Nanokristālu displeji

Sets Ko-Salivans, Votertaunas, MA, startup QD Vision galvenais tehnoloģiju virsnieks, piestiprina aligatora klipšus pie divām mobilā tālruņa ekrāna izmēra caurspīdīgas vafeles malām un pagriež slēdzi: taisnstūris, kas aizpilda vafeles centru, pēkšņi pagriežas. no atstarojoša sudraba līdz vāji sarkanai. Laboratorijas darbinieks izslēdz telpas apgaismojumu, lai pastiprinātu efektu, taču tas nav nepieciešams. Ko-Salivans pagriež pogu, un ierīce sāk izcili mirdzēt.

Coe-Sullivan rīcībā ir kvantu punktu displeja prototips; šādi displeji izstaro ārkārtīgi tīras krāsas, un galu galā tos var palielināt, lai konkurētu ar parastajiem ekrāniem. (Fotoattēlu kredīts: Porters Giffords.)

[Lai iegūtu šī pētījuma, komandas, aprīkojuma un prototipu attēlus, noklikšķiniet šeit.]

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2006. gada maija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Šis ir pirmais QD Vision displejs — monohromatisks 32 x 64 pikseļu testa stends tehnoloģijai, ar kuru Coe-Sullivan cer, ka aizstās mūsdienu augstas izšķirtspējas televizoros izmantotos displejus. Plāns un elastīgs, nākamās paaudzes displejs būs viegli saskatāms saules gaismā, un tas būs mazāk enerģijas izsalcis nekā jūsu pašreizējā klēpjdatora displejs, viņš saka. Tas arī aptvers vairāk redzamā krāsu spektra nekā pašreizējie displeji un radīs tik augsta kontrasta attēlus, ka mūsdienu plakanā ekrāna displeji salīdzinājumā ar to izskatīsies blāvi un izskaloti.

Tās centrā ir nanodaļiņas, ko sauc par kvantu punktiem, nanomēroga pusvadītāju kristāliem. Mainot daļiņu izmērus, pētnieki var mainīt krāsu, ko tās izstaro: piemēram, sešu nanometru diametra daļiņa spīdētu sarkanā krāsā, bet cita no tāda paša materiāla, bet tikai divus nanometrus plata – zilā krāsā.

Šīs daļiņas patiešām spīd, ir to izstarotās krāsas tīrība. Displeji rada miljoniem krāsu no paletes, kurā ir tikai trīs: katrs pikselis ir izgatavots no sarkana, zaļa un zila apakšpikseļa, un, mainot to relatīvo intensitāti, mainās pikseļa redzamā krāsa. LCD un organiskās gaismas izstarojošās ierīcēs (OLED), kas ir jauna veida displejs, apakšpikseļu krāsas ir netīras. Piemēram, sarkanā krāsa, kas galvenokārt izgatavota no sarkanās gaismas, satur arī mazāku daudzumu citu krāsu. Tomēr ar kvantu punktiem sarkanais apakšpikselis izstaro tikai sarkanu.

Šī tīrība nozīmē, ka kvantu punktu displejiem ir piesātinātākas krāsas nekā LCD, OLED un pat lielapjoma katodstaru lampām (CRT), kuras joprojām tiek novērtētas par izcilo krāsu atveidi. Turklāt Coe-Salivan saka, ka kvantu punktu displejā iespējamais krāsu diapazons ir par 30 procentiem lielāks nekā CRT: mēs palielinām zaļās krāsas dziļumu, ko var attēlot ekrānos, un zili zaļās krāsas dziļumu utt. cetera. Tā patiesībā ir citāda krāsa, nekā to var redzēt LCD, OLED vai CRT.

Iespējams, kvantu punktu gaismas diodes (QD-LED) aizraujošākais ir tas, ka tie patērē daudz mazāk enerģijas nekā LCD. LCD displejos fona apgaismojums izgaismo katru ekrāna pikseļu. Tumšie pikseļi vienkārši bloķē šo gaismu, tādējādi izšķērdējot enerģiju. Daļēji tāpēc, ka kvantu punkti izstaro gaismu, nevis to filtrē, QD-LED displejs varētu izmantot vienu 30 daļu no LCD jaudas.

Pēc MIT eksperta OLED displeju jomā Vladimira Buloviča teiktā, ir vēl viens ieguvums, ja nav fona apgaismojuma. Tā kā LCD ekrānos tumšie pikseļi pilnībā neaizsprosto gaismu, Bulovičs saka, ka melnie pikseļi LCD ekrānos patiešām ir tikai tumši pelēki. No otras puses, ar kvantu punktiem melnie pikseļi neizstaro gaismu. Viņš saka, ka tas, kas padara attēlu kraukšķīgu un patiešām uzkrītošu, ir tas, ka melnais ir patiešām, ļoti tumšs.

