Baanbrekende inkten voor schermen van de volgende generatie

Het acroniem OLED wordt best vaak gebruikt, ook al weet niet iedereen precies waar het nou voor staat. Organic Light Emitting Diode-schermen zie je vrijwel overal. Je telefoon heeft bijvoorbeeld ongetwijfeld een OLED-scherm, want een telefoonscherm moet dun en licht zijn en een uitstekende beeldkwaliteit bieden. Maar net als alle andere technologieën kent OLED zijn beperkingen. En waar beperkingen zijn, zijn slimme mensen die proberen deze te overwinnen.

Voor OLED-schermen is het grootste probleem het gebrek aan helderheid. In vergelijking met bijvoorbeeld LED is het verschil in helderheid duidelijk zichtbaar. Bij metingen komt OLED doorgaans op ongeveer 1000 nits uit (nits is de eenheid voor helderheid), maar LED kan tot acht keer hoger uitkomen. De helderheid valt dan misschien wat tegen, maar OLED biedt wel perfecte zwarttinten die genoeg contrast creëren om dit te compenseren. Over het algemeen is het een geweldige technologie waar iedereen tevreden mee is. Meestal wel tenminste.

Want helderheid is belangrijk. Het beïnvloedt de zichtbaarheid. En de kleurgetrouwheid. Op een scherm met een grotere helderheid zijn de kleuren levendiger. De beelden zijn realistischer en levensechter, en de details blijven behouden, zelfs in extreem lichte en donkere beelden. Kortom, alles wordt een stuk duidelijker. En dat is van essentieel belang als je op de eerste plaats mooie beelden wilt maken en een OLED-scherm gebruikt om foto's te maken of te filmen. Het is dus begrijpelijk dat Canon een gezonde belangstelling heeft voor deze kwestie. We werken er ook al een tijdje aan, want Canon Tokki Corporation is gespecialiseerd in OLED-productieapparatuur.

Natuurlijk zijn we ook wereldleiders op het gebied van onderzoek en ontwikkeling. We staan bijvoorbeeld al 37 jaar in de top vijf van Amerikaanse octrooiranglijsten en investeren jaarlijks tot 8% van onze omzet in onderzoek en ontwikkeling. Kortom, het creëren en verbeteren van ongelofelijke technologie zit in ons DNA. En als je deze twee factoren combineert, is het niet meer dan logisch dat Canon verantwoordelijk is voor de recente enorme ontwikkeling op het gebied van OLED-technologie. Maar om te begrijpen waarom OLED niet perfect is, hoe het is verbeterd en hoe wij het nog beter hebben gemaakt, is het nuttig om uit te leggen hoe de technologie eigenlijk werkt en waarin de volgende generatie, QD-OLED, anders is.

OLED vs QD-OLED

Je kunt deze het beste beschouwen als dunne lagen die op elkaar zijn geplaatst. Traditionele OLED maakt gebruik van een laag blauwe pixels met een coating van gele fosfor om wit licht te maken. Daar komt een kleurenfilter bovenop waarmee de bekende kleuren rood, blauw en groen (RGB) worden gemaakt. De combinaties hiervan maken alle kleuren die we nodig hebben. Dit filter is echter ook de reden waarom OLED niet zo helder is als we graag zouden willen. Fabrikanten proberen dit goed te maken door een witte pixel aan de RGB-laag toe te voegen in een poging het beeld iets helderder te maken.

Dat is echter geen ideale oplossing en daarom is er een nieuwe versie van OLED ontwikkeld, genaamd QD-OLED. De blauwe pixels blijven behouden, maar de gele fosfor is verdwenen. In plaats daarvan wordt over de blauwe pixels een 'net' geplaatst van geprinte halfgeleidende nanokristallen (oftewel kwantumdots, in het Engels 'Quantum Dots', vandaar de toevoeging 'QD'). Deze hebben een diameter van slechts enkele nanometers en kunnen licht met een hoge helderheid en kleurzuiverheid uitstralen. Wanneer het blauwe licht de kwantumdots raakt, worden deze rood en groen en zo ontstaat een RGB-scherm zonder kleurenfilter.

Zei iemand 'printen'?

Zeker weten! Je kunt niet ontsnappen aan prints, zelfs niet in de wereld van complexe schermtechnologie. Het is duidelijk dat deze geprinte nanodeeltjes hier het verschil maken. Deze werden oorspronkelijk gemaakt van cadmiumselenide met een coating eromheen, zoals een M&M. De coating is belangrijk omdat deze de dots stabieler maakt. Bovendien is cadmium giftig en voorkomt de coating ook dat cadmium uit de dots ontsnapt. Dit was natuurlijk geen ideale of duurzame oplossing, dus kwantumdots gemaakt met indium namen al snel de plek van cadmium in. Maar er kleven ook een paar grote nadelen aan indium: het is zeldzaam en dus ook erg duur. Om dit op te lossen, heeft Canon Inc. een kwantumdot-inkt met een perovskietstructuur ontwikkeld. En dat blijkt een praktisch alternatief te zijn.

Maar wat in vredesnaam is een perovskietstructuur?

Het is een soort kristal dat vanwege de structurele gelijkenis is vernoemd naar het mineraal perovskiet. Het is eigenlijk best cool, omdat de term in het algemeen een groep materialen met een structuur van kubus- en diamantvormen beschrijft. Deze materialen zijn ook zeer veelzijdig, want ze hebben allerlei geschikte eigenschappen voor QD-OLED, zoals fluorescentie, supergeleidbaarheid en ferro-elektriciteit. Ze worden vooral gebruikt in zonnecellen, nogmaals omdat ze goedkoop zijn. Tot nu toe was duurzaamheid echter een probleem voor perovskiet-kwantumdots en daarom waren ze vooral op indium gebaseerd.

Met 'duurzaamheid' bedoelen we zowel de levensduur als de robuustheid van de dot. Dus het vermogen om hun vorm te bewaren en veranderingen in warmte, licht of luchtvochtigheid te weerstaan, en ook hun vermogen om de druk van productieprocessen te weerstaan. Gezien onze uitgebreide ervaring met (en bedrijfseigen technologieën voor) de ontwikkeling van inkt en toner voor printers, is het logisch dat wij in staat zouden zijn dat ongrijpbare probleem met praktische duurzaamheid op te lossen. Maar hoe? We hebben een unieke methode ontwikkeld voor het vormen van een geschikte beschermende laag om de perovskiet-kwantumdots.

De wereld van ultra-high definition binnen handbereik

Als bedrijf zijn we behoorlijk verwend met wereldprimeurs, maar we zijn echt bijzonder enthousiast over deze doorbraak, want kwantumdot-inkten hebben zo'n enorm potentieel. Ten eerste, nu we niet meer afhankelijk zijn van een zeldzame stof zoals indium, dalen de kosten aanzienlijk en behoren ook eventuele problemen met de toevoer tot het verleden. En dat zou een aanzienlijk verschil moeten maken voor technologieën in verschillende branches. En ten slotte? De kwaliteit. Dit heeft de potentie om een wereld aan 8K kwantumdot-schermen van de volgende generatie te openen, iets wat eerder niet mogelijk was. Stel je eens de ultra-high definition voor. Fantastisch toch? Hoewel deze technologie niet meteen in massaproductie zal worden genomen (volgens schattingen van Canon Inc. medio jaren 2020), is het ongetwijfeld een doorbraak.

Meer informatie over perovskiet kwantumdot-inkten vind je op de algemene website van Canon.