211service.com
High-definition koolstof nanobuis-tv's
Koolstofnanobuisjes die beter presteren dan de huidige flatscreentelevisies, zijn klaar om het laboratorium uit te gaan en fabrieken in te gaan, zeggen onderzoekers van Motorola . De koolstofnanobuizen maken high-definition tv's mogelijk met de kleur, het contrast en de snelle respons die kenmerkend zijn voor omvangrijke schermen op basis van kathodestraalbuizen (CRT's), maar dan in een flatscreen-formaat.
De nieuwe tv-schermen zijn een nanoversie van de veldemissiedisplays (FED's) die in de jaren negentig door Motorola en anderen zijn ontwikkeld. Hoewel die technologie oogverblindende prototype-displays opleverde, kostte het te veel om te concurreren met liquid crystal displays (LCD's). Het had geen zin om een fabriek te bouwen [voor conventionele FED's]. De kosten [van LCD's] halveerden elk jaar, zegt Kenneth Dean, die bij Motorola de ontwikkeling van koolstofnanobuisjes leidt. Hij zegt echter dat koolstofnanobuisjes de veldemissietechnologie een tweede wind hebben gegeven door goedkopere componenten op te leveren die gemakkelijker kunnen worden vervaardigd.
Motorola is niet van plan om zijn eigen fabrieken te bouwen om de schermen te produceren, dus voert het bedrijf nu licentiebesprekingen met verschillende productiebedrijven. James Jaskie, hoofdwetenschapper bij Motorola, zegt dat twee bedrijven in Azië nu fabrieken bouwen om op koolstof-nanobuis gebaseerde beeldschermen te produceren die mogelijk gebruik maken van bepaalde aspecten van de Motorola-technologie.
Veldemissiedisplays, zoals CRT's, werken door elektronen te richten op rode, groene en blauwe fosforen die op het scherm zijn gerangschikt. Maar in plaats van één elektronenkanon te gebruiken dat anderhalve meter achter het scherm is geplaatst, zoals in CRT's, gebruiken veldemissieschermen miljoenen kleine elektronenemitters die binnen millimeters van het scherm zijn geplaatst. Vroege veldemissiedisplays gebruikten scherpe metalen punten voor de zenders, maar deze waren moeilijk te maken over grote gebieden, en ze vereisten zulke hoge spanningen dat dure elektronica nodig was om te bepalen waar en wanneer pixels oplichtten.
Koolstofnanobuisjes zijn echter zo dun dat ze het mogelijk maken om de spanning te verlagen en goedkopere elektronica te gebruiken. We gebruiken een elektrisch veld om elektronen naar buiten te trekken, en hoe groter en scherper het is, hoe lager de spanning die je nodig hebt, zegt Dean. Omdat de nanobuisjes zo goed presteren als elektronenemitters, kunnen ze ook verder van de besturingselektronica worden geplaatst, wat volgens Dean het produceren van grote schermen gemakkelijker moet maken.
Maar werken met nanobuisjes brengt zijn eigen uitdagingen met zich mee. Onderzoekers hadden een methode bij lage temperatuur nodig om ze te maken die het glas in het scherm niet zou doen smelten; ze moesten ook een manier vinden om de nanobuisjes uniform te verdelen, omdat het oog subtiele verschillen in helderheid tussen aangrenzende pixels kan detecteren. Ten slotte moeten de nanobuisjes op een bepaalde afstand van elkaar worden geplaatst, omdat ze het beste werken als ze niet te dicht bij naburige nanobuisjes zijn. Dean zegt dat de Motorola-oplossing materialen omvat die zichzelf assembleren om kleine deeltjes te vormen met een diameter van slechts drie nanometer. Blootgesteld aan een koolwaterstofgas zoals methaan, katalyseren deze deeltjes de vorming van nanobuisjes met een diameter van drie nanometer, veel kleiner dan de eerder gebruikte 20 nanometer-tips.
Deze problemen zijn opgelost, de technologie is nu klaar om het laboratorium te verlaten. We zijn door de laboratoriumdemonstratiefase, zegt Jaskie. Productieontwikkeling - een fabriek bouwen en alle productieapparatuur in bedrijf hebben - is de volgende grote stap.
Steve Jurichich, directeur displaytechnologie bij DisplayZoeken , een adviesbureau in Austin, TX, waarschuwt dat succes gedeeltelijk afhangt van hoeveel bestaande productietechnologie kan worden gebruikt: LCD's zijn momenteel de moloch. Als makers van nanobuis-tv's helemaal opnieuw moesten beginnen met nieuwe soorten apparatuur, zou het onmogelijk zijn om te concurreren.
Maar een potentieel voordeel van beeldschermen van koolstofnanobuisjes is dat ze dezelfde fosforschermen kunnen gebruiken die tegenwoordig al in massa worden geproduceerd voor CRT's. En Jaskie zegt dat het proces van het kweken van de nanobuisjes apparatuur kan gebruiken die erg lijkt op die welke tegenwoordig wordt gebruikt om silicium voor LCD's te deponeren.
De technologie van Motorola zal veel concurrentie hebben. Niet alleen LCD's en plasmaschermen verbeteren snel, Motorola zal ook moeten concurreren met andere fabrikanten die nieuwe versies van veldemissieschermen ontwikkelen. Samsung , heeft bijvoorbeeld ook gewerkt aan op koolstof-nanobuis gebaseerde displays (zie Nanotech on Display ). En Canon en Toshiba zijn van plan om hun eigen producten te gaan verzenden veldemissie displays tegen eind 2007; hun technologie maakt gebruik van openingen van nanoformaat in een elektronen-emitterende plaat in plaats van koolstofnanobuisjes. Extra concurrentie zou kunnen komen van andere opkomende technologieën die organische lichtemitterende apparaten of zelfs nanokristallen gebruiken (zie Nanocrystal Displays).
Dit zijn allemaal goede dingen, en gezien het juiste tijdsbestek zullen sommigen het halen, zegt Jurichich. Maar verwacht ze niet voor Kerstmis.