A tecnologia de tela que pode fazer quase tudo

Informtica

Com informações da BBC – 12/07/2024

Telas PeLED

primeira vista, parece uma relquia da dcada de 1980: Uma pequena tela de computador com texto tremeluzente e de baixa resoluo rolando por ela. Mas este pode ser o futuro.

A tela foi feita com tecnologia de diodo emissor de luz de perovskita, ou PeLED. radicalmente diferente da tecnologia LED usada atualmente nas telas dos celulares e pode levar a TVs, monitores e telas mais finas, mais baratas e, para os dispositivos portteis, a uma maior durao das baterias.

E no apenas isso: Os PeLEDs so nicos porque podem absorver luz e tambm emiti-la, o que significa que voc pode usar o mesmo material para integrar capacidades de toque, impresso digital e deteco de luz ambiente, destaca o professor Feng Gao, da Universidade de Linkoping, na Sucia: “Isto difcil, mas achamos que possvel” – (Veja Duas novas tecnologias de telas realmente interativas).

Nos celulares de hoje, essas funes so realizadas por componentes eletrnicos separados da prpria tela. Agora, o professor Gao e sua equipe demonstraram um prottipo com sensibilidade ao toque e luz ambiente j funcionando.

” uma demonstrao muito bonita, muito nova,” comenta Daniele Braga, chefe de vendas e marketing da Fluxim, empresa de pesquisa tecnolgica na Sua, embora observe que a otimizao de todas as diferentes funes prometidas aqui pode dificultar a comercializao rpida desse tipo de tela.

Mas a verso mais recente da tecnologia da equipe do professor Gao outra tela pequena, s que desta vez os pxeis por polegada (ppi), uma medida da nitidez da tela, quase dobraram, chegando aos 90 ppi. Na tela, uma animao simples reproduzida, mostrando dois bonecos lutando, o que j bem mais do que um simples texto.

Estas so as telas de PeLEDs mais recentes criadas pela equipe do professor Gao, com 90 ppi.
[Imagem: Yun Gao et al. – 10.1038/s41928-024-01181-5]

Perovskitas

A perovskita um mineral contendo clcio, titnio e oxignio, dispostos em uma estrutura cristalina. Ela foi descoberta nos anos 1800, mas s mais tarde as pessoas perceberam que poderiam fazer outros tipos de perovskitas que compartilhassem a mesma estrutura e tivessem diferentes elementos ou molculas como componentes. Dependendo dos materiais escolhidos, as perovskitas podem ser muito boas, por exemplo, na conduo de eletricidade, na emisso de luz ou na captao de luz, podendo funcionar como clulas solares.

“Ajustando ligeiramente a composio qumica voc pode cobrir todo o espectro visvel,” disse Braga, explicando que produzir perovskitas um processo relativamente simples e barato: “Se voc pensar na produo em massa, isso gigantesco”.

Existem alguns problemas, no entanto: Os PeLEDs so notoriamente instveis – eles estragam com a exposio umidade ou oxignio, por exemplo.

Loreta Muscarella, da Universidade Livre de Amsterd, nos Pases Baixos, est trabalhando para desenvolver novos tipos de PeLEDs. Ela afirma que, se voc deixar um PeLED por a por algumas horas ou dias, a cor da luz que ele emite ir degradar gradualmente ou mudar para uma verso menos pura de, digamos, verde, do que o verde que voc deseja.

E isso mina todo o sentido das perovskitas: Elas so desejveis em parte porque podem ser ajustadas para emitir uma forma muito especfica e pura de vermelho, verde ou azul (RGB), os principais tons necessrios para monitores digitais coloridos.

Para mant-los estveis, os PeLEDs podem ser encapsulados em cola ou resina, diz o professor Gao. Mas os pesquisadores ainda esto trabalhando para garantir que a tecnologia no esmaea durante um longo perodo. Muscarella afirma que os LEDs tradicionais tm vida til de 50.000 horas ou mais, enquanto a vida til do PeLED ainda est na faixa de centenas a milhares de horas.

