O que é quantum dot (QD), a tecnologia de pontos quânticos usada em telas?

Pontos quânticos (quantum dots ou QD) são nanopartículas de semicondutores utilizadas para aumentar a precisão e a intensidade das cores em telas. A tecnologia é encontrada em TVs e monitores QLED e QD-OLED, mas também tem outras aplicações – como painéis fotovoltaicos, para geração de energia solar, e equipamentos para medicina de precisão.

Os pontos quânticos foram descobertos pelo físico russo Alexey Ekimov, em 1981. O pesquisador notou o fenômeno da fluorescência ao sintetizar nanocristais de cloreto de cobre em uma matriz de vidro. Mas a primeira TV quantum dot só foi lançada pela Sony em 2013, com a linha Triluminos.

Como funcionam os quantum dots em TVs

Os pontos quânticos são nanocristais feitos de materiais semicondutores, como o seleneto de cádmio (CdSe). Normalmente, eles têm dimensões entre 2 e 10 nanômetros, e são adicionados às telas na forma de uma fina camada.

Em painéis LCD mais sofisticados, pontos quânticos são usados como filtros de cor. Ao receberem fótons gerados pelo backlight de LED, as nanopartículas reemitem luz em cores no arranjo RGB (vermelho, verde e azul) para iluminar cada pixel.

Pelo processo de confinamento quântico, que ocorre quando elétrons ficam limitados a estruturas extremamente pequenas, o comprimento de onda de luz é ajustado ao tamanho de cada nanopartícula. Como cada cor tem um comprimento de onda específico, é possível utilizar pontos quânticos maiores ou menores para obter cores distintas.

Uma camada de quantum dots também pode ser adicionada a visores OLED. Neste caso, o material orgânico que forma a tela emite uma luz azul que flui para os pontos quânticos de modo que as demais cores sejam geradas. Com isso, não é preciso existir uma camada de backlight.

Vantagens e desvantagens do QD em telas

Os pontos quânticos têm as seguintes vantagens e desvantagens quando são usados na fabricação de telas:

• Maior precisão de cores: quantum dots permitem reprodução mais precisa de cada cor por emitirem luz em comprimentos de onda específicos;
• Níveis altos de brilho: telas com pontos quânticos podem ter níveis de brilho que chegam a 2.000 nits, muito mais do que o oferecido por visores OLED ou LCD convencionais;
• Eficiência energética: em telas com pontos quânticos, os pixels correspondentes a áreas escuras da imagem não precisam ser iluminados. Isso gera economia de energia;
• Longa vida útil: tecnologias que unem painéis LCD a pontos quânticos não apresentaram queda na qualidade de imagem após 30.000 horas de operação. As nanopartículas não sofrem degradação com o tempo, o que evita o burn-in;
• Preço competitivo: TVs de quantum dots podem custar menos do que modelos OLED por terem fabricação menos complexa. No entanto, elas são mais caras do que TVs LCD convencionais;
• Tamanhos variados: a indústria é capaz de fabricar telas de pontos quânticos com dimensões muito distintas. TVs do tipo podem até alcançar o tamanho de 100 polegadas;
• Ângulo de visão limitado: TVs de quantum dots têm visualização lateral mais ampla do que em telas LCD comuns, mas costumam perder para o OLED nesse quesito;
• Uso de materiais tóxicos: os materiais usados nos pontos quânticos, como o seleneto de cádmio, são considerados nocivos à saúde humana e ao meio ambiente. A indústria tem trabalhado para reduzir os níveis de toxicidade.

Tipos de telas com pontos quânticos

Quantum dots são usados em TVs já disponíveis comercialmente e em tecnologias ainda em desenvolvimento. Nosso comparativo mostra em detalhes as diferenças entre telas QLED, QNED e QD-OLED, entre outras.

Abaixo, você confere um resumo das principais tecnologias de telas com pontos quânticos:

• QLED: combina pontos quânticos com LCD e backlight de LED ou MiniLED (Neo QLED). As primeiras TVs com a marca QLED foram lançadas pela Samsung, em 2017.
• QD-OLED: adiciona uma camada de quantum dots a uma tela OLED para gerar cores mais precisas e alta intensidade de brilho. A tecnologia foi anunciada pela Samsung em 2019.
• LG QNED: linha de TVs lançada em 2021 que combina um painel LCD, um filtro de partículas NanoCell e uma camada de pontos quânticos. O resultado é uma reprodução de cores que alcança 100% do volume DCI-P3.
• QNED (Quantum Dot Nanorod LED): segundo patentes da Samsung analisadas pela UBI Research, essa tecnologia usa nanobastões de LED associados a um filtro de pontos quânticos. Telas do tipo prometem durar mais por não terem compostos orgânicos em sua estrutura.