Estamos más que acostumbrados a ver pantallas de distintos tipos en nuestro día a día, cada una de ellas con sus pros y sus contras. Hablamos de pantallas de smartphones, portátiles, relojes, displays digitales.
Algunas de ellas no pueden mostrar muchos colores, otras no se dejan ver de manera apropiada a plena luz del sol, algunas no son capaces de mostrar colores negros naturales y otras tienen un consumo elevado de energía.
Pero una cosa está clara, la gran mayoría de ellas no pueden enrollarse y llevarse tal cual en el bolsillo o bien adaptarse a la curvatura natural del ojo humano.
Pantallas PCM, ultra alta resolución a dos colores
La revista Nature acaba de publicar un artículo en el que dejan constancia de un nuevo tipo de pantalla que ofrece una gran resolución, bajo consumo, refresco ultrarápido y con un formato ultradelgado hasta el punto de poder enrollarla.
Estas nuevas pantallas funcionan gracias a lo que se conoce como materiales de cambio de fase (phase-change materials ó PCMs). La clave de estos materiales es que pueden existir en dos estados físicos bien diferenciados y se puede controlar bien mediante calor, luz o electricidad el cambio entre ambas fases / estados.
Alex Kolobov, investigador del Nanoelectronics Research Institute de Japón, ha comentado que es fascinante como este tipo de materiales, ampliamente utilizados en dispositivos de almacenamiento óptico como los CDs o DVDs pueden ser utilizados como pantalla.
Para dejar claro qué es una pantalla de tipo PCM vamos a intentar hacer un simil con las pantallas de tinta electrónica (las que integran los lectores de ebooks o el smartphone , por ejemplo). Dichas pantallas están formadas por una estructura sandwich de un material de cambio de fase entre dos conductores.
En reposo toda la pantalla se mostrará igual y si quieres que algo cambie en la misma, tan sólo hay que hacer pasar una corriente en la zona que necesitemos cambiar para que el material adopte la otra fase en esa zona. De esa manera se consigue diferenciar una letra del fondo blanco, y en definitiva palabras o imágenes.
¿Cómo funcionan las pantallas PCM?
La diferencia básica entre las pantallas de tinta electrónica y las PCM es que el material interno (GST) es una sustancia basada en los elementos pesados germanio, antimonio y teluro. Los dos estados de ese material son dos fases distintas de materia, una fase cristalina ordenada y otra que es una fase cristal amorfa.
Para cambiar entre ellos, se utiliza un pulso de corriente para derretir una pequeña columna, se enfría lentamente para que se cree un cristal con estructura ordenada o bien se enfría súbitamente dando lugar a un cristal amorfo. Lo interesante de este sistema es que puede hacerse rápido, muy rápido, más de 1 millón de veces por segundo.
Esa velocidad es uno de los puntos positivos para llegar al mercado de consumo. Todos sabemos que la frecuencia de refresco de las pantallas de tinta electrónica es baja.
Con las pantallas PCM se consigue una pantalla de ultra alta resolución, siendo capaz de dibujar imágenes como la que puedes ver a la derecha de este texto, en un tamaño del grosor de un cabello humano, 100 nm.
Fabricación de este tipo de pantallas gracias a nanotecnología
Para fabricar este tipo de pantallas que son capaces de mostrar contenidos con tanta definición se utiliza una máquina que tiene nada menos que 35 años. El equipo de investigadores liderado por Harish Bhaskaran de Oxford University es capaz de situar una capa de cristal conductor de pocos nanómetros sobre la que se sitúa la capa de GST y finalmente la capa superior de cristal conductor.
Tras ello se utiliza corriente eléctrica desde la punta de un microscopio atómico para poder dibujar en la superficie cualquier elemento. Cada imagen dibujada es más pequeña que el grosor de un cabello humano.
Se pueden utilizar distintos grosores de la capa exterior del sandwich para alterar el rango de colores que se pueden utilizar, aunque recordamos que estas pantallas pueden mostrar sólo dos tonos.
Flexibilidad, para hacer una pantalla que se pueda doblar han utilizado una hoja de Tereftalato de polietileno, también conocido como mylar, como pan del sandwich, que permite el paso de corriente eléctrica y a su vez aporta ese grado de flexibilidad.
Futuro de las pantallas PCM
Una pantalla flexible con una resolución tan alta podría utilizarse en el campo de las lentes de contacto programables, pudiendo mostrar información en tiempo real o interactuar como la gente hace a día de hoy con Google Glass sin necesidad de utilizar nada aparatoso.
Obviamente llevar esta tecnología a productos de consumo requerirá años de trabajo y una gran inversión I+D por parte de grandes compañías.
Esta primera versión de las pantallas deja entrever un futuro prometedor a la tecnología PCM pero tienen que lidiar con desventajas como son el manejo pixel a pixel (aunque con una gran frecuencia) o un contraste 10 veces más bajo que las pantallas LCD tradicionales.
Sin embargo, los investigadores son optimistas ya que la industria electrónica tiene mucha experiencia con estos componentes y hay muchas posibilidades y caminos conocidos para mejorar dicha tecnología.
Más información | Nature.
En Xataka | Lentillas para diabéticos.
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