Kropki kwantowe przyciągnęły uwagę jako technologia nowej generacji do szerokiego zakresu zastosowań, w tym wyświetlaczy, urządzeń medycznych i ogniw słonecznych. Samsung był w czołówce firm, które najszybciej dostrzegły zalety kropek kwantowych i je wykorzystał. W 2015 roku firma opracowała pierwszy na świecie materiał kropek kwantowych wolny od kadmu i z powodzeniem skomercjalizowała tę technologię w swoich telewizorach SUHD. Kolejno firma nieustannie rozwijała swoją innowacyjną technologię i doskonaliła rozwiązania w zakresie kropek kwantowych, co umożliwiło mu wprowadzenie na rynek – w 2017 roku – telewizorów QLED.
Kropki kwantowe – nowa generacja innowacji w wyświetlaniu obrazu
Kropki kwantowe to mikroskopijne cząstki półprzewodnikowe, które są kilkanaście tysięcy razy cieńsze od ludzkiego włosa. Ich właściwości fizyczne – pozwalające na uzyskanie najwyższego poziomu wierności kolorów i jasności, jaki można uzyskać, zrewolucjonizowały technologię wyświetlania obrazu.
Zastosowane w wyświetlaczach kropki kwantowe odtwarzają szeroką gamę kolorów i ułatwiają regulację natężenia światła na poziomie pikseli, pozwalając na uzyskanie głębszego poziomu czerni. Emitując światło we wszystkich kierunkach, kropki kwantowe zapewniają jednolitą luminancję i spójne kolory podczas patrzenia pod dowolnym kątem, jednocześnie minimalizując ekspozycję na niebieskie światło i zapewniając tym samym użytkownikowi wyższy poziom komfortu.
Czym wyróżniają się telewizory Quantum Dot? Kwantowa dawka koloru, warstwa QD, bez kadmu
Branża telewizyjna kontynuuje badania i rozwój w zakresie komercjalizacji matryc z kropkami kwantowymi, ponieważ materiał ten wprowadza przełom w technologii wyświetlania. Z tego powodu na rynek trafiły ostatnio różne telewizory z kropkami kwantowymi, poszerzając tym samym możliwości wyboru dla użytkowników.
Kluczowe różnice w telewizorach z kropkami kwantowymi polegają jednak na sposobie wdrożenia tej technologii i ogólnej doskonałości obrazu. W dążeniu do najwyższej jakości wrażeń wizualnych, należało wziąć pod uwagę takie czynniki, jak gęstość kropek kwantowych w matrycy, jej jakość i potrzebę rezygnacji z kadmu.
Kwantowa dawka koloru
O rzeczywistej jakości telewizora i emitowanego obrazu świadczy między innymi to, jak gęsto są w niej „upakowane” mikroskopijne półprzewodniki emitujące światło. Do uzyskania żywego, bogatego w szczegóły obrazu charakteryzującego się lepszą ekspresją kolorów – czyli cech, z których znane są wyświetlacze QLED – niezbędny jest wyższy stopień upakowania kropek kwantowych w warstwie QD.
Warstwa kropek kwantowych
Wyświetlacze z kropkami kwantowymi posiadają prostszą i bardziej wydajną strukturę w porównaniu do ekranów LCD. Ekrany QLED marki Samsung eliminują potrzebę stosowania warstwy fosforu, ponieważ to sama warstwa QD – w połączeniu z niebieskim podświetleniem – zwiększa poziom jasności i zapewnia bardziej wyraziste kolory.
Kolejnym krokiem w kierunku poprawy jakości obrazu jest matryca z kropkami kwantowymi podświetlana diodami organicznymi (QD-OLED), która składa się z warstwy tranzystorów cienkowarstwowych (TFT)1 i oświetlanej przez nią warstwy kropek kwantowych. W obydwu przypadkach kluczowe znaczenie dla zapewnienia najwyższej jakości obrazu i zachowania jej przez długi czas ma specjalna „folia” o odpowiednim zagęszczeniu kropek kwantowych.
Brak kadmu
Na wczesnych etapach opracowywania telewizorów z technologią kropek kwantowych kadm był uważany za najlepiej nadający się do tego celu materiał, ponieważ pozwalał na uzyskanie kluczowych walorów, takich jak doskonałe odwzorowanie kolorów i wysoki współczynnik kontrastu.
Jednak toksyczność kadmu i niekorzystny wpływ tego pierwiastka na środowisko naturalne stał się istotną przeszkodą w komercjalizacji technologii kropek kwantowych. Stosowanie kadmu w elektronice użytkowej jest dozwolone, ale podlega rygorystycznym ograniczeniom na mocy prawa UE2. Jest to poważne utrudnienie, choć kadm jest materiałem, który najlepiej nadaje się do wdrożenia technologii kropek kwantowych.
