Displaytechnik Wie die Quantenpunkte für bessere Displays sorgen können

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Quantenpunkte sorgen in Displays für bessere Farben. Entdeckt wurden sie bereits 1980. Ab 2013 wurden Quantenpunkte on Edge eingeführt. Die Technik entwickelt sich weiter. Quantenpunkt-Farbkonverter kommen in OLEDs und Mikro-LED-Displays vor. Künftig sollen Quantenpunkte die dargestellte Qualität weiter verbessern.

Der weltweite Markt für Quantenpunkt-Materialien (QD) wird bis 2034 voraussichtlich 550 Mio. US-Dollar erreichen. Doch die bemerkenswerte Zahl kratzt nur an der Oberfläche der potenziellen Größenordnung, die der Markt für die entsprechenden Produkte erreichen wird, insbesondere in einem der potenziellen Anwendungsmärkte von QD: Displays.

Die Quantenpunkte wurden erstmals 1980 entdeckt. Es handelt sich um Halbleiter-Nanokristalle mit 2 bis 10 nm und in der Größe Größe abstimmbaren Eigenschaften. Aufgrund ihrer nanoskaligen Abmessungen weisen sie Quanteneinschränkungseffekte auf. Das führt zu besonderen optischen und elektrischen Eigenschaften. Sowohl die photolumineszierenden als auch die elektrolumineszierenden Eigenschaften von Quantenpunkt-Materialien können für Display-Anwendungen eingesetzt werden, wobei sie in unterschiedlichem Maße kommerziell nutzbar sind.

Quantenpunkt-Verstärkungsfolien seit 2013

Die Einführung von „QD on Edge“ erschien zwischen 2013 und 2016, wobei die QDs zwischen der LED-Reihe und dem LGP platziert wurden. Diese Lösung ist aus einigen Gründen veraltet, einschließlich der Einschränkung, dass sie nur für kantenbeleuchtete Displays (Edge) verwendet werden kann, eine Änderung der Rücklichteinheit erfordert und daher schwer zu skalieren ist.

Darüber hinaus hat sich QD Vision, einer der Hauptakteure, aus dem Geschäft zurückgezogen. Quantenpunkt-Verstärkungsfolien (QDEF) wurden 2013 auf den Markt gebracht und sind heute noch das vorherrschende QD-Produkt mit den Vorteilen, dass sie sowohl für kantenbeleuchtete als auch für direkt beleuchtete Displays geeignet sind, dass sie sich leicht in bestehende Display-Herstellungsprozesse integrieren lassen, dass sie eine niedrigere Temperatur und einen geringeren Lichtstrom benötigen. QDEF wurde untersucht, um barrierefreie und augensichere Versionen im Jahr 2021 und 2023 in das Portfolio aufzunehmen.

Verglichen mit dem Erfolg von QDEF war die Idee von Quantenpunkt auf Glas (QDOG) nicht erfolgreich. Die Kombination aus Glas-Lichtleiterplatte (LGP) und QDEF sollte ein dünneres und einfacheres Design ermöglichen. Aufgrund des höheren Endpreises, der Beschränkung auf kantenbeleuchtete Displays mit Glas-LGP und des erforderlichen internen Know-hows für die Handhabung des Glases wurden sie jedoch wieder verworfen und finden nur noch in Nischenanwendungen Anwendung. QD-Farbkonverter (QDCC) können sowohl bei OLED- als auch bei Mikro-LED-Displays eingesetzt werden, wobei erstere bereits 2022 auf den Markt kommen. Andere aufkommende Anwendungen sind QD on Chip, bei denen die QDs direkt in das LED-Gehäuse auf dem Chip eingebracht werden, sowie QLED-Displays, bei denen QDs als emittierende Pixel verwendet werden.

Volle Farbe mit verbesserter Farbskala

Die sich abzeichnenden Ansätze werden die Display-Industrie revolutionieren und gleichzeitig lukrative Geschäftsmöglichkeiten in einem expandierenden Markt eröffnen. Bei der QDCC-Implementierung zum Beispiel werden die QDs nicht in einer Folie über dem LGP platziert, sondern sie fungieren als Farbkonverter, wie unten dargestellt. Sie bieten klare Vorteile, wie volle Farbe mit verbesserter Farbskala, hohe Helligkeit und größere Betrachtungswinkel im Vergleich zu weißen OLED. QDCCs für OLEDs und Mikro-LEDs (μLEDs) oder On-Chip-Typen gewinnen an Dynamik, was durch die Weiterentwicklung von Materialien und die Verbesserung von Herstellungstechniken begünstigt wird, und könnten schließlich den Filmtyp übertreffen.

Darüber hinaus erkennt diese Analyse QDs als das ultimative Emissionsmaterial für Displays an und verfolgt Verbesserungen der Effizienz und Lebensdauer, während sie sich mit den anhaltenden Herausforderungen in Bezug auf Leistung, Lebensdauer, Abscheidung/Musterung und Bauelementdesign befasst.

Da QDs in der Lage sind, einen besonderen Mehrwert zu bieten, werden sie in einer zunehmenden Zahl von Displays mit verschiedenen Formaten eingesetzt. Derzeit werden QD-haltige Displays in der Regel als Premium-Displays vermarktet, wenn sie mit LCDs kombiniert werden, um die Farbskala zu erweitern, in fast allen Displays mit Mini-LED-Hintergrundbeleuchtung erscheinen und in OLED-Displays eingesetzt werden, um bessere Farben und eine höhere Leuchtdichte ohne Größenbeschränkung zu bieten.

Während sich diese bestehenden Anwendungen weiterentwickeln und ihren Platz auf dem Display-Markt festigen, sorgt die Vorfreude auf neue Produkte am Horizont für Optimismus. Mit jedem Technologiesprung definieren die QDs die Grenzen des Erreichbaren in Bezug auf visuelle Qualität und Energieeffizienz neu. Dies wiederum treibt den Markt voran und verspricht einen beträchtlichen Anstieg des Marktwerts, da QD-fähige Produkte die Zukunft der Displaytechnologie weiterhin prägen werden.

* Dr. Xiaoxi He ist Forschungsdirektor bei IDTechEx.

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