La nouvelle technologie E-Paper accélère

Des chercheurs de l'Université de Toronto, en Ontario, ont décuplé la vitesse de leur nouveau matériau à changement de couleur. Le matériau, qui utilise des cristaux photoniques, réfléchit une lumière vive et intense de n'importe quelle couleur du rouge au bleu, changeant de couleur en fonction de la tension qui lui est appliquée. La technologie pourrait permettre des écrans couleur plus lumineux et flexibles pour les lecteurs électroniques et les panneaux d'affichage.

Choisis une couleur: Un nouveau matériau fabriqué à partir de cristaux photoniques change de couleur lorsque différentes tensions lui sont appliquées.

Pour obtenir des changements de couleur allant des UV jusqu'au proche infrarouge, c'est le seul matériau sur la planète qui peut le faire, explique le professeur de chimie Geoffroy Ozin , qui a dirigé le nouveau travail. Tout ce que je fais ici, c'est avec un seul matériau pour régler la tension.

Les appareils de lecture tels que le Kindle d'Amazon, le Sony Reader et le nouveau lecteur de Plastic Logic utilisent un papier électronique en noir et blanc de Boston. E Encre . Le papier électronique réfléchit la lumière au lieu de l'émettre, ce qui le rend moins gourmand en énergie et plus facile à lire en plein soleil. Les écrans utilisant une version couleur de la technologie E Ink devraient arriver sur le marché dans les prochaines années, mais leurs pixels seront divisés en trois sous-pixels, avec des filtres rouge, vert et bleu. La lumière des sous-pixels est mélangée à des intensités variables pour produire différentes couleurs. Cela signifie que vous n'avez qu'un tiers de la zone [pixel] qui s'affiche en rouge, explique Jacques Angèle, cofondateur de la société française de papier électronique. Nemoptic . Vous réduisez donc la luminosité d'un facteur non loin de trois.

Le principal avantage de la nouvelle technologie est que le cristal photonique constituant chaque pixel peut être réglé pour émettre des couleurs différentes. En principe, ils devraient pouvoir obtenir une bonne luminosité plus similaire à celle du papier imprimé, par rapport à la technologie actuelle du papier électronique, explique Angele. L'augmentation de la vitesse à laquelle le matériau change de couleur le rapproche un peu plus des applications pratiques.

Les chercheurs de Toronto ont signalé la nouvelle version du matériel dans un chimie appliquée papier. En plus de changer de couleur plus rapidement, le matériau couvre également un spectre de couleurs beaucoup plus large.

Opalux , la startup basée à Toronto qui commercialise la technologie, utilise déjà le nouveau matériau pour fabriquer des écrans aux couleurs changeantes. L'affichage est actuellement réalisé sur du verre mais pourrait facilement être réalisé sur des substrats flexibles, explique André Arsenault, coauteur de l'article et cofondateur d'Opalux.

Un cristal photonique est une nanostructure avec un motif régulier qui influence le mouvement des photons. En changeant légèrement la structure, vous pouvez changer la couleur de la lumière que le cristal réfléchit. Auparavant, les chercheurs canadiens fabriquaient des cristaux photoniques à l'aide d'empilements de centaines de nanosphères de silice incorporées dans un polymère. Ils ont pris ces piles en sandwich avec un électrolyte, un matériau conducteur d'ions, entre deux électrodes transparentes recouvertes de verre. Lorsque différentes tensions sont appliquées, l'électrolyte entre et sort du polymère, qui gonfle et rétrécit, modifiant la distance entre les nanosphères. Cela modifie la longueur d'onde de la lumière réfléchie.

Le changement crucial dans le nouveau matériau est qu'il ne contient pas de silice. Les chercheurs dissolvent les nanosphères de silice à l'aide d'une solution acide. Cela laisse une structure polymère poreuse en forme de bande, qui agit maintenant comme le cristal photonique. Les chercheurs remplissent les pores d'électrolyte et prennent en sandwich le matériau entre les électrodes.

L'électrolyte est maintenant en contact direct avec une partie beaucoup plus grande de la surface du polymère, il entre et sort donc du polymère plus rapidement et plus uniformément, accélérant le changement de couleur et augmentant la gamme de couleurs possibles. Lorsque le polymère actif est rempli de sphères de silice, il n'y a pas d'espace vide disponible pour [l'électrolyte] entrer et sortir, dit Arsenault. Donc, pour atteindre le bas de la structure, [elle doit] diffuser du haut vers le bas, ce qui peut être un long chemin à parcourir.

Le nouveau matériau a rattrapé la vitesse de l'affichage d'E Ink. Les pixels des cristaux photoniques peuvent changer de couleur en un dixième de seconde environ, selon Arsenault. En revanche, dit Angele, les pixels d'E Ink prennent environ un cinquième de seconde. (Mais Angele ajoute que les écrans de Nemoptic, qui utilisent un matériau appelé cristaux liquides nématiques, changent de couleur en un centième de seconde.)

Angele dit qu'un inconvénient de l'approche des cristaux photoniques pourrait être qu'elle dépend du flux d'électrolyte en réponse à l'électricité. Ce cycle électrochimique est similaire à celui utilisé dans les batteries rechargeables. Il pourrait donc être confronté aux mêmes problèmes que les batteries rechargeables, dont l'efficacité diminue après suffisamment de cycles, dit Angele. Pour créer un affichage pratique, les chercheurs de Toronto devront s'assurer que l'appareil peut supporter des milliers de cycles. Contrôler avec précision la quantité d'électrolyte qui infuse le polymère pour obtenir une couleur spécifique peut également être un défi, ajoute Angele.

Il y a d'autres obstacles à surmonter. Les pixels passent facilement des couleurs à longueur d'onde plus courte à des couleurs plus longues (du bleu au vert en passant par le rouge), mais le changement de couleur dans le sens inverse est plus lent. Les pixels doivent également avoir plus de contraste de couleur. Les chercheurs espèrent améliorer le matériau en ajoutant des nanoparticules au polymère.

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