Una pantalla de puntos cuánticos es un dispositivo de visualización que utiliza puntos cuánticos para producir luz roja, verde y azul. Actualmente, existen modelos comerciales de pantallas basadas en diodos emisores de luz de puntos cuánticos (QD-LED o QD-OLED).
QLED (del inglés. quantum dot , "punto cuántico") es el nombre comercial de la tecnología de fabricación de pantallas LCD con retroiluminación LED sobre puntos cuánticos de Samsung . Una tecnología similar de LG Electronics se llama NanoCell, de Sony - Triluminos [1] , de SHARP - Q-COLOUR, de Hisense - ULED.
Los puntos cuánticos son cristales que brillan cuando se exponen a la corriente o la luz. Emiten diferentes colores según el tamaño y el material del que están hechos. Los investigadores dicen que las pantallas de puntos cuánticos pueden tener un consumo de energía hasta cinco veces menor que las pantallas LCD convencionales , así como una vida útil más larga que las pantallas OLED . También se afirma que el costo de fabricación puede ser la mitad que el de las pantallas LCD y OLED [2] .
Según los creadores, proporciona un menor consumo de energía que otras tecnologías, incluida OLED, y un bajo costo de producción (como el papel electrónico, las pantallas OLED (y también, en cierta medida, LCD), afirma ser la principal tecnología en pantallas flexibles ). Al mismo tiempo, el brillo y el contraste son mucho más altos que los de las tecnologías de la competencia .
Hacer una pantalla de televisión completa con puntos cuánticos, en lugar de solo usarlos como retroiluminación, fue el objetivo inicial de QD Vision. Se suponía que tomaría la estructura de un dispositivo OLED , pero usaría puntos cuánticos como capa de emisión [3] . Producen luz monocromática y, por lo tanto, son más eficientes que las fuentes de luz blanca [4] . Las pantallas QD-LED utilizarán puntos cuánticos electroluminiscentes como elementos emisores impulsados por una matriz activa de transistores de película delgada ( TFT ).
Por el momento, solo hay muestras de laboratorio de pantallas de electroemisión. Hasta ahora, todos los productos comerciales utilizan puntos cuánticos fotoluminiscentes para iluminar pantallas de cristal líquido. Al final resultó que, el uso de puntos cuánticos para obtener color espectral puro es una forma relativamente económica de proporcionar una reproducción de color casi natural para matrices de cristal líquido.
En las pantallas a color, cada píxel contiene un subpíxel rojo, verde y azul. Estos colores se combinan con diferentes intensidades para producir millones de tonos. Los investigadores pudieron crear patrones repetibles de rayas rojas, verdes y azules repitiendo la técnica de deposición litográfica muchas veces. Las tiras se aplican directamente a la matriz de transistores de película delgada. Los transistores están hechos de indio amorfo - galio - óxido de zinc ( IGZnO), que tiene una mayor movilidad de electrones y es un semiconductor de tipo de conductividad electrónica con mejor estabilidad que los transistores de silicio hidrogenado amorfo (a-Si). La pantalla resultante tiene subpíxeles de aproximadamente 50 micrómetros de ancho y 10 micrómetros de largo, lo suficientemente pequeños como para usarse en pantallas de teléfonos [2] .
La idea de usar puntos cuánticos como fuente de luz se desarrolló por primera vez en la década de 1990. .
A principios de la década de 2000, los científicos comenzaron a darse cuenta de todo el potencial de los puntos cuánticos como la próxima generación de pantallas. En 2004, se fundó QD Vision Laboratory (EE. UU., Lexington (Massachusetts) ) para desarrollar la tecnología QLED . Posteriormente se le unieron LG Electronics y Samsung Electronics .
En febrero de 2011, investigadores de Samsung presentaron el desarrollo de la primera pantalla a todo color basada en puntos cuánticos : QLED. La pantalla de 4 pulgadas estaba impulsada por una matriz activa , lo que significa que cada píxel de color de punto cuántico podía encenderse y apagarse mediante un transistor de película delgada . Los investigadores hicieron un prototipo en vidrio y plástico flexible. Para crear un prototipo, se aplica una capa de una solución de puntos cuánticos a la placa de silicona y se rocía un solvente. Luego, la capa de puntos cuánticos se presiona suavemente en un sello de goma con una superficie de peine, se despega y se estampa sobre vidrio o plástico flexible. Así es como se depositan franjas de puntos cuánticos sobre un sustrato [5] .
El uso de cadmio altamente tóxico, que se utilizó principalmente en la producción de puntos cuánticos, está limitado al 0,01 % en peso de un material homogéneo [6] . Samsung colaboró con Dow Chemical en 2015 para resolver el problema mediante el uso de materiales que contienen indio en lugar de cadmio [7] . LG también está colaborando con Dow Chemical y LG Chem para crear tecnología de puntos cuánticos libre de cadmio .
Todas las pantallas existentes que afirman ser QLED son, de hecho, LCD -matrix con retroiluminación LED de puntos cuánticos , es decir, su única ventaja sobre las LCD es la gama de colores ampliada . En comparación con los televisores OLED ( donde los píxeles en sí son pequeños LED) que usan electroluminiscencia, los televisores QLED no tienen negros verdaderos ni contraste infinito, usan fotoluminiscencia, la reemisión de luz en un rango de frecuencia diferente. Por analogía, los televisores LED tampoco son radiación electroluminiscente como OLED, sino un tipo de luz de fondo donde se usa un panel de diodos emisores de luz (LED) en lugar de las lámparas fluorescentes de cátodo frío que se usaban anteriormente.
