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Quantum Dot LEDs (QLEDs) – Quantensprung oder Marketingquatsch : Ausgabe 08/2017, 10.05.2017

Ein Quäntchen mehr für das Display?

LED, OLED und QLED: Nicht immer sind Licht emittierende Dioden drin, wo LED drauf steht. Q bedeutet Quantum Dots und die physikalische Möglichkeit, eingespeiste Energie in eine ganz spezielle Wellenlänge (Lichtfarbe) umzuwandeln. Der Name nutzt zwar die Popularität von LEDs und OLEDs, allerdings steht hinter der neuen Technologie mehr als ein Marketinggag. Richtig angewendet, ist sie sogar richtig clever.

Autor: Klaus Wammes, Wammes & Partner GmbH, Karlheinz Blankenbach, Deutsches Flachdisplay-Forum e. V.

Bilder: zvg

Quantum Dots (QD) sind sehr kleine Partikel. Sie funktionieren nach den Gesetzen der Quantenphysik. Für Displays heisst das ganz grob, dass man sie als emissive Pixel wie (O)LEDs und in Verbindung mit LEDs als neue Colorfilter für LCDs einsetzen kann. In beiden Fällen erreicht man einen grösseren Farbraum als mit normalen LCDs und einen geringen Energieverbrauch. Da die Technik noch jung ist, liegt die Lernkurve derzeit noch oben und lässt somit noch genug Raum für Optimierung in der Anwendung.

Bessere Farbwiedergabe

Quantum Dots nehmen eine bestimmte Sorte Energie auf, transformieren sie und geben sie als eine andere wieder ab. Von Elektronen nach Photonen wird Energie auf diese Weise zu Licht im sichtbaren Bereich. Bei gleicher chemischer Zusammensetzung und gleicher Energie, die zur Aufnahme bereitgestellt wird, geben Quanten Dots die Energie abhängig von ihrer Grösse unterschiedlich weiter. Dabei gehen sie nach dem Prinzip vor: je dicker, umso langwelliger. Farbdisplays bestehen üblicherweise aus roten, grünen und blauen Subpixeln. Im Falle von Quantum Dots weisen diese drei Grundfarben nun ein relativ schmalbandiges Spektrum auf, was in Summe dann die Bildwiedergabe in einen grösseren Farbraum wie REC 2020 ermöglicht. Ein Beispiel sind natürlichere Hauttöne als mit heutigen Standard-LCD-Fernsehern.

Dies gilt für beide technischen Umsetzungen mit Quantum Dots. Mittels einer Licht emittierenden Schicht aus Quantum Dots können AMOLED-ähnliche Displays aufgebaut werden, jedoch ohne die Nachteile der organischen Materialien wie geringe Lebensdauer und hohe Kosten. Diese Technik befindet sich derzeit im Forschungs- und Prototypenstadium. Displays mit QD-Materialien für LED Backlight für LCDs sind bereits heute als Massenprodukte im Premium-Consumer-Markt erhältlich. Auch hier haben QDs noch weiteres Innovationspotenzial – nämlich wenn diese in Farbfiltern eingesetzt werden.

Grosses Potenzial

Der Ansatz ist theoretisch sehr vielversprechend, jedoch muss dann der Farbfilter «oberhalb» des Front-Polarizers angebracht werden. Dies ist dann genau umgekehrt wie die seit Jahrzehnten bewährte Technik. Technisch ist ein In-Cell Polarizer möglich, ob sich diese Art der Quantum Dot-LCDs jedoch auch kostenbewusst fertigen lässt, kann aus heutiger Sicht nur mit einem Fragezeichen beantwortet werden. Gleichzeitig sind die effizientesten heute bekannten Quantum Dots nicht immer auch auf der «grünen» Seite des Lebens und enthalten häufig zum Beispiel Cadmium und ähnliche Schwermetalle. Hier gibt es aber zahlreiche technologische Ansätze, Quantum Dots umweltfreundlicher zu entwerfen. In Summe haben Quantum Dots aber ein grosses Zukunftspotenzial. 

Infoservice

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