Công nghệ chấm lượng tử là các hạt nano sử dụng trên nhiều màn hình, nhưng các nhà nghiên cứu đã có thể tận dụng công nghệ để phát hiện bước sóng ánh sáng trên cảm biến, từ đó đưa ra lập luận rằng công nghệ này có khả năng thay thế các cảm biến CMOS.
Theo các nhà nghiên cứu đã phát triển ra được cách để tích hợp công nghệ chấm lượng tử lên các cảm biến, từ đó đem đến khả năng vượt trội hơn nhưng chi phí cùng với bước sản xuất tốt hơn, có thể thay thế được các cảm biến CMOS.
Công nghệ chấm lượng tử
Chấm lượng tử hay QLED là công nghệ dùng cho một tấm với các tinh thể lân tinh phản ứng với ánh sáng và điện để nâng cao chất lượng hình ảnh trên TV. Các chấm lượng tử này là riêng lẻ, cực kỳ nhỏ với kích thước dưới 500 nanomet. Chúng có thể phát sáng trong một dải màu được xác định bởi những nguyên tử được tìm thấy trong mỗi chấm. Như Viewsonic giải thích, thay vì sử dụng đèn nền màu trắng tinh khiết, một chiếc TV với công nghệ QLED sẽ phát ra màu đỏ hoặc xanh lục khi bị ánh sáng xanh dương chiếu vào, có nghĩa là màu sắc chính xác và bão hòa cao hơn so với màn hình LED không có chấm lượng tử.
“Mỗi pixel trên màn hình đều phát ra ánh sáng đỏ, lục hoặc lam, hoặc đôi khi là sự kết hợp của cả ba. Độ chính xác của màu sắc của mỗi pixel được xác định bởi các bước sóng. Và các chấm lượng tử có thể dễ dàng được điều chỉnh theo kích thước xác định của chúng để giải phóng các bước sóng cụ thể khác nhau nhằm tạo ra màu sắc tốt nhất ” – ViewSonic giải thích.
Các chấm lượng tử cực kỳ hữu dụng và đáng kể trong việc cải thiện chất lượng hiển thị. Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách dùng đúng các nguyên tắc này nhưng ngược lại. Thay vì sử dụng các chấm lượng tử để hiển thị màu sắc, công nghệ đang được sử dụng để ghi lại chúng.
Cảm biến chấm lượng tử
Các cảm biến CMOS rất tốt, nhưng vẫn còn vài hạn chế ở nơi chúng được sử dụng và cách chúng ghi lại dữ liệu bị hạn chế bởi kích cỡ.
Nhiều lĩnh vực ứng dụng đang gia tăng, chẳng hạn như ô tô tự lái, thiết bị điện tử linh hoạt, chăm sóc sức khỏe và hình ảnh y tế, đòi hỏi độ phân giải và mức độ tích hợp cao hơn nữa. Các nhà nghiên cứu giải thích rằng điều này rất khó đạt được vì cách từng pixel của ảnh màu được thu lại.
Trong hầu hết các cảm biến hình ảnh, các thành phần màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam của một pixel nhất định được chụp độc lập bằng cách sử dụng một ‘tế bào’ (cell) cảm biến quang chuyên dụng cho mỗi màu. Trong khi ba ô của mỗi pixel được sắp xếp theo chiều ngang và càng gần nhau càng tốt để sử dụng hiệu quả diện tích có sẵn, thiết kế này chiếm ít nhất ba không gian so với mỗi ô riêng lẻ. Ngoài ra, chi phí sản xuất và gia công cho các mảng tách sóng quang này có thể cao do độ phức tạp của chúng.
Các nhà nghiên cứu, dẫn đầu là Giáo sư Sung Kyu Park của Đại học Chung-Ang, Hàn Quốc giải thích rằng họ đã phát triển một loại cảm biến mới sử dụng công nghệ chấm lượng tử. Cảm biến mới sẽ sử dụng các chấm lượng tử xếp chồng lên nhau theo chiều dọc, mỗi chấm đều nhạy cảm với các tần số ánh sáng cụ thể. Khi ánh sáng đi qua các lớp của các chấm được điều chỉnh khác nhau, chỉ ánh sáng phản ứng với các chấm có tần số cụ thể mới được kích hoạt, đó là cách cảm biến biết màu gì để ghi lại thông tin đó.
Các nhà nghiên cứu nói rằng cấu trúc này sử dụng ít diện tích trên mỗi pixel hơn nhiều so với cảm biến hình ảnh thông thường, có nghĩa là có thể đặt nhiều hơn trong một không gian so với công nghệ cảm biến CMOS hiện tại.
Về cơ bản, bằng cách sử dụng phương pháp chế tạo ở nhiệt độ thấp, các nhà nghiên cứu đã cố gắng đưa vào một số lượng pixel cao hơn đáng kể trong cùng một khu vực nhỏ so với các phương pháp thông thường hiện có. Ngoài ra, họ nói rằng việc chế tạo các cảm biến đơn giản hơn nhiều và cảm biến thu được có độ nhạy sáng cao, độ bền lớn hơn. Có nghĩa là thiết kế này có thể được sử dụng cho các cảm biến có độ phân giải cao trong nhiều ứng dụng khác nhau. Điều này mở ra một tương lai hứa hẹn hơn cho mảng hình ảnh.
