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¿Qué sería del color sin los Quantum Dots? Cómo esta tecnología ha perfeccionado al LED

¿Qué sería del color sin los Quantum Dots? Cómo esta tecnología ha perfeccionado al LED
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A día de hoy, encontramos dos posibles tecnologías como las comúnmente aceptadas para fabricar las pantallas de televisión que encontramos en las tiendas. Por un lado, está la tecnología LED LCD, y por otro la tecnología OLED.

Durante los últimos años, ambas tecnologías han ido evolucionando para ofrecer la mejor calidad de imagen posible, cada una de ellas con sus fortalezas y debilidades, potenciando las primeras y minimizando las segundas. LED-LCD es la que ha dado un salto cualitativo y cuantitativo más relevante, gracias a la aplicación de la tecnología de Quantum Dots (puntos cuánticos) en la fabricación de los paneles.

La magia de los puntos cuánticos

Para entender qué aportan los QD (Quantum Dots), es preciso repasar cómo funciona un panel LCD LED tradicional. En él, tenemos una fuente de luz LED Azul como origen principal de iluminación. Esta luz se filtra por la capa de fósforo que tiene el LED, para conseguir una luz parcialmente blanca que funciona como retroiluminación en los paneles LCD.

Cada píxel individual se compone de tres subpíxeles RGB (Red, Green, Blue) a modo de filtros que solo dejan pasar el componente rojo, verde o azul de la luz blanca del sistema de retroiluminación. Para controlar la cantidad de rojo, verde o azul de cada píxel, se usa un cristal LCD, con una transparencia variable para dejar pasar más o menos luz a través de los subpíxeles RGB.

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Si se deja pasar toda la luz por los tres subpíxeles RGB tendremos un punto blanco. Si se bloquean los subpíxeles rojo y verde, tendremos un punto azul, etcétera.

Uno de los puntos débiles de esta forma de generar colores en pantalla está precisamente en la luz blanca empleada para la retroiluminación, muy lejos de ser pura, lo cual hace que los colores primarios rojo, verde y azul, tampoco lo sean, y por ende tampoco sea posible obtener colores precisos a partir de la combinación de diferentes proporciones RGB.

Aquí es donde entran en juego los puntos cuánticos, cambiando por completo la forma de implementar las tríadas RGB de cada píxel en la pantalla. Se mantiene la retroiluminación LED, y los cristales LCD, pero lo demás es diferente.

Colores puros y estables

Lo más importante es mostrar el color tal como lo percibimos con nuestros ojos. Parece lógico, aunque no es tan fácil como parece. La estabilidad y pureza de un color depende de la precisión con la que se consiga manejar la longitud de onda que lo caracteriza .

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En la retroiluminación por led azul ahora se elimina la capa de fósforo para conseguir una mayor intensidad y pureza, pero es ahora donde ha de entrar en juego otra capa que traduzca dicha intensidad y pureza lumínica en colores precisos: los Quantum Dots.

La idea es que a cada subpíxel le llegue la luz del color que corresponda. Para conseguir los componentes R y G (rojo y verde) se usan puntos cuánticos (Quantum Dots) con una interesante propiedad. Dependiendo del tamaño que tengan esos "puntos", al incidir sobre ellas una fuente de luz y su correspondiente energía, emiten una luz con un color puro específico.

Quantum Dot

Concretamente, para conseguir luz de color rojo el tamaño de los Quantum Dots es de unos 6 nm, y para el verde, de unos 3 nm. Al incidir la luz azul sobre estas partículas, “brillarán” con un color rojo puro y otro verde puro, sin tonalidades parásitas. De este modo, las tríadas RGB en una pantalla Quantum Dot se componen de tres colores de gran pureza: el azul de la retroiluminación, más el rojo y el verde de los puntos cuánticos.

La matriz LCD se mantiene para regular cuánta cantidad de rojo, verde y azul pasa por cada subpíxel y generar los colores a partir de la combinación de distintas cantidades de RGB.

