หน้าจอแสดงผลแบบใหม่พัฒนาโดยทีมวิจัย NTHU ประเทศไต้หวัน

ทีมวิจัยที่นำโดย ศาสตราจารย์ Hsueh-Shih (Sean) Chen แห่งมหาวิทยาลัยแห่งชาติชิงหวา (NTHU) ได้ประกาศว่าพวกเขาได้พัฒนาวัสดุควอนตัมด็อท (quantum dot) ขึ้นใหม่ ซึ่งมีความเสถียรและให้สีสันที่เหมือนจริงมากขึ้น ข้อจำกัดหลักของวัสดุจอแสดงผลควอนตัมด็อทในปัจจุบันคือ ความไม่เสถียรและเสียหายได้ง่าย และทีมได้ทำการแก้ไขด้วยการสร้าง “โล่” ขนาดประมาณ 1 นาโนเมตรขึ้น มาติดไว้แต่ละด้านของคริสตัลของควอนตัมด็อทแต่ละชิ้น วัสดุใหม่นี้สามารถนำไปใช้ได้หลากหลาย รวมถึงจอสำหรับโทรทัศน์ คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือและกล้อง

ด้วยการสนับสนุนจาก NTHU ทีมได้ยื่นจดสิทธิบัตรวัสดุใหม่นี้แล้ว และได้ก่อตั้งบริษัท HsinLight Inc. ขึ้นเพื่อผลิตวัสดุชนิดนี้เพื่อการพาณิชย์ คาดว่าการผลิตจอควอนตัมด็อทครั้งแรกจะเริ่มต้นในปี 2563 นี้

จอส่วนใหญ่ที่จำหน่ายอยู่ในตลาดปัจจุบันนี้ เป็นจอภาพผลึกเหลว (LCD) ซึ่งมีการไล่ระดับและการอิ่มตัวของสี และสามารถแสดงสีได้เพียงหนึ่งในสามของสีที่ดวงตามนุษย์ สามารถมองเห็นได้เท่านั้น แม้แต่จอ OLED ที่เรียกว่า “retinal grade” ซึ่งใช้ในอุปกรณ์อย่าง iPhone 11 ก็สามารถแสดงสีที่ดวงตามนุษย์สามารถมองเห็นได้เพียงครึ่งเดียวเท่านั้น ขณะนี้จอที่ใช้วัสดุ QD ใหม่ (QLED TV) จะแสดงสีเกือบ 90% ของสีที่ดวงตามนุษย์สามารถมองเห็นได้

อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ยังพบว่ามีความท้าทายที่ต้องจัดการก่อนที่วัสดุควอนตัมด็อทจะถูกนำมาใช้ในวงกว้าง Chen ได้อธิบายว่าควอนตัมด็อทมีลักษณะเป็นคริสตัลทรงกลมขนาดประมาณสามนาโนเมตร และถูกทำให้เสียหายได้ง่ายด้วยน้ำหรือโมเลกุลออกซิเจน ซึ่งจะส่งผลให้ความสว่างลดลง ขณะนี้ ผู้ผลิตรายใหญ่ ๆ เช่น ซัมซุง ควบคุมปัญหานี้ด้วยการนำควอนตัมด็อทมาประกบกันและเก็บไว้ในชั้นฟิล์มสำหรับป้องกัน แต่วิธีนี้เป็นวิธีที่ไม่คุ้มทุนและฟิล์มจะไม่สามารถป้องกันควอนตัมด็อทได้เลยหากเกิดรูแม้เล็กเท่ารูเข็ม

ด้วยแรงบันดาลใจจากโล่ ที่ใช้โดยซูเปอร์ฮีโร่ในหนังสือการ์ตูนกัปตันอเมริกาจากซีรีส์อเวนเจอร์ Chen ค้นพบแนวคิดการสร้างโล่ขนาดหนึ่งนาโนเมตรให้กับแต่ละควอนตัมด็อท ซึ่งช่วยป้องกันน้ำและการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยังช่วยเพิ่มความเสถียรของวัสดุและอายุการใช้งานของจอ

ในช่วงสองปีที่ผ่านมา บริษัทหลายแห่งได้เริ่มขายโทรทัศน์ที่ใช้เทคโนโลยีควอนตัมด็อทแล้ว แต่เนื่องจากวัสดุควอนตัมมีความเปราะบางจึงเป็นเรื่องยากที่จะผลิตในจำนวนมากและมีราคาค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีโล่ป้องกันควอนตัมด็อทของ Chen จะช่วยลดต้นทุนในการผลิตได้อย่างมาก

จอควอนตัมด็อทขนาด 55 นิ้วโดยทั่วไปประกอบด้วยคริสตัลควอนตัมมากกว่า 100 ล้านล้านล้าน (10 ยกกำลัง 20) และทีมวิจัยของ Chen ได้พัฒนาเทคนิคสำหรับการควบคุมขนาดของควอนตัมด็อทแต่ละชิ้นอย่างแม่นยำ เพื่อให้แต่ละคริสตัลควอนตัมมีขนาดต่างกันไม่เกิน 0.5 นาโนเมตร การควบคุมขนาดควอนตัมด็อทและโล่ได้อย่างแม่นยำจะช่วยให้จอปล่อยสีน้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดง อินฟราเรดและสีอื่น ๆ ได้ถูกต้อง