거의 모든 것이 가능한 스크린 기술

기본적으로 보일 수도 있지만 이것이 스크린의 미래가 될 수 있을까요?

얼핏 보면 1980년대 유물처럼 보인다. 깜박이는 저해상도 텍스트가 스크롤되는 작은 컴퓨터 화면. 하지만 이것이 미래일 수도 있다.

화면은 페로브스카이트 발광다이오드(PeLED) 기술을 사용해 제작됐다. 이는 오늘날 스마트폰 디스플레이에 사용되는 LED 기술과 근본적으로 다르며 더 얇고 저렴하며 배터리 수명이 더 긴 장치로 이어질 수 있습니다.

뿐만 아니라 PeLED는 빛을 흡수하고 방출할 수 있다는 점에서 매우 특이합니다. 즉, 동일한 재료를 사용하여 터치, 지문 및 주변광 감지 기능을 통합할 수 있다고 스웨덴 린셰핑 대학의 Feng Gao는 말합니다.

"어려운 일이지만 가능하다고 생각합니다."

오늘날의 스마트폰에서는 이러한 기능이 휴대폰 화면 자체와 별도의 전자 부품에 의해 수행됩니다.

4월에 발표된 논문에서 Gao 교수와 동료들은 터치 및 주변광 감도가 이미 작동하는 프로토타입을 시연했습니다.

스위스의 기술 연구 회사인 Fluxim의 영업 및 마케팅 책임자인 Daniele Braga는 "아주 멋진 시연입니다. 매우 새로운 것입니다."라고 말합니다. 그는 여기서 약속된 다양한 기능을 모두 최적화하면 이러한 종류의 디스플레이를 신속하게 상용화하기 어려울 수 있다고 지적합니다.

화상 통화를 통해 Gao 교수는 최신 버전의 기술을 선보입니다. 또 다른 작은 화면이지만 이번에는 디스플레이 선명도를 측정하는 인치당 픽셀 수(ppi)가 거의 두 배인 90ppi로 늘어났습니다.

화면에는 막대기 두 개가 싸우는 모습을 보여주는 간단한 애니메이션이 재생됩니다. 이 프로토타입에 대한 자세한 내용을 담은 논문이 방금 출판되었습니다 .

페로브스카이트는 칼슘, 티타늄, 산소가 결정 구조로 배열된 광물입니다. 1800년대에 발견되었지만 나중에 사람들은 구성 요소가 다른 원소나 분자를 가지면서 동일한 구조를 공유하는 다른 종류의 페로브스카이트를 만들 수 있다는 것을 깨달았습니다.

선택한 재료에 따라 페로브스카이트는 전기를 전도하거나 빛을 방출하는 등의 능력을 발휘할 수 있습니다.

Braga 박사는 "화학적 구성을 약간 조정하면 전체 가시 스펙트럼을 포괄할 수 있습니다."라고 말하면서 페로브스카이트를 만드는 것은 상대적으로 간단하고 저렴한 공정이라고 설명합니다. “대량생산을 생각하면 엄청난 규모입니다.”

하지만 몇 가지 문제가 있습니다.

PeLED는 불안정하기로 악명 높습니다. 예를 들어 습기나 산소에 노출되면 성능이 저하됩니다. VU 암스테르담 대학의 Loreta Muscarella는 새로운 종류의 PeLED를 개발하기 위해 노력하고 있습니다.

그녀는 PeLED를 몇 시간 또는 며칠 동안 놓아두면 방출되는 빛의 색상이 점차 저하되거나 원하는 녹색보다 덜 순수한 버전인 녹색으로 바뀔 것이라고 말합니다.

그리고 이것은 페로브스카이트의 요점을 약화시킵니다. 풀 컬러 디지털 디스플레이에 필요한 주요 색상인 빨간색, 녹색 또는 파란색의 매우 구체적이고 순수한 형태를 방출하도록 조정할 수 있기 때문에 부분적으로 바람직합니다.

PeLED를 안정적으로 유지하기 위해 접착제나 수지로 캡슐화할 수 있다고 Gao 교수는 말합니다. 그러나 연구자들은 이 기술이 장기간에 걸쳐 흔들리지 않도록 하기 위해 여전히 노력하고 있습니다.

Muscarella 박사는 기존 LED의 수명이 50,000시간 이상인 반면 PeLED의 수명은 여전히 ​​수백에서 수천 시간 범위에 있다고 말합니다.

