Technicolor produceren door middel van hersenachtige elektronische apparaten

Experimentele resultaten van kleurenafdrukken op microformaat. Het apparaat bestaat uit vier lagen, waaronder de bovenste en onderste lagen Ag rond IGZO en SiO₂ lagen. De kleurenpixels werden vervaardigd door een FIB-proces na de afzetting van 180 nm dik SiO₂ laag. Krediet: Junsuk Rho (POSTECH)

Structurele kleuring belooft de displaytechnologie van de toekomst te worden, aangezien er geen vervaging is – het gebruikt geen kleurstoffen – en displays met een laag vermogen mogelijk maken zonder een sterke externe lichtbron. Het nadeel van deze techniek is echter dat als een apparaat eenmaal is gemaakt, het onmogelijk is om de eigenschappen ervan te veranderen, zodat de reproduceerbare kleuren vast blijven. Onlangs heeft een POSTECH-onderzoeksteam met succes levendige kleuren verkregen door halfgeleiderchips te gebruiken – geen kleurstoffen – gemaakt door de structuur van het menselijk brein na te bootsen.

POSTECH’s gezamenlijke onderzoeksteam, bestaande uit professor Junsuk Rho van de afdelingen werktuigbouwkunde en chemische technologie, Inki Kim, een student werktuigbouwkunde in de MS / Ph.D. geïntegreerd programma, samen met professor Yoonyoung Jung en masterstudent Juyoung Yun van de afdeling Elektrotechniek, een technologie ontwikkeld die de structurele kleuren vrij kan veranderen met behulp van IGZO (Indium-Galium-Zinc-Oxide), een soort oxidehalfgeleider. IGZO is een materiaal dat veel wordt gebruikt, niet alleen in flexibele beeldschermen, maar ook in neuromorfe elektronische apparaten. Dit is de eerste studie waarin IGZO is opgenomen in nanoptics.

IGZO kan de ladingsconcentratie binnen een laag vrij regelen via het waterstofplasmabehandelingsproces, waardoor de brekingsindex in alle bereiken van zichtbaar licht wordt geregeld. Bovendien hebben nanoptische simulaties en experimenten bevestigd dat de extinctiecoëfficiënt van zichtbaar licht bijna nul is, waardoor de realisatie mogelijk is van een doorlatend kleurenfilter in de doordringbare vorm die uitzonderlijk heldere kleuren kan doorlaten met extreem weinig lichtverlies.

De IGZO-gebaseerde kleurfiltertechnologie ontwikkeld door het onderzoeksteam bestaat uit een 4-laags (Ag-IGZO-SiO₂-Ag) meerlagig en kan levendige kleuren overbrengen met behulp van de Fabry-Perot-resonantie-eigenschappen. Experimenten hebben bevestigd dat naarmate de ladingsconcentratie van de IGZO-laag toeneemt, de brekingsindex afneemt, wat de resonantie-eigenschappen van licht dat selectief wordt doorgelaten kan veranderen.

Deze ontwerpmethode kan niet alleen worden toegepast op kleurenfilters voor grootschalige displays, maar ook op de kleurendruktechniek van micro (11^-6, miljoenste) of nano (10^-9, miljardste) maten.

Om dit te verifiëren, demonstreerde het onderzoeksteam een ​​kleurendruktechnologie met een pixelgrootte van één micrometer (μm, een miljoenste van een meter).

De resultaten toonden aan dat de kleuren van de kleurpixels ter grootte van een centimeter of micrometer vrij kunnen worden aangepast, afhankelijk van de ladingsconcentratie van de IGZO-laag. Er werd ook bevestigd dat de structurele kleur betrouwbaarder en sneller kan worden veranderd door de brekingsindex te veranderen via ladingsconcentratie in vergelijking met andere conventionele, volledig vaste stof variabele materialen zoals WO₃ of GdOx.

“Dit onderzoek is de allereerste toepassing van IGZO op nanoptische structurele kleurendisplaytechnologie. IGZO is de volgende generatie oxidehalfgeleider die wordt gebruikt in flexibele displays en neuromorfe elektronische apparaten”, aldus professor Rho, die het onderzoek leidde. Hij voegde eraan toe: “Verwacht wordt dat deze technologie, die het filteren van het doorgelaten licht mogelijk maakt door de ladingsconcentratie aan te passen, kan worden toegepast op de volgende generatie low-power reflecterende displays en anti-sabotage displaytechnologieën.”