Oltre gli OLED! Lo schermo a punti quantici sembra essere destinato a sostituire quello a cristalli liquidi, anche se per questo cambiamento bisognerà aspettare qualche anno. Gli schermi a punti quantici sono più luminosi, più economici e più efficienti rispetto agli schermi attuali e funzionano grazie a dei nanocristalli semiconduttori che emettono luce quando vengono esposti alla corrente o alla luce
Lo schermo di nuova generazione a punti quantici
Un nuovo schermo a punti quantici è stato realizzato dai ricercatori della Samsung Electronics, che hanno costruito un prototipo di display a colori. I punti quantici permettono allo schermo di essere più luminoso, più economico e più efficiente rispetto a quelli dei telefoni cellulari di oggi e dei lettori MP3.
Il display di quattro pollici di diagonale di Samsung è controllato utilizzando una matrice attiva, il che significa che ciascuno dei suoi colori con i punti quantici si accende e si spegne con un transistor a film sottile. I ricercatori hanno creato il prototipo su vetro e su materiale plastico flessibile, come riportato sul numero della rivista “Nature Photonics”. "Abbiamo trasformato una sfida scientifica in un vero successo tecnologico", dice Kim Jong Min, un ricercatore al Samsung Advanced Institute of Technology.
I punti quantici sono nanocristalli semiconduttori che emettono luce quando vengono esposti alla corrente o alla luce. Essi emettono diversi colori a seconda della loro dimensione e del materiale di cui sono fatti. I loro colori luminosi e puri e il basso consumo li rendono molto attraenti per i display. La maggior parte dei monitor di computer e televisori utilizza schermi a cristalli liquidi LCD che consumano molta energia. Gli schermi OLED (Organic Light-Emitting Diode) sono i display più brillanti e ad alta efficienza energetica, ma si limitano a piccoli gadget, perché sono troppo costosi per gli schermi televisivi, e i loro materiali hanno una vita limitata.
I punti quantici vs OLED
Lo schermo a punti quantici consumerebbe meno di un quinto della potenza dei monitor LCD, secondo il ricercatore di Samsung Tae-Ho Kim. Questi schermi promettono di essere più luminosi e più duraturi rispetto agli OLED. In più, potrebbero essere realizzati per meno della metà di quanto costa fare schermi LCD o OLED.
Questo potenziale ha catturato l'attenzione di grandi produttori di display oltre a Samsung. LG Display sta collaborando con il MIT QD Vision per sviluppare un display a punti quantici.
Per creare il loro prototipo, i ricercatori Samsung hanno iniziato con un rivestimento in una soluzione di punti quantici su una piastra di silicio e l’evaporazione del solvente. Poi hanno premuto delicatamente un timbro di gomma con una superficie increspata al livello dei punti quantici, l’hanno sfilato, e poi hanno premuto sul vetro o sullo strato di plastica. Questo serve a trasferire le strisce di punti quantici sul supporto.
In un display a colori, ogni pixel contiene un subpixel rosso, verde e blu. Questi colori sono combinati con varie intensità per produrre milioni di colori. Utilizzando la tecnica di stampaggio ripetuto più volte, i ricercatori possono creare un pattern ripetuto di strisce rosse, verdi e blu. Trasferiscono le strisce direttamente su un array di transistor a film sottile. I transistor sono in amorfo di ossido di afnio-indio-zinco, che forniscono una maggiore stabilità rispetto ai transistor convenzionali. Il display ha dei subpixel di circa 50 micrometri di larghezza e 100 micrometri di lunghezza. Abbastanza piccoli per l'uso negli schermi dei cellulari.
Seth Coe-Sullivan, co-fondatore e chief technology officer di QD Vision avverte, però, che ci sono ancora molti problemi tecnici da risolvere, e che gli schermi a punti quantici verranno messi sul mercato solo tra qualche anno.
Se riflettiamo attentamente tutta la nostra economia gira sulla meccanica quantistica dal laser ai led, non mi sorprendo che ora avremmo anche schermi a punti quantici.
Si è proprio vero! Anche la mia caffettiera è quantistica!
Direi che se si ignora cosa significhi quantistico è meglio evitare di esprimerne giudizzi.
Geniale!! E non solo per l’innovazione tecnologica, ma anche per “Lo schermo a punti quantici consumerebbe meno di un quinto della potenza dei monitor LCD” !!! La sfida di chi si appresta a realizzare la tecnologia del domani è proprio quella di abbattere i consumi per far si che in primo luogo la richiesta energetica globale sia minore e l’aria più pulita!