W odpowiedzi na to wyzwanie firma Samsung opracowała i opatentowała w 2014 r. pierwszy na świecie pozwalający na stosowanie kropek kwantowych materiał, który był wolny od kadmu. W kolejnym roku producent z powodzeniem skomercjalizował tę technologię, wprowadzając na rynek przełomowe telewizory SUHD (Samsung do dzisiaj pozostaje jedyną liczącą się marką, która oferuje tę technologię na rynku).
10 lat innowacji i dominującej roli w technologii kropek kwantowych
Firma Samsung szybko dostrzegła potencjał technologii kropek kwantowych i dzięki ciągłym badaniom i inwestycjom jest od dekady liderem innowacji na globalnym rynku ekranów.
Samsung przystąpił do badań i rozwoju technologii QD w 2001 roku, gdy prace nad zastosowaniem alternatyw dla kadmu dopiero się rozpoczynały. Osiągnięcie żywych kolorów wymagało ujednolicenia nanocząstek, ale brak wiedzy i technologii sprawiał, że podjęcie masowej produkcji było niezwykle trudne.
Pomimo tych przeszkód w 2014 roku udało się stworzyć nanokryształy wolne od kadmu. Od tego czasu firma zgromadziła rozległą wiedzę specjalistyczną i nieustannie pracowała nad rozwojem technologii, rejestrując ponad 150 patentów. Te wieloletnie nakłady zaowocowały w 2015 r. pojawieniem się pierwszych na świecie telewizorów SUHD z technologią kropek kwantowych bez kadmu.
Pragnąc nieustannie iść do przodu, Samsung udoskonalił tę technologię, wypuszczając w roku 2017 pierwszą gamę telewizorów QLED, które ustanowiły zupełnie nowy standard w segmencie produktów klasy premium. Zastosowanie metalicznych kropek kwantowych pozwoliło telewizorom marki Samsung spełnić wymogi opracowanej przez Digital Cinema Initiative normy DCI-P3 i po raz pierwszy osiągnąć 100-procentowe natężenie kolorów, gwarantując tym samym niezrównane wrażenia, jeżeli chodzi o możliwość ich realistycznego odwzorowania.3 Należy szczególnie podkreślić, że zastosowanie technologii kropek nieorganicznych chroni wyświetlacze przed wypalaniem4, utrzymując tym samym wysoką jakość obrazu pomimo upływu czasu.
Po sukcesie w obszarze emisji składowej czerwonej w 2019 r. firma zwiększyła skuteczność świetlną niebieskich, samoistnie emitujących światło diod QLED — uważanych za najtrudniejsze do wdrożenia spośród trzech podstawowych kolorów diod QLED — do wiodącego w branży poziomu 20,2%.
–Odkrycie niebieskiego materiału do samoemitujących diod QLED i zademonstrowanie wiodącej w branży wydajności na poziomie urządzenia to znaczące osiągnięcia tych badań, powiedział dr Eunjoo Chang, pracownik naukowy Samsung Advanced Institute of Technology. – Wyjątkowa technologia kropek kwantowych firmy Samsung po raz kolejny pokonała bariery techniczne.
Ale na tym te supernowoczesne osiągnięcia wcale się nie kończą. Doprowadziły one do wprowadzenia na rynek telewizorów QD-OLED, które przeszły do historii na targach CES 2022, zdobywając wyróżnienie w kategorii najlepszej innowacji za integrację technologii QD w ekranach klasy OLED.
Najnowsze modele Neo QLED idą o krok dalej, zastępując standardowe diody LED większą liczbą diod mini-LED, co pozwala uzyskać jeszcze wyższy poziom szczegółowości obrazu, który charakteryzuje się także jaśniejszym i pełnym żywych kolorów obrazem. Urządzenia te są dostępne nawet w rozdzielczości 8K. Innowacje sprzętowe idą oczywiście w parze z rozwojem oprogramowania – firma oferuje na przykład rozwiązanie, które wykorzystuje sztuczną inteligencję do optymalizacji i zwiększania rozdzielczości obrazu (AI Upscaling), a teraz także innowacyjną technologię Vision AI.5
Samsung kontynuuje rozwój tej technologii, stawiając na ciągłe innowacje. Firma nadal inwestuje w wiodące technologie wizualizacji – od matryc QLED do Neo OLED i QD OLED– oferując wysoką jasność, wierność kolorów i częstotliwość odświeżania obrazu.