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Actuellement, de nombreux écrans disponibles dans le commerce utilisent des nanocristaux semi-conducteurs appelés points quantiques, caractérisés par des propriétés électriques et optiques, qui peuvent produire une lumière monochromatique rouge, verte ou bleue avec une très faible FWHM (Full Width at Half Maximum) lorsqu'ils sont stimulés de manière appropriée. En particulier, les points quantiques ont la particularité d'émettre de la lumière lorsqu'ils sont stimulés par un rayonnement lumineux à une énergie suffisamment élevée (photoluminescent), des électrons lorsqu'ils sont stimulés par des sources lumineuses (photoélectrique) et d'émettre à nouveau de la lumière lorsqu'ils sont stimulés par des électrons (électroluminescent).
Les Quantum Dots électro-émissifs, connus sous le nom de QDELs ou encore mieux appelés ELQDs (Electro Luminescent Quantum Dots) par Nanosys elle-même, une holding à la pointe du développement de tels dispositifs, sont particulièrement intéressants. Dans un avenir proche, grâce aux ELQD, nous pourrions avoir une alternative intéressante aux diodes électroluminescentes organiques pour les écrans haute performance.
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Une question m'a particulièrement interpellée ces derniers jours : découvrir l'état actuel de l'art des points quantiques électroluminescents et avoir une idée assez précise de la feuille de route du développement de ces dispositifs. Existe-t-il déjà des prototypes fonctionnels ? Quelles sont leurs performances actuelles par rapport aux appareils déjà sur le marché ? Combien de temps devrons-nous attendre pour mettre la main sur un téléviseur doté de la technologie ELQD ?
Tout d'abord, il convient d'apporter une petite précision : à l'heure actuelle, la plupart des fabricants essaient de développer des points quantiques sans cadmium avec des performances comparables à celles des points quantiques fabriqués à partir de séléniure de cadmium. La toxicité de ce matériau a poussé la recherche vers des dispositifs sans cadmium ou ceux dans lesquels il est présent en très petites quantités, comme ceux développés par Nanosys. Les résultats obtenus dans les valeurs EQE (External Quantum Efficiency), qui jusqu'à récemment limitaient définitivement la possibilité de commercialiser les QD électroluminescents, sont d'une grande importance. Nanosys a réalisé à la Display Week 2018 la première démonstration publique de pixels RVB à points quantiques électro-émissifs, atteignant pour les trois couleurs une efficacité de plus de 10 %.
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Pour dissiper tous mes doutes et mes perplexités, un échange de messages intéressant avec Jeff Yurek, Directeur du marketing et des relations avec les investisseurs, Nanosys :
FB: Salut Jeff, quel est l'état actuel de l'art de la technologie QDEL ? Existe-t-il un prototype fonctionnel ?
JY: Salut Franco, merci de ton intérêt pour nos dispositifs Quantum Dot. Je t'envoie quelques photos d'un prototype entièrement fonctionnel présentant des matériaux électroluminescents Quantum Dot. Des sociétés d'affichage telles que BOE (nous sommes un fournisseur de matériaux, pas un fabricant d'écrans) ont présenté des prototypes précoces d'écrans couleur lors de récents salons professionnels tels que le SID DisplayWeek.
FB: Que peux-tu me dire sur les performances et en particulier l'efficacité du Quantum Dot électroluminescent actuel ?
JY : Je t'envoie également une diapositive montrant les dernières données sur l'efficacité des matériaux QD électroluminescents. Tu peux voir ici l'EQE ou efficacité quantique externe pour les trois couleurs. Ce chiffre est vraiment très impressionnant pour les QDELs sans cadmium car nous nous approchons des performances des OLEDs.
FB : Combien de temps devrons-nous attendre pour voir tes appareils trouver des applications commerciales ?
JY : Les progrès sont rapides et nous sommes très enthousiastes quant au brillant avenir des QDEL. Cela dit, nous ne pensons pas voir cette technologie commercialisée dans les téléviseurs avant 3 à 5 ans.
FB : Quelle est la feuille de route actuelle du processus de production de Nanosys ?
JY : La prochaine étape de la technologie télévisuelle sera l'écran hybride QD-OLED qui utilise une couche de conversion des couleurs Quantum Dot sur un substrat OLED bleu. Ces appareils seront probablement disponibles dans le commerce au milieu de l'année prochaine !
Démontrant les progrès réalisés dans la technologie QD-OLED, Samsung Display, un partenaire majeur de Nanosys, a montré deux prototypes 8K/4K de 65 pouces au CES 2020. Si l'on s'arrête pour analyser la diapositive sur l'efficacité quantique externe des points quantiques actuels, il est clair que nous sommes encore loin de la valeur minimale de 20 %, qui est généralement considérée comme acceptable pour la commercialisation, surtout pour la composante bleue, qui est la plus délicate à réaliser. Un autre paramètre fondamental pour une éventuelle commercialisation est la ” durée de vie “, et pour le moment, nous sommes loin des valeurs minimales requises pour obtenir une luminance adéquate pour certaines applications telles que le support HDR ; dans une interview récente, Jason Hartlove, PDG de Nanosys, a toutefois déclaré que son équipe est capable d'atteindre des valeurs comparables à celles des OLED TAFD d'ici un an. D'autres paramètres requis (rendement quantique, FWHM, fréquence centrale du spectre lumineux, etc.), en revanche, nous donnent de l'espoir car ils sont bien au-dessus du seuil minimum.
