Luminoivat materiaalit LCD-näyttöjen LED-taustavaloissa
Mäenpää, Tommi (2024-05-10)
Luminoivat materiaalit LCD-näyttöjen LED-taustavaloissa
Mäenpää, Tommi
(10.05.2024)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
suljettu
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024052033508
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024052033508
Tiivistelmä
LCD (liquid-crystal display) eli nestekidenäyttö sisältää taustavalon, joka muodostuu valkoisista LED-valoista. Tyypillisesti valkoinen ledi koostuu GaInN-puolijohteesta, joka on päällystetty Y3Al5O12:Ce3+-loisteaineella (YAG:Ce). GaInN viritetään sähkövirran avulla, jonka jälkeen relaksoituessaan se emittoi sinistä valoa (elektroluminesenssi). Sininen emissio taas virittää YAG:Ce:n kellertävän loisteen (fotoluminesenssi). Nämä värit yhdessä näyttävät valkoiselta.
YAG:Ce ei kuitenkaan ole paras vaihtoehto LCD-näyttöjen taustavaloihin, sillä sen leveä keltainen emissio rajoittaa näytön väriskaalaa. Korvaamalla YAG:Ce kapean emission vihreällä ja punaisella loisteaineella saadaan laajennettua väriskaalaa ja täten parannettua kuvanlaatua, sillä näytön väriskaala määräytyy punaisen, vihreän ja sinisen värin yhdistelmästä. Taustavalon valkoisten ledien loisteaineilla tulisi olla etenkin kapea ja sopivalla vihreällä tai punaisella aallonpituudella oleva emissio. Lisäksi tärkeitä ominaisuuksia ovat mm. stabiilisuus, kvanttitehokkuus sekä materiaalin myrkyttömyys.
Tällä hetkellä etenkin seostetut epäorgaaniset loisteaineet, kvanttipisteet eli nanokiteiset puolijohteet ja perovskiittimateriaalit ovat lupaavia vaihtoehtoja parantamaan LED-taustavalojen suorituskykyä. Kaikilla näistä havaitaan hyviä ominaisuuksia ja saavutetaan laaja väriskaala. Lisäksi kvanttipisteiden ja perovskiittimateriaalien emission aallonpituutta voidaan säätää muuttamalla kiteiden kokoa ja koostumusta. Haasteena monissa loisteaineissa on vielä kuitenkin epästabiilisuus sekä haitallisten raskasmetallien, kuten kvanttipisteiden usein sisältämän kadmiumin korvaaminen yhtä tehokkailla ja haitattomilla materiaaleilla. Uusia loisteaineita tutkitaan jatkuvasti ja näitä ongelmia pyritään ratkaisemaan, jotta LCD-näytöillä saataisiin tuotettua mahdollisimman todenmukaiset värit.
YAG:Ce ei kuitenkaan ole paras vaihtoehto LCD-näyttöjen taustavaloihin, sillä sen leveä keltainen emissio rajoittaa näytön väriskaalaa. Korvaamalla YAG:Ce kapean emission vihreällä ja punaisella loisteaineella saadaan laajennettua väriskaalaa ja täten parannettua kuvanlaatua, sillä näytön väriskaala määräytyy punaisen, vihreän ja sinisen värin yhdistelmästä. Taustavalon valkoisten ledien loisteaineilla tulisi olla etenkin kapea ja sopivalla vihreällä tai punaisella aallonpituudella oleva emissio. Lisäksi tärkeitä ominaisuuksia ovat mm. stabiilisuus, kvanttitehokkuus sekä materiaalin myrkyttömyys.
Tällä hetkellä etenkin seostetut epäorgaaniset loisteaineet, kvanttipisteet eli nanokiteiset puolijohteet ja perovskiittimateriaalit ovat lupaavia vaihtoehtoja parantamaan LED-taustavalojen suorituskykyä. Kaikilla näistä havaitaan hyviä ominaisuuksia ja saavutetaan laaja väriskaala. Lisäksi kvanttipisteiden ja perovskiittimateriaalien emission aallonpituutta voidaan säätää muuttamalla kiteiden kokoa ja koostumusta. Haasteena monissa loisteaineissa on vielä kuitenkin epästabiilisuus sekä haitallisten raskasmetallien, kuten kvanttipisteiden usein sisältämän kadmiumin korvaaminen yhtä tehokkailla ja haitattomilla materiaaleilla. Uusia loisteaineita tutkitaan jatkuvasti ja näitä ongelmia pyritään ratkaisemaan, jotta LCD-näytöillä saataisiin tuotettua mahdollisimman todenmukaiset värit.