[Guide : Quantum Dots] Les innovations de Samsung qui repoussent les limites en termes de qualité d’image

Quantum Dots : la nouvelle génération d’écrans

Les Quatum Dots se composent de particules semi-conductrices nanométriques, soit des dizaines de milliers de fois plus fines qu’un cheveu. Leurs caractéristiques leur permettent d’offrir un niveau exceptionnel de précision des couleurs et de luminosité.

Utilisés dans les écrans, les Quantum Dots restituent une large gamme de couleurs correspondant fidèlement à ce que perçoit l’œil humain. De plus, cette technologie facilite le contrôle de la luminosité au niveau du pixel, pour des noirs plus précis. En émettant de la lumière dans toutes les directions, les Quantum Dots offrent une luminosité et des couleurs homogènes, quel que soit l’angle de vue – le tout en réduisant la quantité de lumière bleue émise pour un plus grand confort visuel.

▲ Téléviseurs SUHD au CES 2015

Des téléviseurs sans cadmium qui établissent de nouvelles normes

L’industrie des téléviseurs poursuit ses travaux de recherche et de développement en vue de la commercialisation des points quantiques, car ce matériau change la donne en matière de technologie d’affichage. C’est pourquoi une variété de téléviseurs Quantum Dots a récemment fait son apparition sur le marché.

La principale force des téléviseurs à Quantum Dots réside dans leur qualité d’affichage exceptionnelle. Afin de garantir la meilleure expérience visuelle, plusieurs facteurs doivent être pris en compte : la densité des points quantiques, la qualité de la couche de Quantum Dots et l’utilisation de matériaux sans cadmium notamment.

Densité des points quantiques

La véritable qualité d’un téléviseur à Quantum Dots est définie par la concentration de ces points. Des concentrations plus élevées de points quantiques dans la couche QD sont nécessaires pour obtenir la qualité d’image et l’expression des couleurs vives, qui ont fait la réputation des téléviseurs QLED.

Couche de Quantum Dots

Les téléviseurs à points quantiques ont une structure plus simple et plus efficace que les écrans LCD. Les téléviseurs QLED de Samsung ne nécessitent pas l’ajout une couche de phosphore séparée, ce qui augmente la luminosité et le rendement énergétique tout en émettant des couleurs plus vives.

Un écran OLED à Quantum Dots (QD-OLED), composé d’un transistor en couches minces[1], d’une source lumineuse auto-émettrice et d’une couche de Quantum Dots, va encore plus loin en matière de qualité d’image. Dans les deux cas, une densité suffisante est essentielle pour offrir une qualité d’image et une durée de vie supérieures.

▲ Comparaison entre les écrans QD-OLED et les écrans LCD

Zéro cadmium

Aux premières heures des téléviseurs à Quantum Dots, le cadmium était crucial pour obtenir la reproduction des couleurs et le contraste qui caractérisent cette technologie. Le cadmium était alors considéré comme le matériau le plus efficace pour y parvenir.

Néanmoins, la toxicité du cadmium est devenue un obstacle important à la commercialisation des Quantum Dots. Bien qu’il s’agisse du matériau le plus adapté à la mise en œuvre de cette technologie, le cadmium constitue une menace pour l’environnement et n’est pas compatible avec utilisation à grande échelle. Son utilisation est par ailleurs réglementée en Europe[2].

Face à ce défi, Samsung a concentré son expertise dans le développement et la commercialisation de solutions alternatives basées sur l’indium. Grace à ses démarches, Samsung utilise des Quantum dots sans cadmium dans ses téléviseurs depuis 2015.

10 ans d’innovation et de leadership dans ce domaine

Samsung, qui a rapidement reconnu le potentiel des Quantum Dots, mène l’innovation sur le marché mondial des écrans depuis 10 ans grâce à des recherches continues.

▲ Chronologie du développement des Quantum Dots par Samsung de 2001 à 2022

Samsung a entamé ses recherches sur les Quantum Dots en 2001, dans un contexte où les connaissances étaient limitées au cadmium. Pour obtenir des couleurs vives, il était nécessaire d’uniformiser les particules de taille nanométrique. Toutefois, le manque de technologie et de recherche rendait la production de masse extrêmement difficile.

Malgré les obstacles, Samsung a réussi à concevoir un matériau à base de nanocristaux sans cadmium et en utilisant de l’indium en 2014. Depuis, Samsung développe une expertise protégée par plus de 150 brevets et travaille continuellement à la progression de la technologie. Cet engagement durable a culminé en 2015 avec la commercialisation des premiers téléviseurs Quantum Dots sans cadmium.

▲ Téléviseurs QLED (75Q8C et 88Q8F) lors de l’événement First Look au CES 2017

Samsung a ainsi continué de parfaire cette technologie et a dévoilé sa gamme QLED en 2017, établissant une nouvelle norme pour les téléviseurs haut de gamme. En intégrant une technologie à Quantum Dots métalliques, Samsung a atteint la norme de couleur DCI-P3 du Digital Cinema Initiatives, ainsi qu’un volume de couleur de 100 %, une première mondiale. La technologie des Quantum Dots inorganiques a notamment permis de protéger les écrans contre les effet de brûlures (burn-in)[3].

▲ (De gauche à droite) Kwang-Hee Kim, Dr Taehyung Kim, Dr Eunjoo Jang, Sungwoo Kim et Seon-Myeong Choi du Samsung Advanced Institute of Technology

Après avoir réussi à développer un élément émetteur de lumière rouge en 2019, Samsung a amélioré l’efficacité lumineuse des QLEDs bleus auto-émissifs – considérés comme les plus difficiles à mettre en œuvre parmi les couleurs primaires des QLEDs[4] – pour atteindre 20,2 %, un record sur le marché.

« La découverte d’un matériau auto-émissif bleu pour les QLEDs  et la démonstration d’une performance à la pointe de l’industrie au niveau de l’appareil sont les réussites principales de cette recherche », a déclaré Dr Eunjoo Chang, membre du Samsung Advanced Institute of Technology. « La technologie caractéristique des points quantiques de Samsung a une fois de plus surmonté les obstacles techniques. »

Ces avancées progressives ont conduit au lancement des téléviseurs QD-OLED, entrés dans l’histoire après avoir reçu le prix « Meilleure Innovation » lors du CES 2022 pour l’intégration des Quantum Dots au cœur des écrans OLED.

Samsung reste déterminé à faire avancer la technologie Quantum Dots grâce à une innovation continue. En investissant dans des technologies d’affichage de pointe, des QLED aux Neo OLED, les téléviseurs Samsung offrent une luminosité, une précision des couleurs et une fréquence d’image exceptionnelles. Et grâce à des innovations continue en ce qui concerne la technologie des Quantum Dots, l’avenir de l’affichage est plus éblouissant que jamais.

[1] Un circuit électronique qui ajuste et contrôle les couches émettrices de lumière

[2] La directive 2002/95 sur la restriction des substances dangereuses limite l’utilisation du cadmium à 100 ppm pour les matériaux utilisés dans la plupart des produits.

[3] Se produit lorsqu’une image statique est affichée trop longtemps, entraînant des distorsions de couleur ou des images fantômes qui restent à l’écran

[4] Rouge, vert et bleu