PeLED가 포함된 상용 제품을 구입하려면 몇 년이 걸릴 수 있다고 그녀는 덧붙입니다.

하지만 시장에서 먼저 볼 수 있는 다른 유형의 발광 페로브스카이트가 있습니다.

이는 광발광에 의존합니다. 이는 LED 자체가 아니라 특정 색상의 빛을 흡수하고 다시 방출하는 필터 또는 필름과 같은 소재입니다.

오늘날 시중에 나와 있는 일부 TV에서는 컬러 필터가 화면의 모든 픽셀에 사용되는 중요한 빨간색, 녹색 및 파란색 색상을 제공합니다.

전체 그림을 표시하는 데 필요한 색상 범위를 얻을 수 있는 다양한 수준에서 이러한 색상을 혼합하는 것입니다.

빨간색, 녹색, 파란색 필터는 LED 백라이트로 켜집니다. 하지만 오늘날의 필터는 실제로 그러한 빛을 많이 차단합니다.

이와 대조적으로 축광 페로브스카이트는 거의 모든 빛을 통과시켜 밝기와 효율성이 크게 향상됩니다.

영국 회사인 Helio가 이를 위해 노력하고 있습니다. 해당 웹 사이트의 비디오는 빨간색 또는 녹색 페로브스카이트 필름이 파란색 빛을 거의 완벽하게 빨간색 또는 녹색으로 다시 방출할 수 있는 방법을 보여줍니다.

Helio의 필름은 빛 손실이 거의 없이 파란색 빛을 빨간색이나 녹색으로 다시 방출할 수 있습니다.

Gao 교수와 그의 동료들이 개발하고 있는 기술은 상당히 다릅니다. 그들은 페로브스카이트로 만들어진 LED를 사용하여 빛을 방출하는 스크린을 실험하고 있습니다.

이들은 전기발광 페로브스카이트(electroluminescent perovskites)로 알려져 있다. 그것들은 전기장에 민감하고 앞서 언급한 것처럼 그다지 안정적이지 않기 때문에 작업하기가 까다롭습니다. 그러나 결국에는 컬러 필터가 전혀 필요 없이 스마트폰, 태블릿 또는 TV 화면의 빨간색, 녹색 및 파란색 픽셀을 조명하는 훨씬 더 효율적인 옵션이 될 수 있습니다.

이 기술로 전환하는 주요 이점은 이러한 장치의 비용을 낮추고 에너지 소비를 줄이는 것입니다.

미래의 PeLED 디스플레이가 OLED 스크린에 비해 얼마나 적은 에너지를 소비할지 확신할 수는 없지만 실험실 실험에 따르면 PeLED는 이미 OLED에 비해 경쟁력이 있으며 언젠가 효율성 측면에서 OLED를 훨씬 능가할 수 있다고 Muscarella 박사는 말합니다. .

캠브리지 대학교의 Richard Friend 교수는 옥스퍼드 대학교의 Henry Snaith 교수와 함께 Helio의 공동 창립자 중 한 명입니다. 그는 PeLED의 과제 중 하나가 올바른 방향으로 빛을 방출하도록 하는 것이라고 지적합니다. 이는 디스플레이에 있어 매우 중요합니다.

“옆으로 갇히기보다는 앞쪽으로 빛이 방출되도록 해야 합니다.”라고 그는 설명합니다.

연구자들은 이 문제를 해결하기 위해 다양한 기술을 실험하고 있습니다. Muscarella 박사와 동료들은 예를 들어 PeLED 표면에 울퉁불퉁한 나노 규모 패턴을 새겨넣으려고 시도했는데 , 이는 빛 방출을 향상시키는 것으로 보입니다.

그러나 Sir Friend 교수와 함께 논문을 발표하고 2011년 케임브리지 대학에서 박사 학위를 취득한 Gao 교수에게는 빛을 방출하는 것 이상의 기능을 수행하는 PeLED 스크린이 손짓하고 있습니다.

지문 확인부터 심박수 감지 및 빛 감지에 이르기까지 모든 것이 언젠가는 중앙에 가장 중요한 빛을 흡수하는 페로브스카이트가 있는 단일 층 재료 슬래브를 사용하여 수행될 수 있습니다.

“정말 독특해요.”라고 그는 열광하며 말했습니다. “다른 LED 기술로는 불가능합니다.”