Samsung i kropka

Kropki kwantowe – choć niewidzialne gołym okiem – emitują światło o niezwykle czystej barwie. Dzięki współczesnej technologii, wykorzystujemy je w diagnostyce medycznej, biologii czy optyce. Samsung korzysta z kropek przy produkcji telewizorów. Jak wyglądają? Dlaczego są tak szczególne? Co kryje w sobie telewizor najnowszej generacji? Odpowiedzi na te pytania znajdziesz w strefie Samsung i kropka.

Co to jest kropka kwantowa?

Kropka kwantowa to bardzo mały kryształ. Tak mały, że jego średnicę liczy się w pojedynczych nanometrach. 1 nanometr (nm) to miliardowa część metra. 100 000 razy mniej, niż liczy sobie średnica ludzkiego włosa! Gdybyśmy umieścili kropki kwantowe o średnicy 5 nm na powierzchni łebka od szpilki (1 mm2), to moglibyśmy zmieścić ponad 46 miliardów kropek. Aby zobaczyć kropkę kwantową potrzebny jest mikroskop elektronowy, powiększający nawet kilkaset tysięcy razy.

Gdy na kropkę kwantową padnie światło o odpowiedniej energii (np. UV), zaczyna ona świecić. Energia i kolor tego światła zależą od rozmiaru kropki – cechy fizycznej która z czasem nie ulega zmianie. Dlatego kropka jest bardzo stabilnym źródłem czystego światła – za kilkanaście lat będzie świecić dokładnie tak samo, jak dziś.

Kolor emitowanego światła zależy od wielkości kropki. Najmniejsze kropki fosforku indu mają 2 nm i świecą na niebiesko, największe – 6 nm i świecą na czerwono. Współczesna technologia pozwala wytwarzać kropki o dowolnym rozmiarze. W ten sposób można produkować źródła światła, które świecą dowolnym i na dodatek bardzo czystym kolorem.

Kropki ukryte w telewizorze

Z perspektywy widza, najistotniejszym elementem każdego telewizora jest jego wyświetlacz. Kupując odbiornik, zwracamy uwagę na jego wielkość, ostrość, kontrast, jakość odwzorowanych kolorów. Ta ostatnia cecha w telewizorach z ekranem QD (Quantum Dot – kropka kwantowa) związana jest właśnie z warstwą kropek kwantowych, znajdującą się pomiędzy podświetleniem telewizora a filtrami kolorów.

Kiedy na warstwę kropek pada niebieskie światło wychodzące z panelu podświetlanego diodami LED, zaczynają one świecić na czerwono i zielono. W ten sposób zyskujemy ostatecznie mieszankę trzech kolorów RGB (czerwonego, zielonego i niebieskiego), którą ludzkie oko rozpoznaje jako barwę białą.

Równomierne, dobrze ukierunkowane, białe podświetlenie to konstrukcyjny punkt wyjścia dla wszystkich telewizorów LCD. Ale to dopiero połowa sukcesu. Aby wyświetlić obraz kolorowy, potrzebne są piksele. To maleńkie fragmenty ekranu, które mogą przepuszczać lub blokować wybraną składową barwę światła białego. Jest ich ponad 20 mln i każdy działa jak miniaturowa żaluzja w oknie. Elektronika wbudowana w telewizor potrafi „otwierać” i „zamykać” każdy piksel nawet 120 razy na sekundę.

Eksponaty

GAMUT

Gamut to graficzne przedstawienie zakresu kolorów, które może wyświetlić ekran telewizora i które może zobaczyć człowiek. Każdy kolor w obrębie gamutu jest mieszaniną trzech podstawowych barw: czerwonej, zielonej i niebieskiej. Idealny wyświetlacz pokryłby cały gamut. Zobacz, jak blisko ideału jest telewizor Samsung SUHD, w którym zastosowano kropki kwantowe.

KROPKI KWANTOWE

Fiolki wypełnione są zawiesinami kropek kwantowych. Sprawdź co się stanie, gdy oświetlisz je światłem ultrafioletowym. Kropki przyjechały do nas z Korei, z laboratoriów badawczo-rozwojowych firmy Samsung. Czerwone i zielone wykorzystywane są na co dzień do tworzenia wyświetlaczy telewizorów.

