificando la sua composizione chimica per emettere luce in modo forte ed efficiente in una varietà di colori. Per realizzare i film di miglioramento, il team di ricerca ha mescolato cristalli di dimensioni nanometriche del materiale perovskite con un monomero liquido (precursore della plastica), e innescato una reazione di polimerizzazione illuminando la miscela con luce bianca.

Questo processo ha permesso al team di fabbricare un film composito di perovskite-polimero fortemente luminescente che possiede un triplice miglioramento nell'efficienza della luminescenza rispetto a un film di nanocristalli di perovskite convenzionale. Le migliori prestazioni di luminescenza sono il risultato della maggiore separazione spaziale tra i nanocristalli di perovskite nel materiale composito polimerico, che impedisce la canalizzazione dell'energia tra i cristalli verso quelli difettosi e non emissivi. Questa innovazione consente ai materiali in perovskite di emettere luce in modo più efficiente e di consumare meno energia quando utilizzati in un prodotto di visualizzazione. Le loro prestazioni cromatiche possono consentire ai televisori e ai monitor di nuova generazione di ottenere la qualità superiore Rec. Standard di colore 2020 per la televisione ad altissima definizione (UHDTV), rispetto allo standard DCI-P3 più limitato nei display attuali (vedi figura sotto).

Per capire come i display producono una gamma di colori, è importante innanzitutto apprezzare come funziona l'occhio umano. I nostri occhi sono in grado di percepire i colori grazie alla presenza di tre tipi di cellule coniche sensibili al rosso, colori verde e blu (RGB). Il diverso grado di stimolazione di questi coni ci permette di vedere una miriade di colori. Ad esempio, una stimolazione combinata di coni rossi e verdi darà la percezione del giallo. La perovskite offre eccellenti prestazioni cromatiche perché è in grado di produrre una luce RGB spettralmente più "pura" e più specifica nello stimolare i tre coni dei nostri occhi. Questo maggiore controllo nella stimolazione dei coni consente ai display di riprodurre una gamma più ampia di colori che imitano ciò che i nostri occhi percepiscono nel mondo reale.

Dott. WONG Ying Chieh, un membro del gruppo di ricerca, disse, "Un ulteriore vantaggio è che le perovskiti sono facili da sintetizzare, potenzialmente facilitando il loro ampliamento e riducendo i costi di produzione dei display. Il tempo impiegato dai precursori chimici della perovskite per reagire e formare nanocristalli è tipicamente dell'ordine di 10 secondi".

"I materiali di perovskite possono essere rivestiti e lavorati in una forma di soluzione simile alle vernici, e può essere potenzialmente utilizzato in display di grandi dimensioni. Sebbene i nostri materiali siano utili per migliorare le prestazioni di televisori e dispositivi mobili, la mia visione è di inserirli in display a parete nei nostri spazi di vita o di lavoro per creare ambienti virtuali realistici con colori ricchi e naturali, " ha aggiunto il prof.

Il team di ricerca sta attualmente lavorando con aziende di visualizzazione per commercializzare il film per il miglioramento del colore in perovskite, e spera di vedere la tecnologia nei prodotti elettronici di consumo entro i prossimi due o tre anni.