Deset let televizorjev s kvantnimi pikami brez strupenega kadmija

Dolgo že pišemo o televizorjih s kvantnimi pikami, ki izboljšujejo barvni spekter. Najmanj osem let, odkar je Samsung uvedel linijo QLED (ki so jo kmalu »posnemali« tudi drugi proizvajalci), v zadnjem času so ti mali polprevodniki pomembni tudi za modele QD-OLED. Minilo pa je natanko deset let, odkar jih je korejsko podjetje začelo proizvajati brez vsebnosti strupene kovine kadmij.

Kvantne pike so mikroskopsko drobni polprevodniški delci, deset tisočkrat tanjši od človeškega lasu. Zaradi svojih fizikalnih lastnosti, ki omogočajo najvišjo raven natančnosti barv in svetlosti med obstoječimi materiali, so idealne za izboljševanje tehnologije zaslonov, najprej LCD-jev in nato še OLED-ov. Podpirajo širok barvni razpon, ki natančno ustreza barvam, ki jih zaznava človeško oko, in omogočajo prilagajanje svetlobe na ravni slikovnih točk za natančnejše črne odtenke. Natančno se da prilagajati, kako svetijo, in s tem je krmiljenje slike na zaslonu naprednejše kot pri klasični zasnovi, hkrati pa je barvni spekter širši, barve bolj živahne in tudi bolj natančne, ter svetilnost višja. Ker oddajajo svetlobo v vse smeri, je slednja tudi enakomerna in barve so dosledne iz katerega koli zornega kota. Hkrati zmanjšujejo izpostavljenost modri svetlobi za udobnejšo izkušnjo gledanja.

Vendar televizorji niso edino področje za uporabo kvantnih pik, četudi so tu najbolj izpostavljene (tudi marketinško). Prisotne so denimo še v medicinskih napravah, kjer je prav tako pomembna čim večja natančnost, v sončnih celicah, kjer je treba doseči čim boljšo učinkovitost in še kje.

Običajni televizorji LCD imajo za tekočimi kristali bele sveteče diode, pred njimi pa barvni filter. Pri modelih QLED modre diode svetijo na filter s kvatnimi pikami in te nato določajo svetlobo in barve na zaslonu.

Vrnimo se še malo k televizorjem. Pri teh imajo zasloni s kvantnimi pikami preprostejšo in učinkovitejšo strukturo v primerjavi z običajnimi LCD-ji. Modeli Samsung QLED tako nimajo fosforne plasti, saj sloj kvantnih pik skupaj z modro osvetlitvijo ozadja izboljšuje svetlost in zagotavlja bolj živahne barve. Pri modelih QD-OLED kvantno-točkovni film uporablja svetlobo iz organskih diod in jo, poenostavljeno povedano, ojača. Podaljšuje tudi življenjsko dobo televizorja, saj omenjenim diodam sčasoma svetilnost pada.

Odličen material, toda …

Prve kvantne pike iz kadmija so raziskovalci odkrili l. 1982, uspešno pa so jih sintetizirali  enajst let kasneje. Samsung je tehnologijo začel raziskovati in razvijati l. 2001. Tudi pri teh poskusih se je na začetku kot zelo primeren material za dosego živahnih barv, kar je zahtevalo enotne nanodelce, izkazoval kadmij. Gre za mehko srebrno-belo kovino, ki jo je enostavno rezati in ima izjemno dobro prevodnost, poleg tega se dobro meša z drugimi kemijskimi elementi. Že v 19. stoletju so ga umetniki uporabljali skupaj z žveplom, da so dobili rumene in rdeče pigmente. Pred stotimi leti so ga začeli uporabljati kot zaščitno sredstvo proti rjavenju karoserij avtomobilov in letal, v 80-ih letih prejšnjega stoletja pa tudi za katode nikelj-kadmijevih akumulatorjev (NiCd). Bil je tudi najučinkovitejši material za proizvodnjo kvantnih pik in ključen za doseganje njihovih glavnih prednosti, kot sta barvna reprodukcija in kontrastno razmerje. Toda material je strupen, ob stiku z njim, kar je sicer malo verjetno pri miniaturnih delcih v ohišju televizorja, lahko povzroča bolezni. Njegova uporaba v zabavni elektroniki je sicer dovoljena, vendar s strogimi varnostnimi omejitvami.

Že pred desetletjem je bil Samsung prvi, ki je razvil učinkovite kvantne pike brez kadmija, in l. 2015 predstavil prvo linijo televizorjev SUHD z njimi. Za nanokristalni material teh pik se zdaj večinoma uporablja indijev fosfid, ki je sestavljen iz indija in fosforja, lahko pa tudi ogljikove spojine, obogatene z dušikom. Dve leti kasneje so prišli v prodajo prvi televizorji QLED, pri katerih je korejsko podjetje toliko izpopolnilo tehnologijo kvantnih pik, da je lahko doseglo barvni standard DCI-P3 in 100-odstotni barvni volumen. Kasneje so razvili še rdeči svetlobni element in s tem izboljšali svetlobno učinkovitost modrega, ki v proizvodnji televizorjev velja za najzahtevnejšega od treh osnovnih barv. Kot rečeno, so kvantne pike uporabili tudi za ponovni vstop na trg televizorjev OLED, kjer se je to takoj izkazalo za odlično potezo, saj so s tem zagotovili najvišjo svetilnost med vso konkurenco. Na drugi strani pri Neo QLED-ih miniaturne diode za osvetlitev (mini LED) in kvantne pike prav tako omogočajo izvrstno svetilnost, živahne barve in še več podrobnosti, med drugim tudi ločljivost 8K.

The post Deset let televizorjev s kvantnimi pikami brez strupenega kadmija appeared first on Tehnozvezdje.