Créer des écrans économes en énergie grâce à la technologie des points quantiques bleus

Les dispositifs d’affichage basés sur des points quantiques ont promis une efficacité énergétique, une luminosité et une pureté des couleurs supérieures à celles des générations d’écrans précédentes

Les points quantiques sont des cristaux nanométriques capables d’émettre de la lumière de différentes couleurs.
Parmi les trois couleurs généralement utilisées et requises pour les affichages d’images en couleur – rouge, vert et bleu – le bleu s’est avéré difficile à produire.

Les points quantiques sont des cristaux nanométriques capables d’émettre de la lumière de différentes couleurs. Une nouvelle méthode basée sur des structures chimiques auto-organisatrices offre une solution, et une technique d’imagerie de pointe pour visualiser ces nouveaux points quantiques bleus s’est avérée essentielle à leur création et à leur analyse.

L’avenir des pixels et des écrans

Les pixels peuvent apparaître presque n’importe quelle couleur, mais ils ne sont pas le plus petit élément sur votre écran ; ils sont généralement constitués de sous-pixels rouges, verts et bleus. L’intensité variable de ces sous-pixels donne l’apparence d’une seule couleur parmi une palette de milliards.

Mais le prochain grand saut sera probablement ce que l’on appelle les diodes électroluminescentes à points quantiques, ou QD-LED.

Les écrans basés sur les QD-LED existent déjà, mais la technologie est encore en cours de maturation et les options actuelles présentent certains inconvénients, notamment en ce qui concerne les sous-pixels bleus qu’ils contiennent. Des trois couleurs primaires, les sous-pixels bleus sont les plus importants.

Grâce à un processus de conversion vers le bas, la lumière bleue a la capacité de générer de la lumière verte et rouge. Pour cette raison, les points quantiques bleus nécessitent des paramètres physiques contrôlés – plus que d’autres. Cela signifie souvent que les points quantiques bleus sont très complexes et coûteux à produire, et que leur qualité est un facteur critique dans tout affichage.

Mais maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par le département de chimie de l’Université de Tokyo a une solution.

Des molécules contrôlées avec précision sont essentielles

« Les stratégies de conception précédentes pour les points quantiques bleus étaient très descendantes, prenant des substances chimiques relativement volumineuses et les soumettant à une série de processus pour les affiner en quelque chose qui fonctionnait », a déclaré le professeur Eiichi Nakamura.

« Notre stratégie est ascendante. Nous nous sommes appuyés sur les connaissances de notre équipe en matière de chimie auto-organisatrice pour contrôler avec précision les molécules jusqu’à ce qu’elles forment les structures souhaitées. Pensez-y comme si vous construisiez une maison en briques plutôt que d’en tailler une en pierre. C’est beaucoup plus facile d’être précis, de concevoir comme vous le souhaitez, et c’est aussi plus efficace et plus rentable.

Il est beaucoup plus facile d’être précis, de concevoir comme vous le souhaitez, et c’est aussi plus efficace et plus rentable

La composition chimique unique du point de l’équipe, un mélange hybride de composés organiques et inorganiques, permet au point quantique bleu de produire une lumière bleue presque parfaite lorsqu’il est exposé à la lumière ultraviolette. Selon la norme internationale de mesure de la précision des couleurs, l’équipe a créé une nuance de bleu presque parfaite connue sous le nom de BT.2020.

«Étonnamment, l’un de nos plus grands défis a été de découvrir que l’acide malique était un élément clé de notre puzzle chimique. Il a fallu plus d’un an pour essayer méthodiquement différentes choses pour le trouver », a déclaré Nakamura. « Peut-être moins surprenant est que notre autre défi principal était de déterminer la structure de notre point quantique bleu. À 2,4 nanomètres, 190 fois plus petite que la longueur d’onde de la lumière bleue que nous avons cherché à créer avec elle, la structure d’un point quantique ne peut pas être imagée par des moyens conventionnels.

Malheureusement, le point quantique bleu a également une durée de vie assez courte, bien que cela était attendu, et l’équipe vise maintenant à améliorer sa stabilité à l’aide d’une collaboration industrielle.