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Come ogni anno la Royal Swedish Academy of Sciences ha assegnato il premio Nobel per la chimica. L'assegnazione di questo importante riconoscimento per il 2023 riguarda da vicino il mondo dei display: il Nobel è stato infatti attribuito a Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus e Alexei I. Ekimov, tre nomi probabilmente non conosciuti dal grande pubblico ma che hanno portato una delle più importanti innovazioni introdotte negli ultimi anni. Parliamo infatti degli scienziati che hanno scoperto e sviluppato la tecnologia Quantum Dot, i nanocristalli che hanno esercitato un notevole impatto sul mercato dei display, dai televisori ai monitor.

COSA SONO I QUANTUM DOT

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I Quantum Dot sono nanocristalli composti da semiconduttori capaci di assorbire la luce e di emetterla nuovamente in funzione della loro dimensione. In pratica sono le minuscole dimensioni dei nanocristalli a determinare la lunghezza d'onda della luce emessa. Queste caratteristiche sono molti importanti in campo video: si sfrutta la luce proveniente dalla retroilluminazione degli LCD o dagli emettitori organici degli OLED per innescare l'azione dei Quantum Dot, che la riemettono nuovamente in forma più pura in modo da riprodurre colori più saturi e quindi capaci di coprire gli spazi colore più ampi.

I QUANTUM DOT SU DISPLAY LCD E QD-OLED

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Attualmente gli utilizzi dei Quantum Dot si possono raggruppare in due macro-categorie: QDEF e QDCC. QDEF è l'acronimo di Quantum Dot Enhancement Film, la prima tecnologia applicata al mercato TV e tuttora in uso. Come il nome stesso lascia intuire, ci troviamo di fronte ad un filtro (Film, per l'appunto) che viene inserito tra la retroilluminazione a LED blu degli LCD e il pannello. Il QDEF contiene Quantum Dot rossi e verdi che ricevono la luce dai LED e la emettono nuovamente per ricreare la rispettiva componente cromatica ma in forma più pura, senza la contaminazione di altre lunghezze d'onda che su un LCD convenzionale impone limiti importanti nella copertura degli spazi colore più estesi del Rec.709 (lo standard per i contenuti in SDR).

Il QDEF fa inoltre passare una parte della luce blu che si va così a sommare al rosso e al verde per generare una luce bianca. Quest'ultima viene poi filtrata a livello dei pixel (RGB) per ottenere tutte le tre componenti cromatiche primarie. Al QDEF si è poi aggiunta una variante più ottimizzata a livello produttivo. Parliamo di xQDEF, che si distingue da QDEF per via dei Quantum Dot integrati all'interno del diffusore che porta la luce dei LED su tutto lo schermo. Sui QDEF il diffusore e il substrato con i Quantum Dot sono invece elementi separati.

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QDCC è un'applicazione più recente dei Quantum Dot. A portarla per prima sul mercato è stata Samsung Display, che nel 2022 l'ha usata per lanciare i pannelli QD-OLED che troviamo sui TV Samsung S95B (2022), Sony A95K (2022), Samsung S90C e S95C (2023) e Sony A95L (2023). QDCC sta per Quantum Dot Color Conversion: non parliamo perciò di elementi che agiscono come un filtro ma di una conversione del colore. La base di partenza sono gli emettitori organici di colore blu che innescano la conversione del colore grazie a Quantum Dot rossi e verdi, creando le componenti cromatiche RGB per ogni pixel.

I FUTURI NANOLED AUTO-EMISSIVI

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I Quantum Dot non sono solo capaci di emettere luce con lunghezza d'onda diversa dopo averla assorbita da una fonte esterna. A questa proprietà, che prende il nome di fotoluminescenza, si affianca l'elettroluminescenza, cioè la capacità emettere luce propria sotto l'azione di un campo elettrico. Gli schermi capaci di sfruttare tale capacità sono ancora allo studio anche se le prime applicazioni sotto forma di prototipi sono già state mostrate in alcune occasioni, ad esempio da Nanosys durante il CES 2023.

Il nome scelto al momento è NanoLED e prevede una configurazione con emettitori RGB. Questa tecnologia è teoricamente molto interessante perché strutturalmente più semplice di LCD con Quantum Dot e QD-OLED. Nanosys sostiene che i NanoLED si potranno sfruttare per produrre schermi più sottili e adattabili a qualsiasi tipo di prodotto, non solo TV ma anche visori per realtà aumentata e virtuale, schermi per smartphone e monitor. L'obiettivo è quello di arrivare a produrli con la stampa inkjet per integrarli praticamente ovunque, dagli HUD (Heads-Up Display) nei veicoli ai display per occhiali "smart". C'è però ancora molto da migliorare prima di poter arrivare sul mercato con un prodotto finito, realisticamente serviranno anni prima di vedere le prime applicazioni reali.

Fonte: The Royal Swedish Academy of Sciences