Дисплеи будущего. Как изменятся наши экраны за 20 лет

В скором времени ЖК-дисплеи останутся в прошлом — им на смену придут OLED-экраны и панели из альтернативных материалов. Почему это происходит и как в этом процессе замешаны химические элементы «Популярной механике» рассказал д.ф.-м.н. Дмитрий Годовский, руководитель отдела химии новых материалов LG TCM, LG Electronics и эксперт научно-популярного YouTube-проекта «Отвечает Менделеев».

Большинство экранов, которыми мы пользуемся, делятся на два типа: ЖК и OLED. ЖК, или жидкокристаллические дисплеи, как следует из названия, состоят из жидких кристаллов. Под действием напряжения, которое подается между верхним и нижним электродами, прозрачность кристаллов меняется, формируются маленькие пиксели. Эти пиксели окрашиваются в разные цвета при помощи специального светофильтра — так и получается готовая цветная картинка.

OLED-экраны светятся сами по себе. Оледы, или органические светодиоды, — это удивительные молекулы, которые при подаче напряжения производят свет. С одной стороны, мы инжектируем так называемые дырки, а с другой — электроны, которые встречаются, попадают внутрь органического полупроводника и инициируют процесс светоизлучения. ЖК-экраны во многом проигрывают «оледным». Например, черный цвет на ЖК-экранах всегда остается немного сероватым из-за фоновой подсветки. Помимо более точной цветопередачи, OLED-экраны обладают более резким изображением и потребляют меньше электроэнергии.

Для производства как OLED, так и жидкокристаллических панелей используется один и тот же химический элемент — индий, а точнее оксид индия-олова. Толщина его слоя составляет пол-микрона, то есть 1/4 человеческого волоса. Он прозрачен, незаметен для глаза, но проводит ток, при этом, не хуже любого металла. С ростом потребления электроники растет и спрос на сам материал. Если в 2002 году килограмм индия стоил около 100 долларов, то уже в 2006 году — от 400 до 900 долларов. В земной коре его остается не так много, ресурсы в какой-то момент могут исчерпаться, а значит производителям приходится задумываться над альтернативами.

Вероятная замена используемого в OLED-экранах оксида индия-олова — одностенные углеродные нанотрубки или наностержни из различных металлов, в частности, из серебра. Их заметное преимущество — возможность изготовления гибких и даже растягивающихся поверхностей. Сразу несколько производителей недавно представили прототипы гнущихся смартфонов, а LG, например, разработала прототип телевизора, который буквально скручивается в рулон. Применение подобных устройств пока не очевидно.

Но они имеют большой потенциал для совершенно нового поколения техники: уже сейчас Google и Levi’s выпускают лимитированную коллекцию «умной» одежды Jacquard. Исследовательская группа повторила с помощью наностержней старинную технику изготовления жаккардовой ткани, чтобы дисплей был всегда под рукой, в буквальном смысле.

Все эти новые продукты появляются в розничной продаже, однако это не значит, что гибкие экраны из нанотрубок или наностержней заменят оксид индия-олова уже завтра. В конце концов, вам редко нужен компьютерный монитор, который сгибается пополам. К любым долгосрочным прогнозам стоит относиться с настороженностью, тем не менее, состояние современной технологической экосистемы позволяет предположить: в течение ближайших двадцати лет гибкие экраны создадут отдельную нишу, а работающие за счет оксида индия-олова OLED-экраны так или иначе останутся основой массового производства.