Czy elektroluminescencyjne kropki kwantowe zdobędą ekrany i wyświetlacze?
Mogą poprawić jakość obrazu, dać oszczędności energii i wydajności produkcji. Prostsza struktura ma sprawiać, że wyświetlacze z kropek kwantowych są teoretycznie znacznie tańsze i łatwiejsze w produkcji. Firma Nanosys zaprezentowała prototyp nowego wyświetlacza jedynie wybranym, specjalnie zaproszonym dziennikarzom. Ze skąpych informacji wynika, że typowy dla wyświetlaczy LED i LCD złożony układ warstw ma zostać znacznie uproszczony z zastosowaniem QD (kropek kwantowych) nakładanych za pomocą nowych metod. Konstrukcja ma być znacząco uproszczona, co wpłynie na koszty i tańszą produkcję. Jest to jednak dopiero prototyp.
Ta sprawność
Definicyjnie kropka kwantowa to niewielki obszar przestrzeni ograniczony w trzech wymiarach barierami potencjału, nazywany tak, gdy wewnątrz uwięziona jest cząstka o długości fali porównywalnej z rozmiarami kropki. Oznacza to, że opis zachowania cząstki musi być przeprowadzony z użyciem mechaniki kwantowej. Ograniczenie ruchu cząstki w trzech wymiarach oznacza kwantyzację w każdym z poszczególnych kierunków. Prowadzi to do sytuacji, gdy cząstka może znajdować się jedynie w pewnych stanach kwantowych, określonych równaniem Schrödingera. Tylko dobrze określone, dyskretne poziomy energetyczne mogą być zajęte przez cząstkę. Z tego powodu kropki kwantowe nazywa się czasem sztucznymi atomami.
Z punktu widzenia, który nas interesuje kropki kwantowe po dostarczeniu energii emitują światło o określonej długości fali, przy czym kropki o różnych rozmiarach emitują różne długości fal. Innymi słowy, niektóre kropki emitują światło czerwone, inne zielone, a jeszcze inne niebieskie. Możliwości jest więcej, ale w przypadku technologii wyświetlania, RGB to wszystko, czego potrzeba. Warto dodać, iż cechuje je wybitna sprawność. Emitują niemal idealnie taką samą ilość energii, jaką pochłonęły.
W ciągu ostatnich kilku lat kropki kwantowe były wykorzystywane przez producentów telewizorów do zwiększania jasności i kolorów telewizorów LCD. Litera „Q” w akronimie QLED TV oznacza właśnie technikę „kwantową”. Początkowo spotykane były tylko w telewizorach z wyższej półki. Obecnie kropki kwantowe można znaleźć w telewizorach średniej i niższej klasy takich marek jak Samsung, TCL, Hisense, LG i Vizio. Ich celem jest poprawa wyświetlania kolorów, wyższa jasność HDR i nie tylko.
W wyświetlaczach QD-OLED dodawane są do panelu wśród pikseli OLED. W technice microLED wbudowane są diody. Są dodatkiem poprawiającym parametry a nie samodzielną, odrębna techniką wyświetlania.
Kropki kwantowe stosowane do tej pory w technologii wyświetlaczy określa się jako „fotoluminescencyjne”. Pochłaniają one światło, a następnie je emitują. W przypadku telewizorów LED LCD zwykle oznacza, iż diody LED emitują niebieskie światło, widoczne na ekranie telewizora, ale zarazem używane do wywołania czerwonych i zielonych kropek kwantowych (1), które emitują własne kolorowe światło. To, co widać na ekranie, to niebieskie światło z diod LED oraz czerwone i zielone światło z kropek kwantowych, które łączą się, współtworząc obraz. Istnieje wiele sposobów na wdrożenie tego procesu, ale zasada jest mniej więcej taka.
Zdjęcie: stock.adobe.com
Trzeba będzie jeszcze trochę zaczekać
Rozwiązanie opisywane przez dziennikarzy, którzy mieli dostęp do nowej techniki elektroluminescencyjnych kropek kwantowych Nanosys, nie stosuje tradycyjnie rozumianych diod LED lub OLED. Zamiast wykorzystywać światło do wzbudzania kropek kwantowych do emitowania światła, wykorzystuje bezpośrednio energię elektryczną. A kropki są bezpośrednim i jedynym źródłem wyświetlanego obrazu.
Usunięcie typowych dla ekranów warstw ma prowadzić do budowy cieńszych, bardziej energooszczędnych wyświetlaczy. Mają być tańsze w produkcji, czyli tańsze dla odbiorcy końcowego. Ocenia się, że poziom jakości obrazu jest nowej technice co najmniej tak dobry jak QD-OLED, jeśli nie lepszy. Ponadto ma nadawać się doskonale do małych, lekkich wyświetlaczy o wysokiej jasności w zestawach VR nowej generacji, wydajnych ekranów telefonów, nie mówiąc już o udoskonalonych telewizorach z płaskim ekranem.
Nanosys nazywa tę technikę elektroluminescencyjnych kropkami kwantowymi - „nanoLED”, co wydaje się nieco mylące, gdyż nie o rozwiązania LED-owe chodzi. Warto jednak nie zapominać, że to dopiero prototyp. Nawet Nanosys przyznaje, że wyświetlacze z bezpośrednim widokiem kropek kwantowych dzieli jeszcze co najmniej kilka lat od ewentualnej masowej produkcji.
Mirosław Usidus
