Технології
Хімія
Технології
Хімія

Солона вода полегшить виготовлення QLED дисплеїв і врятує від корозії

Тайванські вчені створили плівку на квантових точках, яка виявилась стійкою до водних і кисневих корозій. Розчин хлориду натрію допоміг їм рівномірно розмістити та інкапсулювати квантові точки на гнучкій плівці методом струменевого друку, що дало змогу уникнути “феномену кавового кільця”. Результати своєї роботі хіміки описали в статті, опублікованій у журналі ACS Applied Materials & Interfaces.

Навіщо потрібні квантові точки?

Щоб створити надтонкі та гнучкі дисплеї з вищою роздільною здатністю, яскравістю і більш тривалим терміном служби, виробники смартфонів, телевізорів, окулярів доповненої і віртуальної реальності та годинників вклали значні кошти в розробку дисплеїв на квантових точках. Бо головною проблемою OLED-дисплеїв, де передача зображення відбувається через органічні світлодіоди, є нерівномірність часу роботи кольорів. Так «червоний» OLED і «зелений» OLED можуть безперервно працювати на десятки тисяч годин довше, ніж «синій», що візуально спотворює зображення.

Як альтернативу, пропонують використовувати квантовоточкові світлодіоди (QD-LED або QD-OLED). Квантові точки — це кристали, які світяться тоді, коли на них діє струм або світло. Вони випромінюють різні кольори залежно від розміру і матеріалу, з якого вони виготовлені. Дослідники заявляють, що дисплеї на квантових точках можуть мати у п'ять разів менше енергоспоживання порівняно зі звичайними LCD-дисплеями та триваліший термін роботи порівняно з OLED-дисплеями.

Що заважає їх використовувати?

Розміщення на підкладці мільйонів мікросвітлодіодів розмірами менше 100 мікрометрів представляє труднощі саме із нанесенням. Багато виробників використовують метод штампування, переміщуючи мільйони червоних, зелених і синіх мікросвітлодіодів один за одним. Але так виникає дуже великий ризик пошкодження пікселів, адже для цього достатньо лише щоб кілька діодів не закріпилися на плівці або закріпилися неправильним чином.

Одним із способів розв’язання цієї проблеми є струменевий друк. Діоди розміщуються у розчині та наносяться, мов рідка фарба. Однак, коли розчин квантових точок виходить з принтера, усередині виникає конвекція, виштовхуючи матеріал на край крапель, залишаючи його нерівномірно розподіленим. Такий собі «феномен кавового кільця», коли концентрація частинок розчину після висихання є вищою по периметру краплі, ніж посередині.

Що зробили вчені?

Хіміки з факультету матеріалознавства та інженерії Національного університету Цин Хуа на Тайвані розробили техніку використання солоної води для полегшення нанесення квантових точок на плівку методом струменевого друку. Додавання такого розчину ніби ізолює кожну квантову точку (інкапсулює) та дає змогу краплям не лише рівномірно розподілятися під час друку, а і захищає їх від водної та кисневої корозії.

Інкапсульовані розчином хлориду натрію квантові точки сформували кристали, де вони рівномірно розподілилися навіть після висихання. За словами вчених, додавання солоної води до розчину також дала змогу утворювати більш дрібні краплі під час друку. Їх вдалося зменшити з 50 мікрометрів до 3,7. Менші частинки підвищують роздільну здатність майбутнього дисплею.

Чому саме солона вода?

У своїй роботі вчені навели приклад яблука: якщо подрібнений фрукт занурити у солону воду, то він не темніє, а отже - не окиснюється. І тому вони вирішили використати цю властивість солоної води “консервувати” матеріал на квантових точках. Хіміки спостерігали за їхньою поведінкою на мікрофотографіях та з’ясували, що матеріал розподіляється в неправильну форму при нанесенні струменевим принтером. А от за використання солоної води, краплі квантових точок і поступово стискаються та утворюють однорідні кристали.