Kropki kwantowe to nanokryształy materiału półprzewodnikowego. Są niezwykle małe i ich rozmiary podaje się w nanometrach (nm). Nanometr jest miliardową częścią metra, co oznacza, że kropki kwantowe są mniejsze niż 1/100 000 grubości ludzkiego włosa.* Kropki kwantowe mogą być wykonane z różnych pierwiastków, a dzięki ich małym rozmiarom można je wykorzystać na wiele sposobów. Charakteryzuje je na przykład bardzo wysoka wydajność pochłaniania i emisji światła. Z uwagi na tę właściwość bada się możliwości wykorzystania kropek kwantowych w takich dziedzinach jak panele słoneczne, bioobrazowanie i ekrany telewizorów.
Ekrany z technologią kropek kwantowych
Kropki kwantowe są fotoaktywne, co oznacza, że pochłaniają, a następnie emitują światło. Ponadto nawet kropki wykonane z tego samego materiału emitują światło w innym kolorze (o innej długości fali) w zależności od wielkości. Na przykład kropka o wielkości 2 nm emituje światło niebieskie, natomiast kropka 6~7 nm – światło czerwone.
Kolor światła emitowanego przez każdą kropkę jest też bardzo stabilny i czysty. Kropki kwantowe mogą precyzyjnie odwzorowywać kolory, podczas gdy barwy światła emitowanego przez tradycyjne materiały mieszają się z kolorami sąsiednich elementów. Dzieje się tak, ponieważ szerokość linii widmowej (szerokość każdego ze szczytów na wykresie nr 1) światła z kropek kwantowych jest znacznie mniejsza niż w przypadku konwencjonalnych materiałów.
W rezultacie trzy barwy podstawowe mogą być rozróżnione znacznie precyzyjniej niż w przypadku konwencjonalnego ekranu telewizyjnego, a wyświetlacz z kropek kwantowych znacznie dokładniej odwzorowuje szerokie spektrum kolorów.
Kolejną zaletą emitujących światło kropek kwantowych jest ich wysoka efektywność. W porównaniu z fosforem w tradycyjnych telewizorach nie tylko mogą one odwzorować więcej kolorów, ale dzięki właściwościom fotoaktywnym charakteryzują się wyższą efektywnością świetlną.
Quantum Dot w telewizorach Samsung
Wykorzystanie tej cechy kropek kwantowych pozwoliło firmie Samsung zwiększyć szczytową jasność ekranu w nowych telewizorach SUHD z 2016 roku do 1000 nitów i jednocześnie poprawić ogólną efektywność energetyczną odbiornika. Postrzeganie kolorów zależy od światła, zatem dzięki większej ilości światła i szerszej palecie kolorów telewizory SUHD Samsung doskonale nadają się do wyświetlania obrazu ze zwiększoną dynamiką tonalną (HDR).
Wiele wcześniej opracowanych kropek kwantowych było opartych na materiałach zawierających kadm, takich jak siarczek kadmu (CdS) czy selenek kadmu (CdSe). Mimo że kadmowe kropki kwantowe charakteryzują się wszystkimi wyżej opisanymi właściwościami, są one groźne dla środowiska, ponieważ rozkładowi nanocząstek może towarzyszyć uwalnianie trujących jonów Cd2+.
Kropki kwantowe wykorzystywane przez Samsung nie zawierają kadmu. Niebezpieczny pierwiastek zastąpiono indem (In). W wyniku intensywnych prac badawczo-rozwojowych Samsung jest obecnie jedynym producentem bezkadmowych ekranów z technologią kropek kwantowych. Spotkamy je w telewizorach SUHD, które w tym roku Samsung wprowadził w Polsce do sprzedaży. Firma rozpoczęła badania nad kropkami kwantowymi w 2001 roku i od tego czasu zarejestrowała ponad 150 patentów w tej dziedzinie.
Kropki kwantowe używane przez firmę Samsung są też niezwykle trwałe i bardziej odporne na utlenianie niż substancje organiczne. Samsung stosuje poczwórną powłokę kropek kwantowych, która gwarantuje ich trwałość i zapewnia stabilność na wiele lat. Efekt to fantastyczny wyświetlacz, taki jak w telewizorach SUHD KS9000 zapewniający niezmiennie wysoką jakość obrazu mimo upływu czasu.
Cała linia telewizorów SUHD z 2016 roku została wyróżniona przez organizację UHD Alliance (UHDA) certyfikatem UHD Premium. Certyfikat potwierdza, że telewizor spełnia najwyższe standardy, obejmujące między innymi takie parametry jak rozdzielczość ekranu, funkcja HDR, współczynnik maksymalnej jasności, poziomy czerni oraz gama kolorów. Premium UHDA to najważniejsza certyfikacja w zakresie jakości obrazu UHD, dzięki czemu można w łatwy sposób rozpoznać produkty, w których zastosowano technologię spełniającą najwyższe standardy.
* Przy założeniu, że przeciętny ludzki włos ma grubość około 100 μm.