La tecnología fue desarrollada por QD Vision y utilizada en televisores Sony lanzados en 2013 [8] , TCL Corporation , Hisense (K7100) [9] .
La luz de un LED azul pasa a través de un tubo lleno de puntos cuánticos rojos y verdes, que emiten fluorescencia y generan luz roja y verde. Del tubo sale luz blanca, que consiste en una mezcla del azul puro original, el rojo puro y el verde puro. Los tubos de retroiluminación se colocan en los bordes de la pantalla [10] .
El nombre pertenece a Samsung, pero todos los miembros de la QLED Alliance, creada en abril de 2017 [11] , pueden usarlo .
La tecnología fue desarrollada por Nanosysy presentado en la feria SIDen 2011. Está diseñado para mejorar la gama de colores, el brillo y el contraste de la pantalla. Esta tecnología se utiliza en Samsung , TCL Corporation , Hisense , televisores Philips , tableta Amazon Kindle Fire HD 7, computadora portátil ASUS Zenbook NX-500.
En los paneles LCD, se agrega una película impregnada con puntos cuánticos de dos tamaños diferentes distribuidos aleatoriamente entre la retroiluminación LED azul y la capa de cristal líquido (LCM): una emite luz verde, la otra emite luz roja. La luz roja y verde se mezcla con la luz azul no absorbida para formar el blanco. Luego pasa a través de un filtro de color de subpíxeles (BEF).
La tecnología apareció en 2018 y los televisores con pantallas QDOG deberían aparecer en 2019. La tecnología permite fabricar televisores más delgados y económicos [13] .
Los puntos cuánticos se depositan en una delgada lámina de vidrio que sirve como guía de luz.
La tecnología elimina la necesidad de un filtro de matriz de color. En lugar de subpíxeles verdes y rojos, se utilizan celdas con puntos cuánticos, en lugar de un subpíxel azul, se utiliza una capa de dispersión transparente que transmite la luz azul de la retroiluminación LED. La complejidad del método radica en que los puntos cuánticos deben ubicarse muy cerca unos de otros para que la luz azul no pase entre ellos y no interfiera en la obtención de colores puros. Nanosys en asociación con el fabricante de tintas Dic Corporationdesarrolló un método para aplicar puntos cuánticos mediante impresión de inyección de tinta, que se presentó en 2017 [14] .
La tecnología fue presentada por LG Display en 2017 en CES [15] . Permitió ampliar la gama de colores y aumentar el ángulo de visión.
Las pantallas IPS tradicionales suelen estar equipadas con retroiluminación de diodo emisor de luz blanca (WLED), lo que les permite reproducir colores en el espacio de color RGB estándar. En la tecnología Nano IPS, se aplica una capa de nanopartículas (de ahí el nombre Nano IPS) a los LED blancos (y no a una capa adicional de dispersión de luz, como en QLED): puntos cuánticos con un tamaño de menos de 2 nm. Absorben luz en ciertas longitudes de onda, como tonos no deseados de amarillo y naranja, lo que mejora la fidelidad de los tonos rojos [16] .
LG Electronics utiliza puntos cuánticos Nanoco sin cadmiosuministrado por Dow Chemical .
El distribuidor MMD (Philips Monitors) y QD Vision anunciaron que China lanzó el primer monitor de puntos cuánticos del mundo. Los monitores son producidos por la empresa de Hong Kong TPV Technology , que compró la marca Philips en 2011-2014 [17] . Hablamos del monitor 276E6ADS de 27 pulgadas que, gracias a la tecnología QD Vision, nos permite hablar de la aparición de pantallas profesionales a precio de modelos de consumo. Fue presentado en CES 2015. El dispositivo está basado en un panel IPS, una resolución de panel de 1920x1080 píxeles, un tiempo de respuesta de 4 ms y un brillo máximo de 300 cd/m². El monitor cubre el 99% del espacio Adobe RGB [18] .
2013: televisores de la serie Sony W900 (modelo Ultra HD 55W900) [ 19] y X900 (65X900, 55X900) [8] , tableta Amazon Kindle Fire HDX 7 [20] .
2014: ASUS presentó el Zenbook NX500 en Computex con una pantalla QDEF (Quantum Dot Enhancement Film) [21] .
2015: televisores de TCL Corporation , Hisense , Samsung , LG Electronics [22] .
2016: televisores de pantalla directa de las series Samsung Q9F y Q7F (modelos de 75, 65 y 55 pulgadas).
2017: televisores de pantalla curva Samsung Q7C (49" y 55" y Q8C (55", 65" y 75") y monitores de las series CHG90 y CHG70 de Samsung. La letra "C" en la serie significa "Curva" (curva). En CES 2017, Samsung cambió el nombre de su tecnología de retroiluminación "SUHD" a "QLED" [23] . Televisores de las series LG SJ9500, SJ8500 y SJ8000. También este año, han aparecido la tableta Quantum Dot Iconia Tab 10 [24] de Acer , los monitores de juegos Acer Predator X27 y el ASUS ROG Swift PG27UQ.
2018: monitor ASUS ProArt PA32UC [25] .
Según Seth Coe-Sullivan, fundador y director ejecutivo de QD Vision, los investigadores e ingenieros de Samsung han resuelto muchos problemas, pero los mejores dispositivos de puntos cuánticos no son tan eficientes como las pantallas OLED. También es necesario aumentar la vida útil, ya que el brillo de las pantallas QLED comienza a disminuir después de las 10.000 horas [2] .
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