I display a punti quantici (QD-Display), anche identificati come nano cristalli di semiconduttore, sono una forma di tecnologia utilizata, come abbiamo visto, per emettere luce quando sollecitati da una corrente (elettroluminescenza)o da un’altra sorgente luminosa. Le proprietà e le performance di questi nano cristalli è determinata dalle dimensioni e dalla composizione dei materiali adoperati. In particolare, a differenza degli atomi, un punto quantico fabbricato da un dato materiale, ha l’inusuale proprietà di avere un emissione energetica che è fortemente dipendente dalle sue dimensioni. Ad esempio,l’emissione di luce del punto quantico di CdSe può essere gradualmente variata in tonalità, andando dalla regione spettrale del rosso per un diametro del punto di 5nm, fino ad arrivare alle regione spettrale del viola per un diametro del punto di 1.5nm. Insomma, al variare delle dimensioni variano le caratteristiche di emissione del punto quantico. La ragione fisica di questa stretta dipendenza delle caratteristiche dalle dimensioni è da ricercare nel cosiddetto “effetto di confinamento quantico” ed è direttamente relazionato ai livelli energetici del punto quantico. Il band gap energetico che determina l’energia di emissione luminosa è inversamente proporzionale al quadrato delle dimensioni del punto quantico. QD (Quantum Dot) grandi hanno più livelli energetici rispetto a QD più piccoli, e questa moltitudine di livelli energetici sono anche spazialmente più ammassati (schiacciati) e questa particola dislocazione dei livelli permette al QD di assorbire fotoni di piccole energia (colori più rossi). In altre parole, l’energia fotonica aumenta al decrescere delle dimensioni perché è richiesta una maggiore energia per confinare l’eccitazione del semiconduttore in un volume più piccolo.
I led basati sul principio dei punti quantici sono caratterizzati dall’avere un’emissione fotonica pura nel colore e quindi stanziata su una banda dello spettro luminoso molto stretta. La lunghezza d’onda nell’intorno della quale è centrata l’emissione fotonica è quindi facilmente regolabile variando le dimensioni del punto quantico. Grazie alla flessibilità offerta da questa tecnologia in fase di produzione, è possibile coprire tutto lo spettro luminoso del visibile, cioè tutto il range da 460nm(blue) a 650nm(red). Il costo di produzione di questi LED, come sottolineato anche nell’articolo, è quello della tecnologia OLED come anche la struttura è molto simile a quella dei led organici. Infatti, la struttura dei QD-LED differisce da quella degli OLED per avere come centri di emissione di luce i nano cristalli di CdSe. Uno strato di punti quantici di CdSe è spalmato tra due strati di materiale organico, uno trasportanti elettroni e l’altro lacune. Un campo elettrico applicato causa il movimento di elettroni e lacune nello strato di punti quantici. Qui, elettroni e lacune vengono dunque catturati e ricombinano cedendo energia sottoforma fotonica. Con questa struttura a sandwich organico-dot quantum-organico, si riesce ad ottenere uno spettro di emissione davvero molto stretto e quindi una luce altamente pura. La vera sfida, che a quanto pare Samsung ha superato eccellentemente, è quella di portare a ricombinazione elettroni e lacune in una regione molto piccola, per emettere fotoni senza per questo perdere in efficienza di emissione. Per risolvere questo problema, viene interposto uno strato emissivo tra lo strato organico trasportante elettroni e quello trasportnanti lacune.
Questo è grossomodo la fisica dei quantum dot su cui si fondano anche i display quantici di Samsung.
@Vicus Sono curioso, che cosa intendi per quantistico??
Quali potrebbero essere i problemi tecnici non risolti? XD
Io penso che fra qualche anno se gli schermi a punti quantici verranno lanciati nel mercato del futuro molto probabilmente avranno un costo superiore rispetto agli altri schermi,ma la tesi è giustificata, data l’alta efficienza e il ridotto consumo energetico
spiegazione, ti ringrazio.. hai qualche link con qualche grafico o disegno per vedere i livelli energetici o la struttura ?… i nanocristalli sono solo di cadmio-selenio o ne usano altri tipi? e come mai cadmio-selenio? 🙂
Credo proprio che siano dei televisori che hanno una grafica sorprendente, dato la possibilità di fare dei pixel così piccoli. Il problema, a quanto vedo, è che hanno un tempo di vita limitato, il che significa che dopo un anno o due, dovrei buttare il televisore perchè non funziona più?!, inoltre ho letto che i punti quantici, si illuminano sia con la corrente, ma anche con la luce, e ciò credo che interferisca molto con la corretta visualizzazione delle immagini del televisore, dato che se apro un pò la finestra questi si illuminano, correggetemi se sbaglio.
No, non sbagli…almeno sul fatto che i punti quantici siano eccitati anche dalla luce stessa…sulla durata limitata non sono informato, anche se mi sembra un pò strano…ma dovrei documentarmi per esprimere un parere…per il momento do per buona la tua informazione. Per quanto riguarrda al contrario l’eccitazione dei punti a causa dell’incidenza di una radiazione luminosa, questo è vero e quindi ci si aspetterebbe di avere colori più brillanti alla luce e meno al buio, ma forse questo non contribuirebbe ad eliminare l’effetto dei riflessi della luce circostante? Al di là di questo, per ora è solo stato proposto il risultato di aver ottenuto il primo display a punti quantici…da qui ad arrivare e realizzare schermi per televisori full hd di ultima generazione penso che la strada da percorrere sia ancora tanta…Immagino che il problema della luce incidente possa essere attenuato tramite dei layer antiriflesso o opportunamente polarizzati che permetterebbero di far uscire la luce prodotta dai punti quantici e di attenuare esageratamente la luce circostante incidente sul display…questa è una mia immaginazione di implementazione, non è detto che si opererà in qusto modo.
L’immagine dell’articolo mi manda in confusione, come può un oggetto così grande essere utilizzato per i monitor?
bhè credo prorpio che non ci mettano quelli della foto ma che li miniaturizzino 🙂
Si infatti!!!
L'economia gira sulle TLC. Prova a far cadere le comunicazioni tra Stati e vedi come non ti arriverà manco il gas per riscaldarla, la caffettiera…