Si les téléviseurs LCD commencent à devenir beaucoup plus colorés et économes en énergie au cours des prochaines années, ce sera probablement grâce au spin-out du MIT QD Vision, un pionnier des écrans de télévision à points quantiques.

Les points quantiques sont des nanocristaux semi-conducteurs électroluminescents qui peuvent être réglés en modifiant leur taille, nanomètre par nanomètre - pour émettre toutes les couleurs à travers le spectre visible.

En réglant ces points sur le rouge et le vert, et en utilisant un rétro-éclairage bleu pour les dynamiser, QD Vision a développé un composant optique qui peut augmenter la gamme de couleurs pour les téléviseurs LCD d'environ 50 pour cent, et augmenter l'efficacité énergétique d'environ 20 pour cent.

Juin dernier, Sony a utilisé le produit de QD Vision, appelé Color IQ, en millions de ses téléviseurs Bravia "Triluminos", marquant le tout premier affichage commercial à points quantiques. En septembre, Le fabricant chinois d'électronique TCL a commencé à implémenter Color IQ dans certains modèles.

Ceux-ci ne sont actuellement disponibles qu'en Chine, "parce qu'il y a beaucoup de croissance pour le marché de la télévision, " déclare Seth Coe-Sullivan PhD '05, co-fondateur et directeur de la technologie de QD Vision, qui a co-inventé la technologie au MIT. Mais au bout de quelques mois, il dit, ces écrans seront "déployés dans le reste du monde".

Remplacement de l'ampoule

Dans les téléviseurs LCD conventionnels, les pixels sont éclairés par un rétroéclairage LED blanc qui passe par le bleu, rouge, et des filtres verts pour produire les couleurs à l'écran.

Mais cela nécessite en fait des phosphores pour convertir une lumière bleue en blanche; à cause de ce processus, beaucoup de lumière est perdue, et les écrans n'atteignent qu'environ 70 à 80 pour cent de la gamme de couleurs du National Television Standard Committee. Les fabricants peuvent potentiellement booster la couleur en incorporant plus de LED, mais cela coûte plus cher et nécessite plus d'énergie pour fonctionner.

Color IQ est un tube de verre fin, rempli de points quantiques réglés sur le rouge et le vert, qui est mis en œuvre pendant le processus de synthèse. Les fabricants utilisent une LED bleue dans le rétroéclairage, mais sans avoir besoin de luminophores de conversion. Lorsque la lumière bleue traverse le tube Color IQ, un peu de lumière brille comme une pure lumière bleue, tandis qu'une partie est absorbée et réémise par les points sous forme de rouge pur et de vert pur.

Avec plus de lumière traversant les pixels, Les téléviseurs LCD équipés de Color IQ produisent 100 % de la gamme de couleurs, avec une plus grande efficacité énergétique que toute autre technologie.

"La proposition de valeur est que vous ne changez pas l'affichage, tout ce que vous faites est de remplacer l'ampoule, et pourtant, l'ensemble de l'affichage est bien meilleur. Les couleurs sont beaucoup plus vives, dites beaucoup plus saturées, ce qui vous permet de générer une image beaucoup plus crédible, " déclare Vladimir Bulovic, co-fondateur et conseiller scientifique de QD Vision, la Chaire Fariborz Maseeh en technologies émergentes au MIT, qui co-dirige également la MIT Innovation Initiative.

Vert du « berceau à la tombe »

Alors que QD Vision vise à offrir aux consommateurs des écrans plus saturés en couleurs, Color IQ a également un impact environnemental positif, qui a valu à l'entreprise le Presidential Green Chemistry Challenge Award de l'Agence américaine de protection de l'environnement en octobre.

En développant son Color IQ, qui remplace le phosphore dans les écrans, la société a développé une synthèse beaucoup plus verte, selon l'EPA. Cette synthèse consiste à remplacer les solvants alkyl phosphine par des hydrocarbures à longue chaîne, qui sont moins dangereux, et le remplacement des blocs de construction en cadmium et en zinc par des matériaux moins dangereux.

Cela élimine 40, 000 gallons de solvants toxiques et 100 kilogrammes de déchets de cadmium toxiques dans la production américaine chaque année. L'utilisation des composants de 20 millions de téléviseurs devrait permettre d'économiser 600 millions de kilowattheures d'électricité par an dans le monde, soit suffisamment d'électricité pour en alimenter 50, 000 foyers américains moyens.

