Als lcd-tv's de komende jaren veel kleurrijker en energiezuiniger worden, het zal waarschijnlijk te danken zijn aan MIT spin-out QD Vision, een pionier op het gebied van quantum-dot televisieschermen.

Quantum dots zijn lichtemitterende halfgeleider nanokristallen die kunnen worden afgestemd door hun grootte te veranderen, nanometer voor nanometer - om alle kleuren over het zichtbare spectrum uit te stralen.

Door deze punten af ​​te stemmen op rood en groen, en een blauwe achtergrondverlichting gebruiken om ze van energie te voorzien, QD Vision heeft een optische component ontwikkeld die het kleurengamma voor lcd-televisies met ongeveer 50 procent kan vergroten, en de energie-efficiëntie met ongeveer 20 procent verhogen.

Afgelopen juni, Sony gebruikte het product van QD Vision, genaamd Kleur IQ, in miljoenen van zijn Bravia "Triluminos" televisies, markeert het allereerste commerciële quantum-dot-display. In september, De Chinese elektronicafabrikant TCL begon Color IQ te implementeren in bepaalde modellen.

Deze zijn momenteel alleen beschikbaar in China, "omdat er veel groei voor de tv-markt is, " zegt Seth Coe-Sullivan PhD '05, mede-oprichter en chief technology officer van QD Vision, die de technologie mede uitvond aan het MIT. Maar binnen een paar maanden hij zegt, deze displays worden "uitgerold naar de rest van de wereld".

De lamp vervangen

Bij conventionele lcd-tv's, pixels worden verlicht door een witte LED-achtergrondverlichting die door blauwe, rood, en groene filters om de kleuren op het scherm te produceren.

Maar dit vereist eigenlijk fosforen om een ​​blauw licht in wit om te zetten; vanwege dit proces, veel licht gaat verloren, en beeldschermen bereiken slechts ongeveer 70 tot 80 procent van het kleurengamma van de National Television Standard Committee. Fabrikanten kunnen de kleur mogelijk een boost geven door meer LED's op te nemen, maar dit kost meer en vereist meer energie om te draaien.

Color IQ is een dunne glazen buis, gevuld met kwantumstippen afgestemd op rood en groen, dat wordt geïmplementeerd tijdens het syntheseproces. Fabrikanten gebruiken een blauwe LED in de achtergrondverlichting, maar zonder de noodzaak van conversiefosforen. Als blauw licht door de Color IQ-buis gaat, wat licht schijnt door als puur blauw licht, terwijl een deel wordt geabsorbeerd en opnieuw uitgezonden door de stippen als puur rood en puur groen.

Met meer licht dat door de pixels schijnt, Lcd-tv's die zijn uitgerust met Color IQ, produceren 100 procent van het kleurengamma, met een grotere energie-efficiëntie dan welke andere technologie dan ook.

"De waardepropositie is dat je de weergave niet verandert, het enige wat je doet is de gloeilamp vervangen, en toch ziet het hele scherm er veel beter uit. De kleuren zijn veel levendiger - bekend als veel verzadigder - waardoor u een veel geloofwaardiger beeld kunt genereren, " zegt QD Vision mede-oprichter en wetenschappelijk adviseur Vladimir Bulovic, de Fariborz Maseeh-leerstoel in Emerging Technology aan het MIT, die ook mede-leider is van het MIT Innovation Initiative.

Groen van "wieg tot graf"

Hoewel QD Vision ernaar streeft consumenten meer kleurverzadigde schermen te bieden, Color IQ heeft ook een positieve impact op het milieu, waarmee het bedrijf in oktober de Presidential Green Chemistry Challenge Award van de U.S. Environmental Protection Agency opleverde.

Bij de ontwikkeling van de Color IQ, die fosfor in beeldschermen vervangt, ontwikkelde het bedrijf een veel groenere synthese, volgens de EPA. Deze synthese omvat het vervangen van alkylfosfine-oplosmiddelen door koolwaterstoffen met lange keten, die minder gevaarlijk zijn, en het vervangen van bouwstenen van cadmium en zink door minder gevaarlijke materialen.

Dit elimineert 40, 000 gallons giftige oplosmiddelen en 100 kilogram giftig cadmiumafval in de Amerikaanse productie per jaar. Het gebruik van de componenten in 20 miljoen tv's zal naar verwachting wereldwijd 600 miljoen kilowattuur elektriciteit per jaar besparen - genoeg elektriciteit om 50, 000 gemiddelde huizen in de VS.