Sintesis Aditiva

Al final, lo que se consigue con la tecnología Quantum Dot es generar los tres colores básicos RGB a partir de fuentes de gran pureza. El azul, a partir de LEDs de alta intensidad lumínica, y el rojo y verde a partir de los Quantum Dot, capaces de emitir luz con longitudes de onda perfectamente controladas para que se correspondan con un rojo y un verde puros.

Se combina lo mejor de la tecnología LED-LCD con las ventajas derivadas de contar con partículas capaces de transformar luz en colores puros, con resultados que hasta hace poco eran característicos de la tecnología OLED.

No todos los Quantum Dots son iguales

La tecnología de los puntos cuánticos está a disposición de quienes deseen usarla. Pero fabricantes como Samsung han optado por desarrollar sus propios compuestos para elaborar las pantallas Quantum Dot de su gama de televisiones SUHD.

Así, ha desarrollado un sistema de protección de cuatro capas (Quad Layer) para los QDs de tal manera que no son susceptibles de recibir humedad. Su durabilidad está por encima de otras soluciones como la de OLED.

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Samsung también ha apostado por la eliminación del Cadmio en la elaboración de estos componentes sintéticos. El Cadmio (Cd) es un compuesto potencialmente nocivo para la salud, y se han desarrollado patentes como el encapsulado y compuestos alternativos basados en elementos alternativos como el Indio (In) para su elaboración.

El resultado: disponer de colores sumamente puros RGB para generar el resto de colores del espectro de un modo mucho más preciso e intenso que con una retroiluminación LED blanca.

A más colores para mostrar, se necesita una electrónica más precisa

En una pantalla LED LCD con una capacidad limitada para mostrar colores de un espacio de color relativamente pobre (REC. 709), no hace falta tener una electrónica especialmente exigente: con una controladora de 8 bits tenemos suficiente para manejar unos 16 millones de tonalidades, que entran dentro de lo posible para la tecnología LED tradicional.

Si contamos con la tecnología apropiada para visualizar más tonalidades, en un espacio de color más amplio, el panel tiene que ser capaz de identificar y gestionar correctamente un mayor número de colores. Al fin y al cabo, el objetivo es que lo que se vea en la pantalla del televisor sea lo más fidedigno posible, y ahí es donde entra en juego la tecnología Quantum Dot.

En las pantallas SUHD, Samsung cuenta con controladoras de 10 bits capaces de manejar hasta 1.000 millones de colores independientes.

Recordemos que un bit es un “0” y un “1” a nivel digital. Un panel de 8 bits tendrá 28 x 28 x 28 combinaciones de cada color primario. Al multiplicar salen 16 millones de colores mientras que un panel de 10 bits tendrá una combinación de 210 x 210 x 210 , ofreciendo así más de 1.000 millones de colores, 64 veces más que un panel de 8 bits

Dci P3

Como resultado de estas mejoras, las pantallas SUHD permiten mostrar la práctica totalidad de colores del espacio DCI P3 y un porcentaje significativo del REC.2020 mucho más exigente.

Además, Samsung ha pensado en todos los elementos que intervienen en la ecuación de la calidad de imagen. Y ha dotado a la superficie de las pantallas SUHD de un recubrimiento especial denominado Ultra Black, inspirado en la estructura de los ojos de las polillas (Moth Eye) capaz de eliminar la práctica totalidad de los reflejos cotidianos provenientes de ventanas o luces.

Moth Eye Nature

El resultado, calidad de imagen SUHD

Gracias al valor añadido que Samsung aporta a la implementación convencional de la tecnología de Quantum Dots, ha construido una gama de televisores SUHD capaz de diferenciarse de las propuestas de otros fabricantes, donde todas las innovaciones responden a una necesidad concreta, encajando las piezas del rompecabezas de la calidad de imagen con solvencia suficiente como para manejar contenidos HDR.

Foto | Longitudes de onda del espectro de color. Wikipedia

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