A kvantumpontok alkalmazása a kijelzőtechnológiában
A kvantumpontokat (QD-k), a kvantummechanika által szabályozott egyedi optikai tulajdonságokkal rendelkező nanoméretű anyagokat a QD Vision, Inc. által kifejlesztett új kijelzőtechnológiába építették be. A QD-k nanoméretű kolloid félvezetők, amelyek sávhatára a kolloid méretével hangolható. A QD Vision ezeket az anyagokat szerves molekulákkal és a műanyag elektronika feldolgozási technikáival kombinálja, hogy a szilárdtest-kijelzők új osztályát hozza létre. A szerves anyagok ígéretesek a fénykibocsátó eszközök, köztük a kijelzők számára, mivel olcsón előállíthatók, rugalmas hordozókra helyezhetők és fényesen világítanak. De még jobb eszköz jöhetne létre, ha a szerves anyagok előnyeit a QD-k egyedi tulajdonságaival kombinálnánk. Bár már korábban is készültek QD-LED-ek, ezek a korai eszközök hatékonysága és fényereje több nagyságrenddel alacsonyabb volt, mint ami egy kereskedelmi szempontból életképes eszköztechnológiához szükséges. A QD Vision alapítói új gyártási módszereket fejlesztettek ki, például a fázisszétválasztás technikáját1 amelyek lehetővé tették, hogy rekord hatásfokkal rendelkező QD-LED-ket készítsenek QD-kből és kis molekulájú szerves transzportanyagokból (mint például Alq3 és TPD2 a korábbi munkákban használt polimerekkel szemben).
A QD-k sok szempontból ideális lumofórnak bizonyulnak a nagy felületű lapos kijelzők (FPD) LED-jeibe való beépítésre. A QD-k kibocsátása folyamatosan hangolható az elektromágneses spektrum nagy részén keresztül A kvantumpontok alkalmazása a kijelzőtechnológiában. A CdSe kvantumpontok például 470 nm és 640 nm közötti fényt, azaz szinte a teljes látható spektrumot képesek kibocsátani (1. ábra). Mivel emissziójuk az egész látható spektrumban hangolható, ezek lehetnek az egyetlen olyan luminofór, amelyre egy teljes színű lapos paneles kijelzőben szükség van. A QD-k továbbá a teljesítménytulajdonságok olyan egyedi kombinációjával rendelkeznek, amely más luminofórákkal nem érhető el. Az ideális OLED-lumofór magas fotolumineszcencia-kvantumhozammal rendelkezne, képes lenne az elektromosan generált excitonok 100%-ából fényt kibocsátani, oldatfeldolgozható lenne, és rendkívül nagy stabilitással és differenciális stabilitással rendelkezne (az azonos osztályba tartozó különböző színű lumofórákkal összehasonlítva). A polimerek, dendrimerek, fluoreszcens kismolekulák és foszforeszcens kismolekulák mind kiterjedt fejlesztésen mentek keresztül, de még nem született olyan anyagkészlet, amely az ipari igények teljes körét kielégíti. A kvantumpontok a luminofórok új osztályát jelentik, amelyek ígéretesek arra, hogy egyszerre megfelelnek mindezen igényeknek.
1. ábra. Balra: hexánban diszpergált fluoreszcens CdSe QD-k üvegcséi, amelyeken a kvantumkorlátozás hatása látható. A QD-k mérete balról jobbra haladva 2 nm (kék) és 8 nm (piros) között változik. A CdSe egy példa a QD-anyagra, amely a keresztmetszetben látható eszközarchitektúránkkal használható (középen). Az eszköz csak egy QD-monoréteget használ, lehetővé téve a telített QD Color emissziót, miközben az eszköz működési feszültsége alacsony marad. Jobbra: A PbSe QD monoréteg AFM mikroszkópos felvétele, amely a QD monoréteg nanoméretű morfológiáját mutatja egy infravörös sugárzást kibocsátó eszközben, amely számos katonai és kommunikációs alkalmazásban használható.
A QD-k potenciálisan lehetővé teszik a hatékony gyártást is, mivel kompatibilisek az oldatos vékonyréteg-leválasztási technikákkal, pl. spin-casting, Langmuir-Blodgett vagy dropcasting. Az ilyen technikák additív feldolgozásra is alkalmazhatók, és így költséges lépéseket takaríthatnak meg a kijelzőgyártás során. Ezek a módszerek azonban követelményeket támasztanak a hordozóval szemben, amelyre a QD-ket lerakják, nem teszik lehetővé a QD-réteg oldalirányú mintázását, és nagyrészt nem kompatibilisek a hibrid eszköz többi részét alkotó kismolekulás, transzportréteg anyagokkal. Ezek a nehézségek a QD-kontaktnyomtatás technikájával megkerülhetők. A QD-szilárd anyagok száraz lerakási technikája biztosítja, hogy az eszköz gyártása során semmilyen oldószer vagy egyéb szennyeződés nem érintkezik az eszköz szubsztrátjával, és lehetővé teszi a QD-k additív, mintázott lerakását. Így egy nagy sebességű, nagy áteresztőképességű és nagy hozamú, egylépéses QD-leválasztási eljárás képzelhető el, amely nagymértékben csökkenti az FPD-k gyártási költségeit.
A 2. ábrán látható a QD Vision QD-LED technológiájának vizuális vonzerejét bemutató kijelző prototípusa. Már kifejlesztettek egy 64 x 32 pixeles, 1,4" átmérőjű, élénk vörös és zöld színeket kibocsátó, monokróm passzív mátrixkijelzőt. A formafaktor a mobiltelefonok kijelzőjének felel meg, és az ultravékony, 1,5 mm-es (<1/16 hüvelyk) profilja alkalmas a manapság népszerű vékony formátumú telefonokhoz.
2. ábra.A QD Vision QD Display prototípusának fényképe. A prototípust kontaktnyomtatási technikával állították elő, ami nagyfokú egyenletességet eredményez egy 1,4"-es átlójú képernyőn.
A QD-LED-ek elméleti teljesítményhatárai minden más kijelzőtechnológiát elérnek vagy meghaladnak. A foszforeszkáló OLED-ek rendelkeznek a legjobb bizonyított hatékonysággal a nem tükröződő kijelzőtechnológiák közül, de a QD-LED-ek képesek több mint 20%-kal meghaladni fényhasznosításukat, jelentősen csökkentve az energiafogyasztást. A QD-k keskeny emissziós spektruma rendkívül széles színskálát eredményez, és így a QD-kijelzők színtelítettségi potenciálja jobb, mint az LCD- és az OLED-kijelzőké. Szervetlen kibocsátó testként sokkal stabilabbak, mint a legtöbb szerves kibocsátó anyag. A QD-LED-k a nagy fényerő és hatékonyság kombinációját kínálják hosszú élettartammal, így megkülönböztetik magukat az LCD-, OLED- és plazmakijelzőktől.
Hivatkozások
Az olvasás folytatásához jelentkezzen be vagy hozzon létre egy felhasználói fiókot.
Még nem rendelkezik fiókkal?