Biķeri ar šo kvēlojošo zaļo materiālu
Ideja izmantot kvantu punktus displejos nav jauna. Deviņdesmito gadu sākumā, kad ķīmiķi, piemēram, Moungi Bawendi, tagad MIT ķīmijas profesors un QD Vision zinātniskais padomnieks, pilnveidoja paņēmienus precīzu, vienotu kvantu punktu veidošanai, daži mēģināja izveidot QD-LED, bet ražoja tikai blāvas, neefektīvas ierīces. kam bija nepieciešami aptuveni simts tūkstoši elektronu, lai pierunātu kvantu punktus, lai emitētu vienu fotonu. Turpretim Coe-Sullivan QD-LED ir nepieciešami tikai aptuveni 50 elektroni uz vienu fotonu.

Lai sasniegtu šo progresu, bija nepieciešams, lai īstajā laikā sanāktu kopā pareizie cilvēki. Tas notika 2000. gadā, kad Coe-Salivan ieradās MIT kā maģistrants un satika Bawendi un pavisam jaunu MIT elektroinženieru profesoru, kurš bija ieradies dažas nedēļas iepriekš, Vladimiru Buloviču.

Tieši QD Vision laboratorijas durvju iekšpusē ir kolbu rinda, kurā ir burbuļojošs sarkans šķidrums — nesen izveidojušos kvantu punktu šķīdums. Sadarbība, kuras rezultātā tika izveidots pirmais efektīvais QD-LED displejs, sākās pēc tam, kad Bulovičs, apmeklējot MIT, uzdūra līdzīgu ainu viena no Bawendi līdzstrādnieku laboratorijā.

Bulovičs stāsta, ka pirms MIT sastapās ar šo kvēlojošo zaļo materiālu vārglāzēm, viņš nekad nebija dzirdējis par kvantu punktiem. Coe-Salivan aizguva Buloviča zināšanas par OLED izgatavošanas trikiem un Bawendi kvantu punktu zināšanas, kā arī piesaistīja kolēģus Džonatanu Stekelu un Vingu Keungu Vū.

Tomēr pat ar visām šīm zināšanām izrāviens, kas ļāva izmantot ierīci, notika daļēji nejauši. Pētnieki bija samaisījuši kvantu punktus organisko molekulu šķīdumā un izklājuši maisījumu plānā plēvē, izmantojot procesu, ko sauc par spin-casting, cerot, ka kvantu punkti vienmērīgi izkliedēsies pa plēvi. Kā izrādījās, kvantu punkti pacēlās uz plēves virsmu un salikās sakārtotā, viendabīgā slānī, kura biezums bija tikai viens punkts, un šis izkārtojums izrādījās efektīvāks par to, ko bija iecerējuši pētnieki.

Šis kvantu punktu slānis kļuva par daudzslāņu vienkrāsu QD-LED kodolu, kas iestiprināts starp elektrodiem un lādiņa transportēšanas slāņiem. Koe-Salivans kopā ar Buloviču un Gregu Moelleru, biznesa attīstības direktoru, 2004. gadā nodibināja QD Vision, lai pārietu no šīs vienkāršās ierīces uz pilnkrāsu displeju, ko var izdevīgi ražot.

Galvenais solis bija pikseļu masīvu sakārtošana. QD Vision Koe-Salivans norāda uz stikla priekšējo skapi, kas ir rūpīgi nobloķēts, lai paslēptu daļu no patentētā procesa kvantu punktu sadalīšanai mainīgajos trīskrāsu taisnstūra režģos, kas nepieciešami darba displejam. Jau tehnika, kurai, pēc Ko-Salivana domām, vajadzētu radīt salīdzinoši lētu ražošanu, ir radījusi modeļus, kuru pikseļi ir mazāki par tiem, kas raksturīgi pašreizējiem displejiem.

Koe-Salivans saka, ka QD Vision vajadzētu būt iespējai aizņemties no OLED tehnoloģijas vienu galveno displeju komponentu — aizmugurējo plakni, kas kontrolē pikseļus. Tagad uzņēmums koncentrējas uz savas ierīces efektivitātes uzlabošanu, kas, lai arī konkurē ar mobilo tālruņu displejiem, tomēr varētu tikt uzlabota.

Kopumā Coe-Salivan saka, ka viņš sagaida, ka paies aptuveni četri gadi, pirms uzņēmums parādīs savu pirmo komerciālo produktu - iespējams, nelielu mobilā tālruņa displeju. Bet viņš saka, ka krāsainos attēlus būs vērts gaidīt.

Mājas lapas attēlu sniedza Porter Gifford.

paslēpties