Genombrott för nästa generations digitala skärmar

10 april 2024

Anders Törneholm

Forskare vid Linköpings universitet har utvecklat en digital skärm där själva lysdioderna reagerar på beröring, ljus, fingeravtryck och användarens puls bland annat. Resultaten, publicerade i Nature Electronics, kan vara starten för en helt ny generation skärmar till telefoner, datorer och surfplattor.

Glasskivor med perovskitlysdioder. — Perovskit har en stark förmåga att både avge och absorbera ljus och det är just den förmågan som är nyckeln till den nyutvecklade skärmen. Fotograf: Thor Balkhed

– Nu har vi visat att det går att göra. Det finns en stor potential för en ny generation digitala skärmar där nya avancerade funktioner kan skapas. Från och med nu handlar det om att förbättra tekniken till en kommersiellt gångbar produkt, säger Feng Gao, professor i optoelektronik vid Linköpings universitet.

Porträtt (Feng Gao). — Feng Gao, Feng Gao, professor i optoelektronik vid Institutionen för fysik, kemi och biologi.Fotograf: Thor Balkhed

Digitala skärmar har blivit en grundbult i nästan all personelektronik. Däremot kan de mest moderna LCD- och OLED-skärmarna på marknaden endast visa information. För att de ska kunna bli en multifunktionsskärm som känner av beröring, fingeravtryck eller ändrade ljusförhållanden krävs en mängd olika sensorer som ligger i lager ovanpå, eller omkring skärmen.

Lysdioder av perovskit

Forskare vid Linköpings universitet har nu utvecklat en helt ny typ av skärm där alla sensorfunktioner finns i skärmens lysdioder.

Lysdioderna är tillverkade av ett kristallartat material som kallas perovskit. Materialet har en stark förmåga att både avge och absorbera ljus och det är just den förmågan som är nyckeln till den nyutvecklade skärmen.

Förutom att skärmen bland annat reagerar på beröring, ljus, fingeravtryck och användarens puls kan enheten också laddas genom skärmen tack vare perovskiternas förmåga att också agera som solceller.

Forskare jobbar i dragskåp. — Tillverkning av perovskitlysdioder är både billigare och enklare än traditionella lysdioder.Fotograf: Thor Balkhed

– Ett exempel – skärmen till din smartklocka är avstängd för det mesta. Under skärmens avstängda tid skulle den i stället kunna absorbera ljus för att ladda klockan, vilket förlänger tiden betydligt mellan laddningarna, säger Chunxiong Bao, biträdande professor vid Nanjing University och tidigare postdok vid LiU.

Inom tio år

För att en skärm ska kunna visa alla färger behöver det finnas tre färger på lysdioderna – röd, grön och blå – som lyser olika stark och därmed ger upphov till tusentals olika färger. Forskarna vid Linköpings universitet har utvecklat skärmar med perovskitlysdioder i alla tre färger vilket banar väg för en skärm som kan visa alla färger inom det synliga ljusspektrumet.

Glasskiva med lysdiod. — En utmaning för forskarna är livslängden för perovskitlysdioderna. I dagsläget fungerar skärmen i några timmar innan materialet blir för instabilt och lysdioderna slocknar.Fotograf: Thor Balkhed

Men det finns fortfarande många utmaningar kvar att lösa innan skärmen finns i var persons ficka. Zhongcheng Yuan, även han tidigare postdok vid LiU och numer forskare vid University of Oxford, tror dock att många av utmaningarna kommer att vara lösta inom tio år.

– Bland annat behöver livslängden på perovskitlysdioderna förbättras. I dagsläget fungerar skärmen i några timmar innan materialet blir för instabilt och lysdioderna slocknar, säger han.

Forskningen finansierades i huvudsak av den svenska regeringens strategiska satsning på avancerade funktionella material, AFM, vid Linköpings universitet.

Artikeln: A multifunctional display based on photo-responsive perovskite light-emitting diodes, Chunxiong Bao, Zhongcheng Yuan, Wenxiao Niu, Jie Yang, Zijian Wang, Tao Yu, Jianpu Wang & Feng Gao; Nature Electronics; publicerad online 10 april 2024: DOI: 10.1038/s41928-024-01151-x

Forskare i labb. — Forskare vid Linköpings universitet har nu utvecklat en helt ny typ av skärm där alla sensorfunktioner finns i skärmens lysdioder. LED.Fotograf: Thor Balkhed

Kontakt

Forskningen på väg mot framsteget

Blålysande perovskit i förgrunden och ögon i bakgrunden.

Blålysande framsteg för lysdioder av perovskit

Forskare vid LiU har utvecklat lysdioder baserat på perovskiter som effektivt avger blått ljus. ”Jag ser det som ett genombrott”, säger LiU-professorn Feng Gao. Upptäckten kan på sikt leda till billig och energieffektiv belysning.

Optisk sändare och mottagare i ett

Forskare vid LiU har, tillsammans med kollegor i Kina, tagit fram en liten enhet som både är en optisk sändare och mottagare. ”Det har stor betydelse för miniatyriseringen av optoelektriska system”, säger LiU-professor Feng Gao.

Ett steg närmare en stabil lysdiod i perovskit

Forskare vid Linköpings universitet har, tillsammans med kollegor i Storbritannien, Kina och Tjeckien, fått fram en lysdiod i perovskit som både har hög effektivitet och är stabil över tid Resultatet är publicerat i Nature Communications.

Forskning på högsta nivå

Avancerade funktionella material - AFM

Avancerade funktionella material, AFM, är en interdisciplinär forskningsmiljö som bedriver forskning inom avancerade funktionella material. Initiativet baseras på en satsning från regeringen med strategiska forskningsområden som grund.

Senaste nytt från LiU

Samarbetet tänjer på fysikens gränser

Teoretikern Florian Trybel har en central roll i skapandet av nya material. Tillsammans med sin kollega inom experimentell forskning i Skottland siktar han på att utöka möjligheterna för material i extrema förhållanden.

Från teori till terapi

På Psykologmottagningen vid LiU får studenter på psykologprogrammet chans att göra skillnad på riktigt. Utöver en unik möjlighet att omsätta teori i praktik hjälper de patienter med allt från stresshantering, sömnbesvär, nedstämdhet, oro och fobier.

Upptäckt om smärtsignalering kan bidra till bättre behandling

LiU-forskare har ringat in den exakta platsen på ett specifikt protein som finjusterar smärtsignalers styrka. Kunskapen kan användas för att utveckla läkemedel mot kronisk smärta som är mer effektiva och har färre biverkningar.