"We hebben kunnen laten zien, wieg tot graf, van de materialen die we gebruiken tot hoe we het maken tot hoe het tot rust wordt gebracht, dat er een milieuvoordeel is, ' zegt Coe-Sullivan.

andere technologieën, zogenaamde organische light-emitting diode (OLED) displays, gebruik een organische verbinding om meer dan 100 procent van het kleurengamma te bereiken, maar ze zijn erg duur om te produceren. Lcd-tv's gemaakt met Color IQ zijn net zo kleurrijk, maar zijn gemaakt voor een paar honderd dollar minder en werken efficiënter, zegt Coe-Sullivan.

Verlichting voor displays, en terug

De technologie van QD Vision begon meer dan tien jaar geleden aan het MIT. Coe Sullivan, vervolgens een PhD-student in elektrotechniek en informatica, werkte met Bulovic en studenten van Moungi Bawendi, de Lester Wolfe hoogleraar scheikunde, over het implementeren van kwantumdots in elektronische apparaten.

In een studie gefinancierd door MIT's Deshpande Center for Technological Innovation, Coe Sullivan, QD Vision mede-oprichter Jonathan Steckel PhD '06, en anderen ontwikkelden een baanbrekende techniek voor het produceren van quantum-dot-LED's (QLED's). Om dit te doen, ze hebben een laag kwantumstippen ingeklemd, een paar nanometer dik, tussen twee organische dunne films. Wanneer elektrisch geladen, de stippen verlichtten een gloeilamp 25 keer efficiënter dan traditionele apparaten.

Het resulterende papier, gepubliceerd in Natuur in 2002, werd een mijlpaal op het gebied van kwantumdot-apparaten. "Al snel belden durfkapitalisten Vladimir, met de vraag of we een bedrijf uit de grond zouden stampen, ' zegt Coe-Sullivan.

Coe-Sullivan begon te spelen met het idee om een ​​bedrijf te beginnen. Vervolgens, een toevallige ontmoeting op een cocktailparty in het Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship - met een voormalige klasgenoot, Mede-oprichter van QD Vision, Greg Moeller MBA '02, versnelde de zaken. Vroeg in de avond, de twee begonnen de QLED-verbeteringen van Coe-Sullivan te bespreken; ze bevonden zich al snel de hele nacht in een lab in Gebouw 13, het uitwerken van een bedrijfsstrategie.

Naar aanleiding van dat gesprek, Coe-Sullivan schreef zich in voor 15.390 (New Ventures) om een ​​bedrijfsmodel verder te ontwikkelen. "Dat heeft geleid tot de meer rigoureuze vorming van een verkoop- en marketingplan, en productcreatie, "zegt hij. In 2004, Coe-Sullivan, Bulovic, Moeller, Stekel, en mentor Joe Caruso lanceerden QD Vision.

In 2010, het bedrijf lanceerde zijn eerste product, een QD-lamp, met partner Nexxus Lighting. Echter, beseffen dat deze gloeilamp van $ 100 binnenkort voor $ 10 moet worden verkocht om concurrerend te blijven, QD Vision zag dat het een nieuwe markt nodig had:quantum-dot displays. "Zo'n overgang maken [van verlichting naar displays] test de zenuwen van de betrokkenen, van boven naar beneden, " zegt Coe-Sullivan. "Het verhaal van QD Vision is een van de vele... spannende momenten, en dat was er een van."

Alle middelen bundelen in displays, het bedrijf trok uiteindelijk de aandacht van Sony, en kwam vorig jaar als eerste op de markt met een quantum-dot-display. Vandaag, QD Vision blijft een van de slechts twee bedrijven die hun producten op de markt hebben zien komen.

Nutsvoorzieningen, met een sterke stijging van het commerciële gebruik, quantum-dot-technologieën zijn gepositioneerd om door te dringen in de display-industrie, zegt Coe-Sullivan. Samen met Color IQ-aangedreven lcd-tv's, Amazon bracht vorig jaar een quantum-dot Kindle uit, en Asus heeft een quantum-dot-notebook. "En er zit niets tussen dat kwantumstippen niet kunnen adresseren, " hij zegt.

In de toekomst, Coe-Sullivan voegt toe, QD Vision gaat misschien zelfs terug en gaat zijn eerste uitdaging aan:QD-lampen. "De markt is behoorlijk gestabiliseerd, "zegt hij. "Ergens langs de lijn, we denken dat er een toepassing en waardevoorstel is voor quantum-dot-verlichting."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.