Дисплеи с квантовыми точками (QD) весьма экономичны, обеспечивают высокую яркость и качественную цветопередачу. Для создания полноцветного изображения требуется возможность отображения красного, зелёного и синего цветов, но с последним возникает больше всего проблем. Впрочем, новый метод, разработанный Токийским университетом, поможет в развитии энергоэффективных дисплеев с качественным синим цветом.
Источник изображения: Samsung
Любой пользователь при желании может разглядеть пиксели на дисплее. Тем не менее, они не являются наименьшими элементами изображения — каждый состоит минимум из трёх субпикселей — красного, зелёного и синего. Разная интенсивность свечения этих субпикселей и позволяет отображать миллиарды оттенков цветов. Технология создания субпикселей эволюционировала со времён появления цветного телевидения, теперь производителям доступны её многочисленные варианты. Одним из наиболее передовых являются LED-элементы с квантовыми точками — QD-LED.
Дисплеи на основе этой технологии уже существуют, но технология ещё не может считаться достаточно зрелой, особенно в части производства качественных синих субпикселей, которые являются самыми важными и основной тройки, поскольку именно синий свет используется для формирования ещё и зелёного. Из-за этого крайне важно, чтобы физические параметры синих квантовых точек можно было бы точно контролировать.
В результате синие элементы дороги в производстве и имеют довольно сложную структуру, а их качество является критическим фактором для любого дисплея, выполненного по соответствующей технологии. Впрочем, в Токийском университете, похоже, появилось решение. По словам возглавляющего проект профессора Эйити Накамуры (Eiichi Nakamura), предыдущие технологии сильно отличались — для производства синих субпикселей требовалось довольно большое количество химических веществ, которые должны были быть обработаны в ходе серии процессов для того, чтобы получился рабочий материал.
Новая стратегия предусматривает использование командой учёных «знания самоорганизующейся химии для точного контроля молекул до того, как те сформируют необходимые структуры». Накамура предложил думать об этом, как о строительстве здания из кирпичей вместо того, чтобы вырезать его из камня — можно действовать намного точнее, конструировать так, как хочется, причём процесс намного эффективнее и менее затратен.
Особенным процесс делает использование ультрафиолетовой подсветки — разработанные в Токио квантовые точки под её воздействием генерируют почти эталонный синий цвет в соответствии с международным стандартом BT.2020. Это возможно благодаря уникальному химическому составу квантовых точек, использующих гибридную смесь органических и неорганических компонентов, включая перовскит свинца, яблочную кислоту и олеиламин, причём только «самоорганизация» позволяет формироваться субпикселям необходимой формы. По словам учёных, труднее всего было выяснить, что именно яблочная кислота играет ключевую роль в этом «химическом пазле» — до этого пришлось пытаться использовать самые разные компоненты.
В числе задач по формированию структуры синих субпикселей вошла и необходимость отслеживания их формы — элементы размером 2,4 нм, в 190 раз меньше, чем длина волны, которую они должны испускать, не могут быть рассмотрены с помощью обычных микроскопов. Для этого пришлось использовать созданный командой инструмент SMART-EM для «кинематографической химии».
Фактически новый инструментарий представляет собой доработанный вариант электронного микроскопа, оптимизированный для съёмки видео, что позволяет отслеживать динамику — синяя квантовая точка «весьма динамична», поэтому одного снимка будет недостаточно. К сожалению для учёных и производителей, синие субпиксели неспособны долго существовать. Теперь в задачи исследователей входит их стабилизация при поддержке участников индустрии, выпускающей мониторы, телевизоры и другую электронику.
