Den första fullfärgsskärmen med kvantprickar

Forskare vid Samsung Electronics har gjort den första fullfärgsskärmen som använder kvantprickar. Quantum-dot-skärmar lovar att vara ljusare, billigare och mer energieffektiva än de som finns i dagens mobiltelefoner och MP3-spelare.

Ljus och böjig: Färgkvantprickar och tunnfilmstransistorer av oxid fungerar tillsammans i denna nya aktiva matrix-displayprototyp.

Samsungs fyra-tums diagonala skärm styrs med hjälp av en aktiv matris, vilket innebär att var och en av dess färgkvantprickpixlar slås på och av med en tunnfilmstransistor. Forskarna har gjort prototypen på glas såväl som på flexibel plast, som rapporterats i Naturfotonik Denna vecka. Vi har omvandlat en vetenskaplig utmaning till en verklig teknisk bedrift, säger Jong Min Kim, stipendiat vid Samsung Advanced Institute of Technology .

Kvantprickar är halvledarnanokristaller som lyser när de utsätts för ström eller ljus. De avger olika färger beroende på deras storlek och vilket material de är gjorda av. Deras ljusa, rena färger och låga strömförbrukning gör dem mycket tilltalande för skärmar. De flesta datorskärmar och TV-apparater använder energikrävande LCD-skärmar. Organiska lysdioder (OLED)-skärmar är mer lysande och energieffektiva, men är begränsade till små prylar eftersom de är för dyra för TV-skärmar och deras organiska material har begränsad livslängd.

Quantum-dot-skärmar skulle förbruka mindre än en femtedel av kraften hos LCD-skärmar, säger Samsung-forskaren Tae-Ho Kim. De lovar att vara ljusare och mer hållbara än OLED. Dessutom kan de tillverkas för mindre än hälften av vad det kostar att göra LCD- eller OLED-skärmar.

Denna potential har fångat uppmärksamheten hos andra stora bildskärmstillverkare än Samsung. LG Display samarbetar med MIT spinoff QD Vision att utveckla kvantpricksskärmar .

För att göra sin prototyp börjar Samsung-forskarna med att belägga en lösning av kvantprickar på en silikonplatta och avdunsta lösningsmedlet. Sedan trycker de försiktigt in en gummistämpel med en räfflad yta i det kvantprickiga lagret, drar av det och trycker sedan på det önskade glas- eller plastsubstratet. Detta överför ränder av kvantprickar till substratet.

I en färgskärm innehåller varje pixel röda, gröna och blå delpixlar. Dessa färger kombineras i olika intensiteter för att producera miljontals färger. Genom att använda sin stämplingsteknik om och om igen kan forskarna skapa ett upprepat mönster av röda, gröna och blå ränder.

De överför ränderna direkt till en rad tunnfilmstransistorer. Transistorerna är gjorda av amorf hafnium-indium-zinkoxid, som ger högre, mer stabil ström än konventionella amorfa kiseltransistorer. Den resulterande skärmen har subpixlar som är cirka 50 mikrometer breda och 100 mikrometer långa, tillräckligt små för användning i mobiltelefonskärmar.

Det här är en kraftfull demonstration, säger Seth Coe-Sullivan, medgrundare och teknisk chef för QD Vision. De enskilda teknikelementen är inte nödvändigtvis nya. Samsung gjorde definitivt mycket bra ingenjörskonst för att få ihop alla delar på ett imponerande sätt.

Han varnar dock för att det finns många fler forsknings- och ingenjörsproblem att lösa, och att kvantpricksskärmar fortfarande är minst tre år borta från kommersialisering. De bästa quantum-dot-enheterna är fortfarande inte lika strömsnåla som OLED. De måste också hålla längre – just nu börjar de tappa sin ljusstyrka efter cirka 10 000 timmar. Slutligen kommer forskarna att behöva utveckla sätt att tillverka dem till låg kostnad och stor skala.

Dölj