Ein taiwanesisches Forscherteam hat ein neues Quantum Dot Material entwickelt, dass Produktionskosten senken und bis zu 90% des vom Menschen wahrnehmbaren Farbraum abdecken soll.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Hsueh-Shih (Sean) Chen von der National Tsing Hua University hat kürzlich bekannt gegeben, dass sie ein neues Quantum Dot Material entwickelt haben, das stabiler ist und realistischere Farben liefert. Die Hauptbeschränkungen der aktuellen Quantum Dot Materialen für Displays bestehen darin, dass sie instabil sind und leicht beschädigt werden können. Das Team hat dies korrigiert, indem es die Kristallfacetten jedes Quantum Dots mit einem ungefähr 1 Nanometer dicken „Schild“ umschließt. Das neue Material hat eine breite Palette von Anwendungen, einschließlich Displays die in Fernsehgeräten, Computern, Smartphones und Kameras Verwendung finden können.
Erste Displays mit neuem QD-Material bereits 2020
Mit Unterstützung von NTHU hat das Team bereits Patente für das neue Material angemeldet und die HsinLight Inc. gegründet, um Produkte mit dem neuen Material in einem kommerziellen Maßstab produzieren zu können. Es wird erwartet, dass die ersten Quantum Dot Displays im Jahr 2020 in Produktion gehen.
Die meisten derzeit auf dem Markt befindlichen Displays sind Flüssigkristalldisplays (LCD), die eine Farbabstufung und -sättigung aufweisen und nur etwa ein Drittel der für das menschliche Auge sichtbaren Farben darstellen können. Und selbst sogenannte Retina Displays mit OLED schaffen gerade einmal Hälfte. Mit neuem QD-Material (QLED TV) ausgestattete Displays sollen dagegen fast 90% der für das menschliche Auge sichtbaren Farben abbilden können.
Quantum Dots sind anfällig für Wasser und Sauerstoff
Es sind jedoch noch einige Herausforderungen zu bewältigen, bevor Quantum-Dots in großem Umfang eingesetzt werden. Chen erklärte, dass Quantenpunkte kugelförmige Kristalle von etwa drei Nanometern Größe sind und leicht durch Wasser und sauerstoffhaltige Moleküle beschädigt werden können, was ihre Leuchtkraft verringert. Gegenwärtig „umgehen“ große Hersteller wie Samsung dieses Problem, indem sie die Quantenpunkte in eine Schutzfilmschicht legen. Dies ist jedoch nicht kosteneffektiv und verliert leicht die Schutzfunktion, wenn ein kleines Loch vorhanden ist.
Inspiriert von dem Schild, das der Comic-Superheld Captain America in der Avengers-Serie verwendet, kam Chen auf die Idee, jedem Quantenpunkt sein eigenes Schild mit einer Größe von etwa einem Nanometer zu geben. Damit lassen sich Wasser und Oxidation wirksam „abwehren“ und somit die Materialstabilität und die Lebensdauer des Displays erhöhen.
Neues QD-Material kann Produktionskosten senken
In den letzten zwei Jahren haben mehrere Unternehmen begonnen, Fernseher mit Quantum Dot Technologie zu verkaufen. Aufgrund der Fragilität des QD-Materials sind sie jedoch schwer in Massenproduktion herzustellen und der Preis ist relativ hoch. Die Verwendung von Chens einzigartiger Schildtechnologie zum Schutz der Quantenpunkte reduziert jedoch die Produktionskosten erheblich!
Ein typischer 55-Zoll-QLED-TV besteht aus mehr als 100 Millionen Billionen (10 bis 20 Potenzen) Quanten-Kristallen, und Chens Forscherteam hat eine Technik entwickelt, mit der die Größe jedes Quantenpunkts genau gesteuert werden kann, sodass sich jeder Quantum Dot darin um nicht mehr als 0,5 Nanometer in der Größe unterscheidet. Durch die genaue Steuerung der Größe der Quantenpunkte und Schilde können sie Blau, Grün, Gelb, Orange, Rot, Infrarot und andere Farben präzise emittieren.
Wir sind gespannt, welche Unternehmen von dem neuen QD-Material gebrauch machen. Die in Entwicklung befindlichen QD-OLED-Fernseher von Samsung würden mit der präzisen Farbdarstellung sicherlich eine ganz gute Figur machen. Auch alltägliche Displays für Smartphones und Laptops könnten ebenfalls davon profitieren – vor allem da keine zusätzlichen Schutzschichten mehr für die Quantum Dots benötigt werden.
