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Nanopartikel für sattere Display-Farben

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LCDs mit weißem LED-Backlight haben weniger kräftige Farben als solche mit roten, grünen und blauen LEDs. Sonys Triluminos-Technik soll das ändern: Eine Schicht aus nanometerfeinen Partikeln hebt die Farbsättigung auf das Niveau von Flachdisplays mit teuren RGB-LEDs.

LCDs werden immer besser – weniger blickwinkelabhängig, kontraststärker, heller. In Sachen Farbsättigung bleiben sie aber sichtbar hinter den organischen Displays (OLEDs) zurück. Grund ist das vermeintlich weiße Backlight im Flüssigkristalldisplay: Es leuchtet vor allem Blau und hat nur geringe grüne und rote Anteile. Sollen die Farben richtig peppen, muss eine teure Hintergrundbeleuchtung aus separaten roten, grünen und blauen Dioden her. Erst die schmalbandigen Farbspektren der Einzeldioden können im Zusammenspiel mit den Farbfiltern im LCD satte Displayfarben erzielen.

Aber: Ein Backlight aus RGB-LEDs ist ineffizienter und vor allem teurer als die herkömmliche Hintergrundbeleuchtung. Deshalb kommen in den aktuellen LC-Displays fast ausschließlich sogenannte Pseudo-White-LEDs zum Einsatz. Sie bestehen aus blauen Dioden, die einen gelben Phosphor beleuchten und so in der Farbmischung insgesamt „weißes“ Licht erzeugen. Die Dioden in Fernsehdisplays und in besseren Monitoren werden zusätzlich mit rotem und grünem Phosphor beschichtet, um den Anteil der entsprechenden Wellenlängen im Backlight zu erhöhen.

Sony hat nun einen alternativen Ansatz gewählt, um in seinen Fernsehschirmen für kräftige Farben zu sorgen: Sogenannte Quantum Dots verschieben kurzwelliges blaues LED-Licht in Richtung längerer Wellenlängen, also in Richtung Grün und Rot. Die Größe der nanometerfeinen Halbleiterpartikel entscheidet über die emittierte Wellenlänge, in die sie das eintreffende Licht konvertieren.

Triluminos

Die von Sony in den Fernsehern eingesetzte Nanopartikel-Technik wurde unter der Bezeichnung Color IQ von der US-amerikanischen Firma QD Vision entwickelt. Das aus dem MIT hervorgegangene Start-up hatte sich zunächst auf Flachdisplays mit Quantenpunkten als leuchtende Pixel konzentriert. Das QLED genannte anorganische Pendant zu den OLEDs, das ganz ohne Backlight und Farbfilter auskommt, ließ sich aber nicht so einfach realisieren: Die Nano-Halbleiter sind recht hitzeempfindlich und neigen zu Ausfällen, wenn sie mit sehr viel Licht bestrahlt werden. Deshalb hat sich QD Vision – wohl auch wegen des deutlich größeren LCD-Marktanteils – vorläufig auf die Backlight-Technik für Flüssigkristalldisplays verlegt.

Sony nennt die Technik „Triluminos“ – kein ganz neuer Name: Schon 2008 verkaufte das japanische Unternehmen eine TV-Reihe unter dieser Bezeichnung. Dabei handelte es sich allerdings um LCD-Fernseher mit echtem RGB-Backlight. In seinen aktuellen TV-Modellserien X900 und W900 hat Sony nun vor die blau leuchtenden LED-Streifen eine Glasscheibe mit Quantenteilchen gesetzt. Über die Nanopartikel wird das einfallende Licht in sehr reines blaues, grünes und rotes Licht konvertiert. Das RGB-Licht ergibt in der Mischung wiederum „weißes“ Licht, das als Edge-Light wie gewohnt über Lichtleitplatten hinter dem LCD-Panel verteilt wird. Über die Farbfilter des Panels erzielt das Display daraus wiederum sehr reine beziehungsweise satte Grundfarben und mehr Mischfarben.

Allerdings hat die Technik auch ihre Schattenseiten: Die derzeit verwendeten Quantenpunkte enthalten Cadmium – das Schwermetall fällt unter die RoHS-Richtline zur Vermeidung gefährlicher Schadstoffe in Elektronikgeräten. Laut Sony liegt der Cadmium-Anteil des Triluminos-Backlight aber unterhalb der in Europa erlaubten Grenzwerte. Dennoch müssen die LED-Stränge später ähnlich wie CCFL-Röhrchen gesondert entsorgt werden (siehe S. 70) – die Recycler würden darüber informiert, versicherte ein Sony-Mitarbeiter.

QD Vision erklärt auf seiner Webseite, man arbeite mit Hochdruck an Alternativen zu den Cadmium-haltigen Halbleitern. Auch andere Unternehmen wie die US-Firma Nanoco forschen in dieser Richtung: Die Ausgliederung der Universität Manchester entwickelt mit dem Chemieriesen Dow eine Cadmium-freie Variante für optische Quantenpunkt-Filme im Display. Eine Serienfertigung konnte Nanoco damit bislang aber ebenso wenig realisieren wie QD Vision. (uk)

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