Portanto, pode levar anos at que voc compre um produto comercial que contenha um PeLED. Mas h um tipo diferente de perovskita emissora de luz que voc poder ver primeiro no mercado.

Estrutura de um filme de perovskita, a camada fundamental de um PeLED.
[Imagem: Yun Gao et al. – 10.1038/s41928-024-01181-5]

Perovskitas com fotoluminescncia

Uma nova vertente de perovskita tem seu funcionamento baseado na fotoluminescncia. Este no um LED propriamente dito, sendo mais um filtro ou um material semelhante a um filme, que absorve e reemite luz em uma cor especfica. Em algumas TVs hoje no mercado, um filtro colorido fornece as cores cruciais vermelho, verde e azul usadas em cada pxel da tela.

misturando essas cores em diferentes nveis que voc pode obter a gama de matizes necessria para exibir uma imagem completa. Os filtros vermelho, verde e azul so iluminados por uma retroiluminao de LEDs comuns. Mas os filtros de hoje bloqueiam grande parte dessa luz, tornando o processo energeticamente ineficiente.

As perovskitas fotoluminescentes, por outro lado, deixam passar quase toda a luz, o que significaria um grande aumento no brilho e na eficincia.

A Helio, uma empresa britnica, est trabalhando nisso. Um vdeo em seu site mostra como um filme de perovskita de cor vermelha ou verde pode reemitir luz azul como vermelha ou verde quase perfeitamente.

Tela e controle de toque da tela de PeLED.
[Imagem: Chunxiong Bao et al. – 10.1038/s41928-024-01151-x]

Perovskitas com eletroluminescncia

A tecnologia que o professor Gao e seus colegas esto desenvolvendo bem diferente: Eles esto experimentando telas que emitem luz usando LEDs feitos de perovskitas.

Estas so conhecidas como perovskitas eletroluminescentes. Trabalhar com eles complicado porque so sensveis a campos eltricos e, como mencionado, no so muito estveis. Mas eventualmente podem ser opes ainda mais eficientes para iluminar os pxeis vermelhos, verdes e azuis em uma tela de celular, tablet ou TV, sem a necessidade de filtros de cores.

As principais vantagens da mudana para esta tecnologia podero estar na reduo do custo desses componentes e na reduo do seu consumo de energia.

Ningum tem certeza de quanto menos energia uma futura tela PeLED poder consumir, em comparao com, digamos, uma tela OLED, mas experimentos de laboratrio sugerem que os PeLEDs j so competitivos com os OLEDs e podero um dia super-los significativamente em termos de eficincia, diz Muscarella.

Aplicaes avanadas de telas PeLED, incluindo monitoramento da sade e leitura de impresses digitais.
[Imagem: Chunxiong Bao et al. – 10.1038/s41928-024-01151-x]

Trabalho por fazer, mas vale a pena

O professor Richard Friend, da Universidade de Cambridge, um dos cofundadores da Helio, junto com o professor Henry Snaith, da Universidade de Oxford, ambos j tendo dado contribuies significativas ao campo, incluindo a possibilidade de uma reciclagem de luz que aumenta a eficincia dos componentes de perovskita.

Ele ressalta que um dos desafios dos PeLEDs fazer com que eles emitam luz na direo certa. Isso realmente importa para monitores: “Voc precisa que a luz seja emitida para a frente, em vez de ficar presa lateralmente,” explica ele.

Pesquisadores esto experimentando muitas tcnicas diferentes para resolver esse problema. Muscarella e colegas, por exemplo, tentaram imprimir um padro irregular em nanoescala na superfcie dos PeLEDs, o que parece melhorar a emisso de luz.

Para o professor Gao, no entanto, a promessa de telas PeLED que fazem muito mais do que emitir luz atraente.

Da verificao de impresses digitais deteco da frequncia cardaca e deteco de luz, tudo um dia poderia ser feito usando uma nica placa de materiais em camadas, com a importantssima perovskita que absorve luz no meio: ” realmente muito nico,” diz Gao, entusiasmado. “Isso no possvel com outras tecnologias LED.”

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