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Quanten-Displays

Mit neuartigen Materialien lassen sich heute verwendete Bildschirmtechniken drastisch verbessern und völlig neue Displays bauen

TV-Hersteller wie Samsung und LG befinden sich in einem ständigen Wettstreit um das beste Display. Auf der CES 2015 stellten die beiden Konzerne UHD-TVs vor, die mit der sogenannten Quantenpunkt- Technik funktionieren. Damit lässt sich nicht nur die Farbpalette von Füssigkristallbildschirmen (LCDs) erweitern, sondern auch die Farbsättigung verbessern. Quantenpunkte sind Nanokristalle, die aus sogenannten Verbindungshalbleitern wie Indium-Gallium- Arsen bestehen. Abhängig von ihrer Größe sind sie in der Lage, Licht in genau definierbaren Wellenlängen abzugeben (siehe Abbildung rechts). Da sich die Größe von Quantenpunkten im Herstellungsprozess präzise festlegen lässt, können auch die durch sie erzeugten Farben sehr genau bestimmt werden. Wird nun in einem LCD eine transparente Folie mit Billionen (nein, das ist kein Übersetzungsfehler!) von roten und grünen Quantenpunkten vor einem blauen LED-Backlight angebracht, so entsteht weißes Licht, in dem alle drei RGB-Farbanteile mit derselben hohen Qualität vorhanden sind. Bei bisherigen weißen LED-Backlights fallen die Rot- und Grün-Anteile schwächer aus als der Blau-Anteil. Quantenpunkte gleichen dieses Ungleichgewicht in LCDs mit blauem LED-Backlight aus, was zu einer höheren Farbechtheit der Displays führt. Die feine Justierbarkeit der Quantenpunkte über alle erdenklichen Farbtöne hinweg führt außerdem dazu, dass ein Display mehr Farben als bislang darstellen kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich Quantenpunkt-Folien kostengünstig verarbeiten lassen, da sie mühelos in die bestehenden Herstellungsprozesse von Flüssigkristalldisplays integriert werden können. Das Resultat sind Bildschirme, die über eine ähnlich gute Bildqualität wie OLED-Displays verfügen, aber nur einen Bruchteil deren Investitions- und Herstellungskosten verursachen.

Transparente LEDs aus Graphen

Eine andere auf Nanomaterialien basierende Display-Technologie steht derzeit noch ganz am Anfang – hat aber das Potenzial, völlig neue Bildschirme hervorzubringen. Forscher der Universitäten Manchester und Sheffield haben den Prototyp eines semitransparenten Displays entwickelt, in das LEDs auf Graphen-Basis integriert sind. Das Display besteht aus verschiedenen übereinandergestapelten 2D-Kristallen und hat lediglich eine Dicke von zehn bis 40 Atomen. Es ist durchsichtig und in der Lage, über seine gesamte Oberfläche hinweg Licht zu erzeugen. Herzstück des Displays ist ein sogenannter Quantentopf, den die Wissenschaftler durch Kombination verschiedener eindimensionaler Kristallstrukturen erzeugen (siehe Grafik rechts). Elektronen verhalten sich darin in einer Weise, dass sie Photonen, also Licht gezielt abstrahlen. Nach Angaben der Forscher lässt sich durch die Auswahl des innenliegenden Materials (in diesem Fall Wolfram(IV)-sulfid) die Wellenlänge der abgegebenen Photonen und damit die Farbe der LED bestimmen. Da das Display auf einem flexiblen Graphen-Substrat konstruiert wurde, ist es nicht nur durchsichtig, sondern auch biegsam und könnte theoretisch einmal am Handgelenk getragen werden.

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