L’innovazione laser accende il settore dei display elettronici
I laser al femtosecondo emettono impulsi estremamente brevi, nell’ordine di un milionesimo di miliardesimo al secondo. Una delle loro applicazioni più importanti è costituita dalla microlavorazione, la fabbricazione di strutture su scala micrometrica. «La durata estremamente breve dell’impulso, unita alla corrispondente intensità di picco elevata, consente una modifica pulita e precisa dei materiali», spiega Roberto Osellame, coordinatore del progetto DISPLAYGHT, del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) italiano. Un altro fattore interessante consiste nella loro capacità di modificare, a livello tridimensionale, materiali trasparenti quali il vetro o il cristallo. I laser al femtosecondo possono essere impiegati in questo caso per scrivere circuiti fotonici, ovvero canali micrometrici in cui la luce rimane confinata e viene instradata all’interno del vetro. Questi circuiti possono essere impiegati nei display a cristalli liquidi (LCD) che si trovano negli schermi televisivi e in altri display elettronici. Ciò, ovviamente, è tutt’altro che semplice. «Bisogna considerare che un display tipico potrebbe avere milioni di pixel, in cui la luce deve essere distribuita nel modo più uniforme possibile», afferma Osellame. «Si tratta di una grande sfida: i circuiti fotonici complessi devono essere scritti con un perfetto controllo.»
Progettazione di circuiti tridimensionali
Osellame ha incontrato Jonas Zeuner e Chiara Greganti, co-fondatori della start-up VitreaLab, nel corso di un progetto di ricerca sulle tecnologie quantistiche. La coppia di dottorandi ha notato che le attuali tecnologie di display dirigono solo il 5 % della potenza luminosa generata verso lo spettatore. La loro soluzione consisteva nell’impiegare i circuiti fotonici per dirigere tutta la luce verso i punti giusti, i pixel, evitando quindi sprechi di energia. «La mia tecnologia basata sulla microlavorazione con laser al femtosecondo sembrava l’accostamento perfetto», osserva Osellame. «È iniziato cos’ il progetto DISPLAYGHT.» DISPLAYGHT si è concentrato sulla dimostrazione della fattibilità della fabbricazione di tali strutture di circuiti altamente complessi e della maggiore automazione possibile del processo, al fine di ottenere elevate prestazioni. Tali progressi hanno consentito al team di costruire circuiti fotonici complessi in grado di distribuire una luce laser di colore rosso, verde e blu ai pixel all’interno di un display. Finché rimane all’interno del circuito fotonico, questa luce è invisibile; tuttavia, la capacità tridimensionale della tecnologia consente al circuito di essere piegato sul sito del pixel, dirigendo la luce all’esterno, verso lo spettatore. Il team del progetto è stato in grado di mostrare un prototipo da 27 000 sub-pixel in tutti e tre i colori, contribuendo ad affrontare una preoccupazione chiave espressa dagli investitori: in che modo ampliare questa tecnologia. «Queste informazioni ci hanno inoltre consentito di aumentare significativamente il nostro portafoglio di brevetti, un altro elemento chiave che rappresenta una possibile fonte di attrazione per gli investitori», aggiunge Zeuner.
Sfruttare l’interesse dell’industria
Il successo del progetto, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, ha condotto a una crescita significativa di VitreaLab. L’azienda dispone ora di un laboratorio indipendente dedicato a diverse applicazioni specifiche, ha raccolto importi significativi di finanziamenti e ha stabilito legami solidi con potenziali clienti. «L’interesse dell’industria è stato elevato», afferma Zeuner. «All’inizio del progetto, l’applicazione mirata consisteva nell’uso di vetri fabbricati attraverso il laser come quelli deputati alla retroilluminazione negli schermi LCD. Tuttavia, durante il progetto sono state identificate numerose altre applicazioni, che includono display 3D e occhiali per la realtà aumentata.» I prototipi vengono attualmente spediti a potenziali partner, il cui riscontro contribuisce a modellare le future priorità. Ciononostante, è necessario un maggiore lavoro prima di poter commercializzare la tecnologia. «In particolare, il passaggio alla fabbricazione di laser multifascio, una tappa cruciale per una produzione a basso costo, richiederà un ulteriore sviluppo», osserva Osellame.
Parole chiave
DISPLAYGHT, laser, microlavorazione, elettronico, schermi LCD, pixel, fotonico, circuiti
