Südkoreanische Forscher konstruieren erstes Vollfarben-Quantenpunkt-Display

Vollfarmen-Quantenpunkt-Display (Tae-Ho Kim, et al. (c)2011 Macmillan Publishers Limited)
Vollfarmen-Quantenpunkt-Display (Tae-Ho Kim, et al. (c)2011 Macmillan Publishers Limited)

Über Jahrhunderte hat man Stempel benutzt, um Texte und Bilder zu drucken. Jetzt haben Ingenieure die Technologie angepasst, um die Pixel für das erste vollfarbige Quantenpunkt-Display herzustellen – ein Kunststück, das möglicherweise zu energieeffizienteren Fernsehgeräten könnte, die über schärfere Bilder verfügen als alles, was heute erhältlich ist.

Ingenieure hatten seit mehr als einem Jahrzehnt gehofft, mit Hilfe von Quantenpunkten – Halbleiterkristalle mit der Größe von wenigen Milliardstel Metern – bessere Fernsehbildschirme bauen zu können. Die Punkte könnten wesentlich schärfere Bilder produzieren als Flüssigkristalldisplays (LCD’s), weil Quantenpunkte Licht in einem extrem engen, fein justierbaren Wellenlängenbereich emittieren.

“Die Farbe des produzierten Lichts hängt nur von der Größe des Nanokristalls ab”, sagte Byoung Lyong Choi, ein Ingenieur am Samsung Advanced Institute of Technology in Yongin (Südkorea). Quantenpunkte wandeln Elektrizität auch effektiv in Licht um, was sie ideal für den Einsatz in energiesparenden Beleuchtungen und Displaygeräten macht.

Versuche, diese Technologie zu kommerzialisieren wurden verzögert, weil es schwierig ist, ein großflächiges Quantenpunkt-Display zu konstruieren, ohne die Bildqualität zu beeinträchtigen. Die Punkte werden normalerweise in einer Beschichtung auf das Display-Material aufgetragen, indem man sie auf dessen Oberfläche sprüht – eine Technik, die mit der eines Tintenstrahldruckers vergleichbar ist. Aber die Punkte müssen in einem organischen Lösungsmittel vorbereitet werden, welches “das Display verunreinigt und dadurch die Helligkeit der Farben und die Energieeffizienz herabsetzt”, sagte Choi.

Choi und seine Kollegen haben jetzt einen Weg gefunden, um dieses Hindernis zu umgehen, indem sie sich einer noch altmodischeren Drucktechnik zuwandten. Das Team benutzte ausgerichtete Siliziumplättchen als “Stempel”, um Quantenpunkte aus Cadmium-Selenid aufzunehmen und sie dann auf ein Glassubstrat zu pressen. So erzeugten sie rote, grüne und blaue Pixel, ohne ein Lösungsmittel zu benutzen.

Die Idee mag einfach klingen, aber sie zu verwirklichen, war nicht einfach, erklärte Choi. “Wir brauchten drei Jahre, um die korrekten Einstellungen zu finden, etwa die Veränderung der Geschwindigkeit und des vom Stempel ausgeübten Drucks, die einen hundertprozentigen Austausch ermöglichten.”

Das Team hat jetzt ein zehn Zentimeter großes Vollfarben-Display gebaut. Die Pixel waren heller und effizienter als in Quantenpunkt-Displays, die mit älteren Methoden hergestellt wurden, sagte Choi. Zum Beispiel “ist die maximale Helligkeit der roten Pixel etwa 50 Prozent besser”. Die maximale Energieeffizienz ist bei den roten Pixeln rund 70 Prozent besser.

Das Verbiegen des Displays hat keine großen Auswirkungen auf seine Performance, was bedeutet, dass die Displays für bessere Transportierbarkeit aufgerollt werden können, oder man kann sie als flexible Beleuchtung benutzen”, erläuterte Choi.

Paul O’Brien, Experte für anorganische Chemie, studiert Quantenpunkte an der University of Manchester (Großbritannien) und kommentierte die Leistung der Forschungsgruppe. Er meint, dass Quantenpunkte “robust” seien und ihre Effizienz daher nicht plötzlich und schnell abfallen wird. “Für Fernsehgeräte, bei denen man eine lange Lebenszeit will, sind Quantenpunkte attraktiv”, fügte er hinzu.

Seth Coe-Sullivan, der Chief Technology Officer von QD Vision, einem Unternehmen in Watertown (Massachusetts), welches Geräte mit Beleuchtung auf Basis von Quantenpunkten produziert, bemerkte, dass die Methode von Choi und seinem Team kostengünstig ist. “Wir haben unsere Augen auf die Produktion von großformatigen Fernsehgeräten gerichtet und dieses Herstellungsverfahren scheint kosteneffektiv zu sein”, sagte er.

Aber Coe-Sullivan ergänzte auch, dass es eine Zeit brauchen könnte, um Quantenpunkt-Displays für große Geräte zu kommerzialisieren. “Ich kann mir vorstellen, dass wir in ungefähr drei Jahren kleine Handy-Displays haben werden, welche diese Technologie verwenden”, sagte er. Für größere Geräte müsse man mehr Zeit in Kauf nehmen.

Quelle: http://www.nature.com/news/2011/110220/full/news.2011.109.html

(THK)

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