La coloration structurelle promet d'être la technologie d'affichage du futur car il n'y a pas de décoloration - elle n'utilise pas de colorants - et permet des affichages à faible consommation sans une forte source de lumière externe. Cependant, l'inconvénient de cette technique est qu'une fois le dispositif réalisé, il est impossible de modifier ses propriétés donc les couleurs reproductibles restent fixes. Récemment, une équipe de recherche POSTECH a réussi à obtenir des couleurs vives en utilisant des puces semi-conductrices, et non des colorants, fabriquées en imitant la structure du cerveau humain.

L'équipe de recherche conjointe de POSTECH composée du professeur Junsuk Rho des départements de génie mécanique et de génie chimique, Inki Kim, un étudiant en génie mécanique dans le MS/Ph.D. programme intégré, avec le professeur Yoonyoung Jung et l'étudiant à la maîtrise Juyoung Yun du département de génie électrique ont développé une technologie qui peut librement changer les couleurs structurelles en utilisant IGZO (Indium-Galium-Zinc-Oxide), un type d'oxyde semi-conducteur. L'IGZO est un matériau largement utilisé non seulement dans les écrans flexibles, mais également dans les appareils électroniques neuromorphes. Il s'agit de la première étude qui intègre IGZO à la nanooptique.

IGZO peut contrôler librement la concentration de charge dans une couche grâce au processus de traitement au plasma d'hydrogène, contrôlant ainsi l'indice de réfraction dans toutes les gammes de lumière visible. En outre, des simulations et des expériences nanoptiques ont confirmé que le coefficient d'extinction de la lumière visible est proche de zéro, permettant ainsi l'actualisation d'un filtre de couleur transmissible sous une forme pénétrable qui peut transmettre des couleurs exceptionnellement claires avec une perte de lumière extrêmement faible.

La technologie de filtre couleur à base d'IGZO développée par l'équipe de recherche se compose d'un filtre à 4 couches (Ag-IGZO-SiO 2 -Ag) multicouche et peut transmettre des couleurs vives grâce aux propriétés de résonance Fabry-Pérot. Des expériences ont confirmé qu'à mesure que la concentration de charge de la couche d'IGZO augmente, l'indice de réfraction diminue, ce qui peut modifier les propriétés de résonance de la lumière transmise sélectivement.

Cette méthode de conception peut être appliquée non seulement aux filtres de couleur pour les écrans à grande échelle, mais aussi à la technique d'impression couleur du micro (11 ^-6 , millionième) ou nano (10 ^-9 , milliardième) tailles.

Pour vérifier cela, l'équipe de recherche a démontré une technologie d'impression couleur qui a une taille de pixel d'un micromètre (μm, un millionième de mètre).

Les résultats ont prouvé que les couleurs des pixels de couleur centimétriques ou micrométriques peuvent être ajustées librement en fonction de la concentration de charge de la couche IGZO. Il a également été confirmé que la couleur structurelle peut être modifiée de manière plus fiable et plus rapide en modifiant l'indice de réfraction via la concentration de charge par rapport à d'autres matériaux conventionnels variables à l'état solide comme le WO 3 ou GdOx.

"Cette recherche est la toute première application d'IGZO à la technologie d'affichage couleur structurel nanoptique. IGZO est le semi-conducteur d'oxyde de nouvelle génération utilisé dans les écrans flexibles et les dispositifs électroniques neuromorphiques, " a déclaré le professeur Rho qui a dirigé la recherche. Il a ajouté, « Il est prévu que cette technologie, qui permet de filtrer la lumière transmise en ajustant la concentration de charge, peut être appliqué aux technologies d'affichage réfléchissant à faible consommation et d'affichage anti-sabotage de nouvelle génération."