"Nous avons pu montrer, du berceau à la tombe, des matériaux que nous utilisons à la façon dont nous le fabriquons à la façon dont il est mis au repos, qu'il y a un avantage environnemental, " dit Coe-Sullivan.

D'autres technologies, appelés affichages à diodes électroluminescentes organiques (OLED), utiliser un composé organique pour atteindre jusqu'à 100 pour cent de la gamme de couleurs, mais ils sont très coûteux à produire. Les téléviseurs LCD fabriqués avec Color IQ sont tout aussi colorés, mais sont fabriqués pour quelques centaines de dollars de moins et fonctionnent avec une plus grande efficacité, dit Coe-Sullivan.

Eclairage des écrans, et retour

La technologie de QD Vision a débuté au MIT il y a plus de dix ans. Coe Sullivan, puis doctorant en électrotechnique et informatique, travaillait avec Bulovic et les élèves de Moungi Bawendi, le professeur Lester Wolfe en chimie, sur la mise en œuvre des points quantiques dans les appareils électroniques.

Dans une étude financée par le Deshpande Center for Technological Innovation du MIT, Coe Sullivan, Co-fondateur de QD Vision Jonathan Steckel PhD '06, et d'autres ont développé une technique pionnière pour produire des LED à points quantiques (QLED). Faire cela, ils ont pris en sandwich une couche de points quantiques, quelques nanomètres d'épaisseur, entre deux couches minces organiques. Lorsqu'il est chargé électriquement, les points éclairaient une ampoule 25 fois plus efficacement que les appareils traditionnels.

Le papier résultant, Publié dans La nature en 2002, est devenu un point de repère dans le domaine des dispositifs à points quantiques. « Bientôt, les investisseurs en capital-risque ont appelé Vladimir, demander si nous allions créer une entreprise, " dit Coe-Sullivan.

Coe-Sullivan a commencé à jouer avec l'idée de créer une entreprise. Puis, une rencontre fortuite lors d'un cocktail au Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship - avec un ancien camarade de classe, Le co-fondateur de QD Vision, Greg Moeller MBA '02, a accéléré les choses. En début de soirée, les deux ont commencé à discuter des avancées QLED de Coe-Sullivan; ils se sont vite retrouvés debout toute la nuit dans un labo du bâtiment 13, l'élaboration d'une stratégie commerciale.

Suite à cette conversation, Coe-Sullivan s'est inscrite à 15.390 (New Ventures) pour développer davantage un modèle commercial. "Cela a conduit à la formation plus rigoureuse d'un plan de vente et de marketing, et création de produits, " dit-il. En 2004, Coe-Sullivan, Bulovic, Moeller, Steckel, et le mentor Joe Caruso a lancé QD Vision.

En 2010, la société a lancé son premier produit, une ampoule QD, avec le partenaire Nexxus Lighting. Cependant, réalisant que cette ampoule à 100 $ devrait bientôt se vendre 10 $ pour rester compétitive, QD Vision a compris qu'il lui fallait un nouveau marché :les écrans à points quantiques. « Faire une transition comme celle-là [de l'éclairage aux écrans] met les nerfs des personnes concernées à l'épreuve, du haut jusqu'en bas, " dit Coe-Sullivan. " L'histoire de QD Vision est l'un des nombreux… moments tendus, et c'était l'un d'entre eux."

Mise en commun de toutes les ressources dans des affichages, la société a finalement attiré l'attention de Sony, et l'année dernière est devenu le premier à commercialiser un affichage à points quantiques. Aujourd'hui, QD Vision reste l'une des deux seules sociétés d'affichage à points quantiques à avoir vu ses produits être commercialisés.

Maintenant, avec une forte augmentation des usages commerciaux, les technologies à points quantiques sont positionnées pour pénétrer l'industrie de l'affichage, dit Coe-Sullivan. En plus des téléviseurs LCD Color IQ, Amazon a sorti un Kindle à points quantiques l'année dernière, et Asus a un ordinateur portable à points quantiques. "Et il n'y a rien entre les deux que les points quantiques ne peuvent pas résoudre, " il dit.

À l'avenir, Coe-Sullivan ajoute, QD Vision pourrait même revenir en arrière et relever son premier défi :les ampoules QD. "Le marché s'est un peu stabilisé, " dit-il. " Quelque part sur toute la ligne, nous pensons qu'il existe une application et une proposition de valeur pour l'éclairage à points quantiques."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.