CO SIĘ KRYJE W TELEWIZORZE SAMSUNG SUHD?

Zajrzyj do wnętrza najnowszego modelu telewizora LCD Samsung SUHD serii 7. Warstwę zawierającą kropki kwantowe możesz rozpoznać po tym, że zaczyna świecić, kiedy pada na nią światło o wysokiej energii.

TESTUJ KOLORY

Porównaj jak pokazuje kolory standardowy telewizor LCD, a jak  telewizor LCD SUHD, w którym wykorzystano technologię kropek kwantowych (Quantum Dot).
Przesuwając suwaki możesz dowolnie mieszać kolor czerwony, niebieski i zielony. Do obu telewizorów dociera ten sam sygnał.

ZOBACZ PIKSEL

Spójrz na ekran telewizora przez okular mikroskopu. W takim powiększeniu ma on budowę mozaiki – składa się z dużej liczby małych fragmentów (w tym wypadku ok. 24 milionów). Nazywamy je subpikselami.

Jak oko widzi kolory

Oko ludzkie działa podobnie jak aparat fotograficzny. Soczewka i ciało szkliste gałki ocznej skupia promienie światła, dzięki czemu na światłoczułej warstwie dna oka – siatkówce powstaje obraz obserwowanego obiektu.

Siatkówka składa się z blisko stu milionów dwóch rodzajów światłoczułych receptorów: czopków (około 4,5 milionów) i pręcików (około 90 milionów). To czopki odpowiadają za widzenie barw przez człowieka. Są one rozmieszczone głównie w centralnej części siatkówki, szczególnie w tzw. plamce żółtej. Istnieją trzy rodzaje czopków, czułych na światło o różnej długości fali: długiej (czopki L), średniej (czopki M) i krótkiej (czopki S). W pewnym uproszczeniu można powiedzieć, że są one wrażliwe na światło czerwone, zielone i niebieskie (odpowiednio). Pobudzone czopki przekazują sygnały drogą wzrokową do mózgu, który składa je w barwny obraz. Odkrycie „trójkolorowego” widzenia barw przez człowieka (zwanego trichromatyzmem) zaowocowało skonstruowaniem urządzeń wytwarzających kolorowe obrazy: aparatów fotograficznych i kolorowych wyświetlaczy, np. telewizorów.

Jeszcze więcej o kolorach

Wciągnął Cię temat kolorów i ich postrzegania? W Koperniku znajdziesz więcej eksponatów związanych z tymi zjawiskami.

MIESZANIE BARW RGB

RGB to popularny system kolorów. Jego nazwa pochodzi od pierwszych liter angielskich nazw kolorów – czerwonego (Red), zielonego (Green) i niebieskiego (Blue). Ten system ten stosuje się w niemal wszystkich rodzajach kolorowych wyświetlaczy i ekranów, od rzadkich już telewizorów kineskopowych po nowoczesne ekrany.

MIESZANIE BARW CMY

Łącz kolorowe plastikowe płytki i eksperymentuj z barwami w systemie kolorów CMY. CMY to skrót utworzony z pierwszych liter angielskich nazw barw Cyan – cyjan lub błękit, Magenta – magenta lub purpura drukarska oraz Yellow – żółty. System CMY stosowany jest w mieszaniu pigmentów i farb – przede wszystkim w drukarkach komputerowych i maszynach drukarskich.

OKO

Zajrzyj do wnętrza oka ludzkiego. Poznaj jego budowę i funkcje.

WYSTAWA OBRAZÓW

Tu zaobserwujesz zjawiska związanie z mieszaniem barw i selektywnym odbiciem. Umożliwia to zestawienie oświetlenia opartego o system RGB z malowanymi płótnami, wykorzystującymi barwniki opisywane przez system CMY.

QUIZ CHROMATYCZNY

Sprawdź, czy właściwie nazywasz poszczególne kolory. To wcale nie jest takie proste jakby się wydawało – eksponat to baza danych ponad 120 odcieni i barw, wraz z materiałami na temat historii koloru, znaczenia w sztuce, kulturze, nauce i życiu codziennym.


Partner strategiczny Centrum Nauki Kopernik
Partner Teatru Robotycznego

Strefę wspiera: