Samsung Electronics Co., Ltd. mengumumkan bahwa jajaran TV QLED terbarunya telah menerima sertifikasi ‘Real Quantum Dot Display’ dari TÜV Rheinland, sebuah lembaga sertifikasi internasional yang berbasis di Jerman. Sertifikasi ini menegaskan bahwa TV Samsung QLED memenuhi standar global untuk struktur layar quantum dot, sekaligus memperkuat kepemimpinannya sebagai perusahaan teknologi di pasar TV premium.

Sertifikasi ini mengonfirmasikan bahwa TV Samsung QLED telah sesuai dengan standar International  Electrotechnical Commission (IEC) 62595-1-6, yang mengatur penggunaan unit konversi cahaya berbasis quantum dot (QD) yang dipadukan  dengan sumber cahaya biru, sebagaimana diimplementasikan pada teknologi QLED standar.

Dalam proses sertifikasi, TÜV Rheinland menganalisis spektrum cahaya yang dihasilkan oleh TV Samsung QLED dan memverifikasi adanya pemisahan warna yang jelas antara merah, hijau, dan biru—indikator penting dalam akurasi warna. Keunggulan ini dimungkinkan oleh teknologi quantum dots dan yang tidak selalu dapat dicapai oleh layar yang menggunakan material alternatif, yang kerap menyebabkan pencampuran warna atau penurunan kejernihan yang kurang optimal. Hasil ini menunjukkan peran penting bagaimana penggunaan quantum dots oleh Samsung memberikan ekspresi warna yang hidup dan akurat.

Dengan pencapaian ini, TV Samsung QLED kini secara resmi divalidasi sebagai tampilan quantum dot sesungguhnya (true quantum dot display), yang semakin membedakan jajaran  produk Samsung dari kompetitor dan memperkuat kepercayaan konsumen terhadap teknologi televisi premium.

“Sertifikasi ini secara objektif membuktikan bahwa TV Samsung QLED menghadirkan performa quantum dot sesungguhnya yang dibangun sesuai standar internasional,” ujar Taeyong Son, EVP Visual Display Business Samsung Electronics. “Kami akan terus mendorong inovasi dan memperkuat kepercayaan konsumen saat kami memimpin pasar TV premium.”

Jajaran produk yang telah mendapat sertifikasi ini dan tersedia di pasar Indonesia meliputi, seri Neo QLED 8K, Neo QLED dan QLED.

Quantum dots adalah material nano ultra-halus, puluhan ribu kali lebih kecil dari helai rambut manusia, yang dikenal karena kemampuannya mereproduksi warna yang presisi dan hidup berdasarkan panjang gelombang cahaya. Metode quantum dots diaplikasikan dalam panel layar kini menjadi tolak ukur utama dalam mengevaluasi kemajuan teknologi pada segmen TV premium.

Secara terpisah, teknologi quantum dot dari Samsung telah mendapat pengakuan dari organisasi pengujian global Société Générale de Surveillance (SGS) karena keunggulannya dalam desain bebas kadmium—pendekatan ramah lingkungan yang menghilangkan penggunaan kadmium, logam berat beracun yang diketahui berbahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan.

Di tengah meningkatnya kesadaran akan pentingnya keberlanjutan dan dampak lingkungan dari teknologi, Samsung Electronics Indonesia menegaskan kembali komitmennya terhadap inovasi yang ramah lingkungan.

Di tengah berbagai dinamika ekonomi global, kepedulian konsumen terhadap isu lingkungan tetap menunjukkan tren yang menggembirakan, termasuk di Indonesia. Survei dari Bain & Company^[1]  mencatat bahwa kesadaran terhadap keberlanjutan kini sejajar dengan perhatian terhadap biaya hidup dan kondisi keuangan keluarga. Lebih dari itu, banyak konsumen bahkan bersedia membayar lebih untuk produk yang memiliki dampak lingkungan minimal, menunjukkan komitmen nyata terhadap gaya hidup yang lebih bertanggung jawab dan berkelanjutan.

Merayakan momen bulan lingkungan hidup pada Juni ini, Samsung menegaskan komitmen berkelanjutannya dalam menghadirkan teknologi yang aman dan berkelanjutan melalui rangkaian TV QLED dengan Quantum Dot TV bebas kadmium, logam berat yang berbahaya bagi tubuh manusia.

Samsung memahami bahwa inovasi tak lagi cukup hanya mengedepankan kecanggihan teknologi. Inovasi juga harus menjawab tantangan keberlanjutan. Melalui jajaran TV QLED kami yang menggunakan teknologi Quantum Dot bebas kadmium yang berbahaya, kami menghadirkan pengalaman menonton terbaik sekaligus teknologi yang lebih aman untuk konsumen di Indonesia.

Menjawab Tantangan Lingkungan Tanpa Kompromi

Samsung adalah pelopor global dalam pengembangan dan komersialisasi teknologi Quantum Dot bebas kadmium, menggantikan material berbahaya itu dengan indium phosphide sejak 2015. Saat itu, Samsung berhasil memproduksi TV komersial pertama di dunia tanpa kandungan logam berat kadmium, sebuah langkah penting yang kemudian menginspirasi tren riset dan industri layar global. Pada 2017, Samsung meluncurkan QLED TV tanpa kadmium untuk menetapkan standar baru layar premium.

Quantum Dot TV dari Samsung telah meraih sertifikasi dari Société Générale de Surveillance (SGS)^[2], lembaga global asal Swiss, yang mengakui kepatuhan Samsung terhadap Restriction of Hazardous Substances (RoHS) Uni Eropa. Sertifikasi ini memastikan bahwa lapisan film quantum dot pada TV Samsung benar-benar bebas kadmium, dan memberikan keamanan lebih tinggi kepada konsumen serta perlindungan terhadap lingkungan hidup.

TV QLED dari Samsung juga telah menerima sertifikasi ‘Real Quantum Dot Display’ dari TÜV Rheinland, sebuah lembaga sertifikasi internasional yang berbasis di Jerman. Sertifikasi ini menegaskan bahwa TV QLED Samsung memenuhi standar global untuk struktur tampilan quantum dot, sekaligus mengonfirmasi bahwa TV QLED Samsung telah memenuhi standar International Electrotechnical Commission (IEC) 62595-1-6, yang menetapkan penggunaan unit konversi cahaya berbasis quantum dot (QD) yang dikombinasikan dengan sumber cahaya biru untuk tampilan QLED standar^[3].

Teknologi Canggih dan Masa Depan Layar

Inovasi tidak mengorbankan kualitas, jajaran produk TV Neo QLED dan QLED dari Samsung yang tersedia di Indonesia terutama menawarkan kualitas gambar tak tertandingi, dengan akurat warna tinggi dan efisiensi energi, sekaligus aman untuk lingkungan. Lewat komitmen “No Cadmium, No Compromise”, Samsung tidak hanya menjawab tuntutan regulasi global, tetapi juga merespons ekspektasi konsumen modern yang lebih sadar lingkungan. Dalam konteks merayakan bulan lingkungan hidup, inovasi Samsung menjadi simbol bahwa kemajuan teknologi dapat sejalan dengan keberlanjutan, dan produk premium pun bisa aman bagi bumi.

Layar Cerdas Sekaligus Pusat Rumah Pintar

TV Samsung tahun ini bukan hanya menampilkan gambar spektakuler yang tajam dan penuh warna berkat teknologi Quantum Dot bebas kadmium, tapi juga dilengkapi dengan Vision AI yang menghadirkan pengalaman menonton lebih imersif dan personal.

Dengan fitur-fitur AI yang meningkatkan pengalaman menonton, sekaligus memberikan rekomendasi konten yang dipersonalisasi, konsumen akan menikmati pengalaman menonton yang lebih kaya, lebih smooth dan intuitif yang terkoneksi dengan berbagai perangkat lain dari Samsung melalui SmartThings.

Konsumen Bisa Memilih Lebih Baik

Dengan merayakan bulan lingkungan hidup, Samsung ingin menginspirasi masyarakat untuk tidak hanya menikmati kemajuan teknologi, tetapi juga mengambil bagian dalam menjaga keberlangsungan bumi.

Melalui produk TV QLED yang berteknologi layar bebas kadmium dan ditopang Vision AI yang pintar, konsumen kini memiliki pilihan yang tidak hanya canggih, tetapi juga bertanggung jawab secara ekologis.

Samsung berkomitmen untuk terus menciptakan inovasi yang tidak hanya memenuhi ekspektasi performa, tetapi juga menjawab kebutuhan global akan teknologi yang berkelanjutan dan aman, menjadikan setiap layar bukan hanya jendela hiburan, tetapi juga langkah nyata menuju masa depan yang lebih hijau.

Lebih lanjut mengenai komitmen Samsung terkait keberlanjutan dan kecanggihan TV Samsung dengan Vision AI temukan di Samsung Newsroom Indonesia dan Samsung.com/id.

[1] Bain Consumer Labs ESG Survey 2024.

[2] Teknologi Layar Quantum Dot dari Samsung meraih Sertifikasi SGS.

[3] TV QLED Samsung meraih sertifikasi ‘Real Quantum Dot Display’ dari TÜV Rheinland.

—  Taeghwan Hyeon, Universitas Nasional Seoul

Selama satu dekade terakhir, quantum dot berada di garis depan inovasi teknologi layar, menghadirkan reproduksi warna yang sangat akurat dibandingkan dengan material lain yang ada saat ini. Pada tahun 2015, Samsung Electronics membuka jalan bagi komersialisasi teknologi quantum dot melalui peluncuran TV SUHD — sebuah terobosan yang melampaui penggunaan kadmium (Cd), logam berat yang sebelumnya lazim digunakan dalam sintesis quantum dot, dengan menghadirkan teknologi quantum dot bebas kadmium pertama di dunia.

Dunia akademik pun menaruh perhatian. Keberhasilan komersialisasi TV quantum dot bebas kadmium tidak hanya menetapkan arah baru bagi penelitian dan pengembangan, tetapi juga memainkan peran penting dalam penganugerahan Nobel Kimia 2023 untuk penemuan dan sintesis quantum dot.

Melanjutkan bagian pertama, Samsung Newsroom kali ini mengulas lebih dalam kontribusi Samsung terhadap dunia akademik melalui inovasi material yang revolusioner.

▲ (Dari Kiri) Taeghwan Hyeon, Doh Chang Lee and Sanghyun Sohn

Mengapa Kadmium Menjadi Titik Awal Penelitian Quantum Dot

 “Saya benar-benar terkesan Samsung berhasil mengomersialkan produk layar quantum dot tanpa kadmium.”

— Taeghwan Hyeon, Universitas Nasional Seoul

Quantum dot mulai menarik perhatian dunia ilmiah pada tahun 1980-an ketika Aleksey Yekimov, mantan Kepala Ilmuwan di Nanocrystals Technology Inc., dan Louis E. Brus, profesor emeritus di Departemen Kimia Universitas Columbia, masing-masing mempublikasikan penelitiannya mengenai efek quantum confinement dan sifat optik quantum dot yang bergantung pada ukuran partikel.

Perkembangan ini semakin pesat pada tahun 1993 ketika Moungi Bawendi, profesor di Departemen Kimia Massachusetts Institute of Technology (MIT), mengembangkan metode sintesis quantum dot yang andal. Pada tahun 2001, Taeghwan Hyeon, profesor terkemuka dari Departemen Teknik Kimia dan Biologi Universitas Nasional Seoul (SNU), menciptakan metode “heat-up process” — sebuah teknik untuk memproduksi nanopartikel secara seragam tanpa perlu proses pemisahan ukuran. Pada tahun 2004, Hyeon menerbitkan metode produksi skala besar tersebut di jurnal akademik Nature Materials — sebuah penemuan yang secara luas dianggap berpotensi merevolusi industri.

▲ Taeghwan Hyeon

Namun, semua upaya ini tidak langsung mengarah pada komersialisasi. Pada saat itu, quantum dot masih sangat bergantung pada kadmium (Cd) sebagai bahan inti — sebuah zat yang diketahui berbahaya bagi manusia dan termasuk dalam daftar material yang dibatasi menurut Restriction of Hazardous Substances (RoHS) dari Uni Eropa.

“Saat ini, satu-satunya material yang mampu menghasilkan quantum dot secara andal adalah cadmium selenide (CdSe) dan indium phosphide (InP),” jelas Hyeon. “Cadmium selenide, sebagai material quantum dot konvensional, merupakan senyawa dari unsur golongan II dan VI, sedangkan indium phosphide dibentuk dari unsur golongan III dan V. Mensintesis quantum dot dari unsur golongan II dan VI relatif lebih mudah, namun menggabungkan unsur golongan III dan V secara kimia jauh lebih kompleks.”

▲ Perbandingan antara quantum dot berbasis kadmium dengan ikatan ionik dan quantum dot berbasis indium dengan ikatan

Kadmium, unsur dengan dua elektron valensi, membentuk ikatan ionik yang kuat^[1] dengan unsur seperti selenium (Se), sulfur (S), dan tellurium (Te) — yang masing-masing memiliki enam elektron valensi. Kombinasi ini menghasilkan semikonduktor yang stabil, dikenal sebagai semikonduktor II–VI, yaitu material yang telah lama digemari dalam penelitian karena kemampuannya menghasilkan nanokristal berkualitas tinggi bahkan pada suhu yang relatif rendah. Karena alasan inilah, penggunaan kadmium dalam sintesis quantum dot dianggap sebagai standar akademik selama bertahun-tahun.

Sebaliknya, indium (In) — alternatif dari kadmium dengan tiga elektron valensi — membentuk ikatan kovalen^[2] dengan unsur seperti fosfor (P), yang memiliki lima elektron valensi. Ikatan kovalen umumnya kurang stabil dibandingkan ikatan ionik dan memiliki sifat arah, yang meningkatkan kemungkinan terjadinya cacat selama proses sintesis nanokristal. Karakteristik ini menjadikan indium sebagai material yang menantang, baik dalam penelitian maupun produksi massal.

“Sulit untuk mencapai tingkat kristalinitas tinggi pada quantum dot berbahan dasar indium phosphide,” jelas Lee. “Diperlukan proses sintesis yang kompleks dan menuntut agar bisa memenuhi standar kualitas yang diperlukan untuk komersialisasi.”

Tanpa Kompromi – Dari Terobosan Menuju Produksi Massal

“Tidak ada ruang untuk berkompromi dalam hal keselamatan konsumen.”

— Sanghyun Sohn, Samsung Electronics

Namun, Samsung memilih pendekatan yang berbeda.

“Kami telah melakukan riset dan pengembangan teknologi quantum dot sejak tahun 2001,” ujar Sanghyun Sohn, Kepala Advanced Display Lab, Visual Display (VD) Business di Samsung Electronics. “Namun sejak awal, kami menyadari bahwa kadmium — yang berbahaya bagi tubuh manusia — tidak cocok untuk dikomersialkan. Walaupun beberapa negara secara teknis masih mengizinkan hingga 100 bagian per sejuta (ppm) kandungan kadmium dalam produk elektronik, Samsung sejak awal mengadopsi kebijakan zero-cadmium. Tidak ada kadmium, tidak ada kompromi — itulah strategi kami. Tidak ada ruang untuk berkompromi dalam hal keselamatan konsumen.”

▲ Sanghyun Sohn

Komitmen jangka panjang Samsung terhadap prinsip “Tanpa Kompromi terhadap Keselamatan” mencapai puncaknya pada tahun 2014 ketika perusahaan berhasil mengembangkan material quantum dot bebas kadmium pertama di dunia. Untuk memastikan daya tahan dan kualitas gambar, Samsung memperkenalkan teknologi pelapisan pelindung tiga lapis yang melindungi nanopartikel indium phosphide dari faktor eksternal seperti oksigen dan cahaya. Setahun kemudian, Samsung meluncurkan SUHD TV komersial pertama di dunia dengan teknologi quantum dot bebas kadmium — sebuah perubahan besar dalam industri layar dan puncak dari perjalanan riset yang dimulai sejak awal 2000-an.

“Quantum dot berbasis indium phosphide secara alami tidak stabil dan lebih sulit disintesis dibandingkan dengan quantum dot berbasis kadmium, awalnya hanya mampu mencapai sekitar 80% dari performa quantum dot berbasis kadmium,” ujar Sohn. “Namun, melalui proses pengembangan intensif di Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT), kami berhasil meningkatkan performanya hingga 100% dan memastikan keandalannya selama lebih dari 10 tahun.”

▲ Tiga komponen utama dari quantum dot

Quantum dot yang terdapat dalam Samsung QLED terdiri dari tiga komponen utama — inti (core) tempat cahaya dipancarkan, cangkang (shell) yang melindungi inti dan menstabilkan strukturnya, serta ligan, yaitu lapisan polimer yang meningkatkan stabilitas terhadap oksidasi di luar cangkang. Esensi dari teknologi quantum dot terletak pada integrasi menyeluruh dari ketiga elemen ini, melalui proses industri canggih yang mencakup mulai dari pengadaan bahan, sintesis, produksi massal, hingga pengajuan berbagai paten.

“Tidak ada satu pun dari ketiga komponen — inti, cangkang, atau ligan — yang bisa diabaikan,” tambah Lee. “Teknologi Samsung dalam sintesis indium phosphide sangat luar biasa.”

“Mengembangkan teknologi di laboratorium sudah merupakan tantangan tersendiri, namun mengkomersialkannya memerlukan upaya yang sama sekali berbeda agar produk tetap stabil dan kualitas warnanya konsisten,” ujar Hyeon. “Saya sangat terkesan bahwa Samsung berhasil mengkomersialkan produk layar quantum dot bebas kadmium.”

Menetapkan Standar Quantum Dot

“Arah tren riset di kalangan akademisi berubah secara signifikan sebelum dan sesudah peluncuran TV quantum dot milik Samsung.”

— Doh Chang Lee, Korea Advanced Institute of Science and Technology

Sifat optik dari quantum dot kini dimanfaatkan di berbagai bidang, termasuk panel surya, kedokteran, dan komputasi kuantum. Namun hingga saat ini, aplikasi yang paling banyak diteliti dan berhasil dikomersialkan secara luas adalah pada tampilan layar — dan Samsung menjadi pionir dalam hal ini.

Dengan landasan riset bertahun-tahun dan peluncuran SUHD TV, Samsung memperkenalkan QLED TV pada tahun 2017 dan menetapkan standar baru untuk layar premium. Inovasi ini terus dilanjutkan, hingga pada tahun 2022, Samsung memperkenalkan QD-OLED TV — layar pertama di dunia yang menggabungkan quantum dot dengan struktur OLED.

▲ Perbandingan antara struktur LCD, QLED, dan QD-OLED

QD-OLED adalah teknologi layar generasi terbaru yang mengintegrasikan quantum dot ke dalam struktur OLED yang memancarkan cahaya sendiri (self-emissive). Pendekatan ini memungkinkan waktu respons yang lebih cepat, warna hitam yang lebih pekat, dan rasio kontras yang lebih tinggi. QD-OLED dari Samsung dianugerahi Display of the Year 2023 oleh Society for Information Display (SID), organisasi terbesar di dunia yang berfokus pada teknologi layar.

“Samsung tidak hanya memimpin pasar dengan TV quantum dot berbasis indium phosphide, tetapi juga menjadi satu-satunya perusahaan yang berhasil mengintegrasikan dan mengkomersialkan quantum dot dalam teknologi OLED,” ujar Sohn. “Dengan memanfaatkan kepemimpinan kami dalam teknologi quantum dot, kami akan terus memimpin inovasi masa depan dalam industri layar.”

▲ Doh Chang Lee

“Tren riset di kalangan akademisi mengalami pergeseran yang signifikan sebelum dan sesudah peluncuran TV quantum dot Samsung,” ujar Doh Chang Lee, profesor di Departemen Teknik Kimia dan Biomolekuler, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST). “Sejak diluncurkan, diskusi semakin berfokus pada penerapan praktis dibandingkan material itu sendiri, mencerminkan potensi implementasi nyata melalui teknologi layar.”

“Sudah banyak upaya menerapkan quantum dot dalam berbagai bidang, termasuk fotokatalisis,” tambahnya. “Namun, upaya-upaya tersebut masih dalam tahap awal jika dibandingkan dengan penggunaannya dalam teknologi layar.”

Hyeon juga menyoroti bahwa keberhasilan komersialisasi TV quantum dot Samsung membantu membuka jalan bagi Bawendi, Brus, dan Yekimov untuk menerima Nobel Kimia 2023.

“Salah satu kriteria terpenting dalam penghargaan Nobel adalah sejauh mana sebuah teknologi memberikan kontribusi nyata bagi umat manusia melalui komersialisasi,” jelasnya. “QLED dari Samsung merupakan salah satu pencapaian paling signifikan dalam bidang nanoteknologi. Tanpa adanya komersialisasi, sulit bagi quantum dot untuk meraih pengakuan Nobel.”

Visi Samsung untuk Layar Masa Depan

Sejak peluncuran TV QLED-nya, Samsung terus mempercepat perkembangan teknologi quantum dot di industri maupun akademisi. Ketika ditanya tentang masa depan layar quantum dot, para ahli pun membagikan pandangan mereka.

“Sebagai teknologi generasi berikutnya, kami saat ini tengah mengeksplorasi quantum dot yang dapat memancarkan cahaya sendiri (self-emissive),” ujar Sohn. “Selama ini, quantum dot mengandalkan sumber cahaya eksternal untuk menampilkan warna merah dan hijau. Ke depannya, kami ingin mengembangkan quantum dot yang dapat memancarkan cahaya secara mandiri melalui proses elektroluminesensi — menghasilkan ketiga warna primer hanya dengan menyuntikkan energi listrik. Kami juga tengah mengembangkan quantum dot warna biru.”

“Karena material elektroluminesen memungkinkan penyusutan ukuran komponen perangkat, kita akan mampu mencapai resolusi tinggi, efisiensi, dan tingkat kecerahan yang dibutuhkan untuk aplikasi virtual dan augmented reality,” kata Lee, yang memprediksi akan ada transformasi besar dalam masa depan teknologi layar.

“Layar yang baik adalah layar yang bahkan tidak disadari keberadaannya oleh pemirsa,” ujar Sohn. “Tujuan akhir kami adalah menghadirkan pengalaman yang terasa begitu nyata, hingga tak bisa dibedakan dari kenyataan. Sebagai pemimpin dalam inovasi layar quantum dot, kami akan terus melangkah maju dengan bangga.”

Dengan kepemimpinan yang konsisten dan visi teknologi yang berani, Samsung tengah membentuk masa depan teknologi layar dan menulis ulang batas kemungkinan dengan quantum dot.

[1] Ikatan ionik adalah ikatan kimia yang terbentuk ketika elektron ditransfer antara atom, sehingga menghasilkan ion yang saling terikat oleh gaya tarik listrik.

[2] Ikatan kovalen adalah ikatan kimia di mana dua atom berbagi elektron.

Quantum dot — partikel semikonduktor yang sangat kecil — memancarkan warna cahaya yang berbeda-beda tergantung pada ukurannya, menghasilkan warna yang sangat murni dan tajam. Samsung Electronics, produsen TV terkemuka di dunia, telah menggunakan material mutakhir ini untuk meningkatkan performa layarnya.

Samsung Newsroom berbincang dengan Taeghwan Hyeon, profesor terkemuka di Department of Chemical and Biological Engineering di Seoul National University (SNU); Doh Chang Lee, profesor di Department of Chemical and Biomolecular Engineering di Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST); dan Sanghyun Sohn, Head of Advanced Display Lab, Visual Display (VD) Business di Samsung Electronics, untuk mengupas bagaimana quantum dot telah membawa kita memasuki era baru dalam teknologi layar.

• Memahami Band Gap
• Quantum Dot – Semakin Kecil Partikelnya, Semakin Besar Band Gap-nya
• Engineering di Balik Film Quantum Dot
• TV QLED Sejati Menggunakan Quantum Dot untuk Menciptakan Warna

Memahami Band Gap

“Untuk memahami quantum dot, kita harus terlebih dahulu memahami konsep band gap.”
— Taeghwan Hyeon, Seoul National University

Pergerakan elektron menghasilkan listrik. Biasanya, elektron terluar — yang dikenal sebagai elektron valensi — terlibat dalam pergerakan ini. Rentang energi tempat elektron ini berada disebut valence band (pita valensi), sementara rentang energi yang lebih tinggi dan belum terisi yang dapat menerima elektron disebut conduction band (pita konduksi).

Sebuah elektron dapat menyerap energi untuk melompat dari valence band ke conduction band. Saat elektron itu melepaskan energinya, ia akan jatuh kembali ke valence band. Perbedaan energi antara kedua band (pita) ini — jumlah energi yang harus diserap atau dilepaskan oleh elektron untuk berpindah di antara keduanya — dikenal sebagai band gap (celah pita).

▲ Perbandingan struktur band (pita) energi pada insulator, semikonduktor, dan konduktor

Insulator seperti karet dan kaca memiliki band gap (celah pita) yang besar, sehingga mencegah elektron bergerak bebas di antara band (pita). Sebaliknya, konduktor seperti tembaga dan perak memiliki valence band dan conduction band yang saling tumpang tindih — memungkinkan elektron bergerak bebas menghasilkan konduktivitas listrik yang tinggi.

Semikonduktor memiliki band gap yang berada di antara insulator dan konduktor — membatasi konduktivitas dalam kondisi normal, tetapi memungkinkan konduksi listrik atau emisi cahaya saat elektron dirangsang oleh panas, cahaya, atau listrik.

“Untuk memahami quantum dot, kita harus terlebih dahulu memahami konsep band gap,” kata Hyeon, menekankan bahwa struktur energy band (pita energi) pada suatu materi sangat penting dalam menentukan sifat kelistrikannya.

Quantum Dot – Semakin Kecil Partikelnya, Semakin Besar Band Gap-nya (Celah Pita)

“Ketika partikel quantum dot menjadi lebih kecil, panjang gelombang cahaya yang dipancarkan bergeser dari merah ke biru.”
— Doh Chang Lee, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

Quantum dot adalah kristal semikonduktor berskala nano yang memiliki sifat listrik dan optik yang unik. Diukur dalam nanometer (nm) — atau sepermiliar meter — partikel-partikel ini hanya seperseribu ketebalan rambut manusia. Ketika ukuran semikonduktor diperkecil hingga skala nanometer, sifat-sifatnya berubah secara signifikan dibandingkan ketika masih dalam ukuran sebelumnya.

Dalam ukuran lebih besar (bulk state), partikelnya cukup besar sehingga elektron dalam bahan semikonduktor dapat bergerak bebas tanpa dibatasi oleh panjang gelombangnya sendiri. Hal ini memungkinkan tingkat energi — keadaan yang ditempati partikel saat menyerap atau melepaskan energi — untuk membentuk spektrum yang kontinu, seperti sebuah perosotan panjang dengan kemiringan yang landai. Dalam quantum dot, pergerakan elektron dibatasi karena ukuran partikel lebih kecil dari panjang gelombang elektron.

▲ Ukuran menentukan band gap dalam quantum dot

Bayangkan Anda sedang menyendok air (energi) dari sebuah panci besar (bulk state) menggunakan sendok (bandwidth yang sesuai dengan panjang gelombang elektron). Dengan sendok ini, Anda dapat dengan bebas mengatur jumlah air dalam panci, dari penuh hingga kosong — ini setara dengan tingkat energi yang berkelanjutan. Namun, ketika ukuran panci menyusut hingga seukuran cangkir teh — seperti quantum dot — sendok tidak lagi muat. Dalam kondisi ini, cangkir hanya bisa penuh atau kosong. Hal ini menggambarkan konsep tingkat energi yang terkuantisasi.

“Ketika partikel semikonduktor direduksi hingga skala nanometer, tingkat energinya menjadi terkuantisasi — mereka hanya dapat eksis dalam langkah-langkah yang terputus-putus,” kata Hyeon. “Efek ini disebut quantum confinement (pembatasan/pengurungan kuantum). Dan pada skala ini, band gap dapat dikendalikan dengan menyesuaikan ukuran partikel.”

Jumlah molekul di dalam partikel akan menurun seiring berkurangnya ukuran quantum dot, menghasilkan interaksi molecular orbital yang lebih lemah. Hal ini memperkuat efek quantum confinement (pembatasan/pengurungan kuantum) dan meningkatkan band gap^[1]. Karena band gap berkaitan dengan energi yang dilepaskan melalui relaksasi elektron dari conduction band ke valence band, maka warna cahaya yang dipancarkan pun akan berubah.

“Saat partikel menjadi lebih kecil, panjang gelombang cahaya yang dipancarkan berpindah dari merah ke biru,” kata Lee. “Dengan kata lain, ukuran nanokristal quantum dot akan menentukan warnanya.”

Engineering di Balik Film Quantum Dot

“Film quantum dot adalah inti dari TV QLED — bukti keahlian teknis Samsung yang mendalam.”
— Doh Chang Lee, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

Quantum dot telah menarik perhatian di berbagai bidang, termasuk sel surya, fotokatalisis, medis, dan komputasi kuantum. Namun, industri layar adalah yang pertama berhasil mengkomersialkan teknologi ini.

“Salah satu alasan Samsung berfokus pada quantum dot adalah karena puncak spektrum emisinya yang sangat sempit,” kata Sohn. “Bandwidth yang sempit dan fluorescence yang kuat membuatnya ideal untuk mereproduksi spektrum warna yang luas secara akurat.”

▲ Quantum dot menghasilkan warna merah, hijau, dan biru (RGB) yang sangat murni dengan mengontrol cahaya pada skala nano, menghasilkan bandwidth yang sempit dan fluorescence yang kuat.

Untuk memanfaatkan quantum dot secara efektif dalam teknologi layar, material dan struktur harus mampu mempertahankan performa tinggi dari waktu ke waktu, bahkan dalam kondisi ekstrem. Samsung QLED mencapai hal ini melalui penggunaan lapisan film quantum dot.

“Reproduksi warna yang akurat dalam sebuah layar tergantung pada seberapa baik film itu memanfaatkan sifat optik dari quantum dot,” kata Lee. “Film quantum dot harus memenuhi beberapa persyaratan utama untuk penggunaan komersial, seperti konversi cahaya dan translucence yang efisien.”

▲ Sanghyun Sohn

Film quantum dot yang digunakan di layar Samsung QLED diproduksi dengan menambahkan larutan quantum dot ke dasar polimer yang dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi, lalu menyebarkannya menjadi lapisan tipis dan kemudian mengawetkannya. Meskipun terdengar sederhana, proses manufaktur yang sebenarnya sangat kompleks.

“Ibarat mencoba mencampur bubuk kayu manis ke dalam larutan madu yang lengket tanpa membentuk gumpalan — itu bukan tugas yang mudah,” kata Sohn. “Untuk menyebarkan quantum dot secara merata ke seluruh lapisan film, berbagai faktor seperti material, desain, dan kondisi pemrosesan harus dipertimbangkan dengan cermat.”

Terlepas dari tantangan ini, Samsung mendorong batas teknologi tersebut. Untuk memastikan daya tahan jangka panjang pada layarnya, perusahaan mengembangkan material polimer eksklusif yang dioptimalkan secara khusus untuk quantum dot.

“Kami telah membangun keahlian yang ekstensif dalam teknologi quantum dot dengan mengembangkan barrier film (film penghalang) yang mampu menghalangi kelembapan dan bahan polimer yang mampu menyebarkan quantum dot secara merata,” tambahnya. “Melalui hal ini, kami tidak hanya berhasil mencapai produksi massal, tetapi juga mengurangi biaya.”

Berkat proses canggih ini, lapisan film quantum dot Samsung menghasilkan ekspresi warna yang presisi dan efisiensi cahaya yang luar biasa — semuanya didukung oleh daya tahan terbaik di industri.

“Tingkat kecerahan biasanya diukur dalam satuan nit, di mana satu nit setara dengan terang satu buah lilin,” jelas Sohn. “Sementara LED konvensional menghasilkan sekitar 500 nit, namun layar quantum dot kami dapat mencapai 2.000 nit atau lebih — setara dengan 2.000 lilin — sehingga menghasilkan level baru untuk kualitas gambar.”

▲ Perbandingan gamut warna RGB antara spektrum cahaya yang tampak, sRGB, dan DCI-P3 dalam ruang warna CIE 1931

*CIE 1931: Sistem warna yang banyak digunakan dan diumumkan pada tahun 1931 oleh Commission internationale de l’éclairage.

*sRGB (standard RGB): Ruang warna yang dibuat secara bersama oleh Microsoft dan HP pada tahun 1996 untuk monitor dan printer.

*DCI-P3 (Digital Cinema Initiatives – Protocol 3): Ruang warna yang banyak digunakan untuk konten HDR digital, didefinisikan oleh Digital Cinema Initiatives untuk proyektor digital.

Dengan memanfaatkan teknologi quantum dot, Samsung telah secara signifikan meningkatkan tingkat kecerahan dan ekspresi warna — menghadirkan pengalaman visual yang belum pernah ada sebelumnya. Faktanya, TV QLED Samsung mampu mencapai tingkat reproduksi warna lebih dari 90% dari ruang warna DCI-P3 (Digital Cinema Initiatives – Protocol 3), yang menjadi tolok ukur akurasi warna dalam sinema digital.

“Meski Anda sudah berhasil membuat quantum dot, Anda tetap harus memastikan stabilitas jangka panjang agar teknologi ini benar-benar berguna,” ujar Lee. “Teknologi sintesis quantum dot berbasis indium phosphide (InP) dan teknologi produksi film Samsung yang terdepan di industri adalah bukti keahlian teknis mendalam dari Samsung.”

TV QLED Sejati Menggunakan Quantum Dot untuk Menciptakan Warna

“Legitimasi dari sebuah TV quantum dot terletak pada apakah TV ini benar-benar memanfaatkan efek quantum confinement atau tidak.”
— Taeghwan Hyeon, Universitas Nasional Seoul

Seiring meningkatnya minat terhadap quantum dot di seluruh industri, berbagai produk telah memasuki pasar. Meskipun demikian, tidak semua TV yang berlabel quantum dot memiliki kualitas yang sama — quantum dot harus benar-benar memberikan kontribusi signifikan terhadap kualitas gambar yang dihasilkan.

▲ Taeghwan Hyeon

“Legitimasi sebuah TV quantum dot terletak pada apakah TV ini benar-benar memanfaatkan efek quantum confinement atau tidak,” kata Hyeon. “Syarat mendasar yang pertama adalah penggunaan quantum dot untuk menciptakan warna.”

“Untuk dapat dianggap sebagai TV quantum dot sejati, quantum dot harus berfungsi sebagai inti dari pengkonversi cahaya atau materi utama pemancar cahaya,” ujar Lee. “Dalam hal quantum dot sebagai pengkonversi cahaya, layar harus mengandung jumlah quantum dot yang memadai untuk menyerap dan mengubah cahaya biru yang dipancarkan oleh unit backlight (pencahayaan latar).”

▲ Doh Chang Lee

“Film quantum dot harus mengandung jumlah quantum dot yang cukup agar dapat berfungsi secara efektif,” ulang Sohn, menekankan pentingnya kandungan quantum dot. “Samsung QLED menggunakan lebih dari 3.000 parts per million (ppm) material quantum dot. 100% warna merah dan hijau dihasilkan melalui quantum dot.”

Samsung mulai mengembangkan teknologi quantum dot pada tahun 2001 dan, pada tahun 2015, memperkenalkan TV quantum dot pertama di dunia tanpa kandungan kadmium — TV SUHD. Pada tahun 2017, perusahaan meluncurkan jajaran QLED premium, yang semakin memperkuat kepemimpinannya dalam industri layar berbasis quantum dot.

Dalam bagian kedua dari seri wawancara ini, Samsung Newsroom akan mengulas lebih dalam tentang bagaimana Samsung tidak hanya mengomersialkan teknologi layar quantum dot, tetapi juga mengembangkan material quantum dot yang bebas kadmium — sebuah inovasi yang diakui oleh para peneliti peraih Nobel di bidang kimia.

[1] Ketika bahan semikonduktor berada dalam bulk state, band gap tetap konstan pada nilai yang menjadi karakteristik dari bahan tersebut dan tidak bergantung pada ukuran partikel.

Quantum dot menjadi sorotan sebagai material generasi baru untuk beragam penggunaan, termasuk perangkat display, alat kesehatan, dan sel surya. Pada 2024, Samsung Electronics berhasil mengembangkan material quantum dot bebas kadmium pertama di dunia dan sukses memasarkan teknologi ini melalui TV SUHD mereka. Sejak 2017, Samsung terus memperkuat reputasi mereka dalam teknologi quantum dot melalui QLED, seri TV quantum dot mereka. Samsung Newsroom mengulas bagaimana perangkat display Samsung menjadi next level berkat teknologi quantum dot.

Quantum Dot: Inovasi Display Generasi Baru

Quantum dot adalah partikel semikonduktor super halus yang ribuan kali lebih tipis daripada sehelai rambut manusia. Sejak awal, di antara material lainnya, karakter fisik quantum dot dapat meningkatkan keakuratan warna dan kecerahan ke level tertingi. Hal ini menjadikan quantum dot terobosan yang merevolusi teknologi perangkat display.

Saat diterapkan pada perangkat display, quantum dot menghadirkan spektrum warna yang luas dan mendekati warna asli yang terlihat langsung oleh mata. Selain itu, quantum dot juga dapat menyesuaikan keseimbangan cahaya pada tingkat pixel. Dengan memancarkan cahaya ke segala arah, quantum dot memberikan kecerahan yang merata dan warna yang konsisten dari berbagai sudut pandang sembari meminimalisir paparan blue light untuk pengalaman menonton yang lebih nyaman.

▲ TV SUHD di CES 2015

Hal yang Membuat TV Quantum Dot Berbeda: Konten, Kualitas Film, dan Teknologi Bebas Kadmium

Industri TV terus mencari dan mengembangkan cara untuk memasarkan quantum dot karena material ini menjadi terobosan dalam teknologi perangkat display. Oleh karena itu, berbagai jenis TV quantum dot telah hadir di pasaran baru-baru ini, menawarkan beragam pilihan bagi konsumen.

Meski demikian, pembeda utama pada TV quantum dot terdapat pada cara teknologi ini diterapkan dan kualitas perangkat display secara keseluruhan. Untuk menghadirkan pengalaman menonton yang premium, terdapat sejumlah faktor yang harus diperhatikan, seperti jumlah kandungan quantum dot, kualitas film quantum dot, dan penggunaan material bebas kadmium.

▲ Beberapa faktor yang harus diperhatikan saat memilih TV quantum dot berkualitas tinggi

Kandungan Quantum Dot

Kualitas sebenarnya dari TV quantum dot dapat dilihat dari kandungan quantum dot di dalamnya. Film quantum dot membutuhkan setidaknya 3,000 bagian per juta (ppm) material untuk mencapai kualitas gambar yang tajam, warna yang hidup, serta akurat yang hanya bisa diberikan oleh quantum dot.

Film Quantum Dot

Samsung QLED menghilangkan kebutuhan akan lapisan fosfor terpisah untuk meningkatkan efisiensi cahaya dan energi sembari memberikan warna yang lebih tajam. Quantum dot OLED (QD-OLED), yang terdiri dari lapisan transitor film tipis (TFT)^[1], sumber yang memancarkan cahaya sendiri, dan film quantum dot yang memanfaatkan cahaya dari TFT, melangkah lebih jauh dalam meningkatkan kualitas gambar. Pada kedua kasus ini, film quantum dot khusus dengan jumlah kandungan quantum dot yang cukup menjadi hal penting untuk menghadirkan gambar berkualitas tinggi dan awet.

▲ Perbandingan perangkat display QD-OLED dan LCD

Bebas Kadmium

Pada tahap awal pengembangan TV quantum dot, kadmium merupakan hal penting untuk mendapatkan manfaat utama dari quantum dot, seperti menghasilkan warna yang tajam dan rasio kontras yang seimbang. Pada saat itu, kadmium dianggap sebagai material yang paling efisien untuk membuat quantum dot.

Akan tetapi, sifat beracun kadmium menjadi hambatan utama dalam memasarkan teknologi quantum dot. Unsur kimia ini menimbulkan ancaman yang serius bagi lingkungan. Kadmium menjadi sulit digunakan secara luas meskipun merupakan material yang paling cocok untuk penerapan teknologi quantum dot.

Untuk mengatasi tantangan ini, pada tahun 2014 Samsung mengembangkan material quantum dot bebas kadmium pertama di dunia dan sukses memasarkan teknologi ini dengan TV SUHD mereka di tahun selanjutnya untuk membuka era baru bagi TV quantum dot.

10 Tahun Memimpin Inovasi Quantum Dot

Samsung dengan cepat menyadari potensi dari teknologi quantum dot dan memimpin inovasi dalam pasar perangkat display global selama 10 tahun terakhir melalui penelitian dan investasi berkelanjutan.

▲ Perjalanan perkembangan teknologi quantum dot Samsung sejak 2001 hinga 2022

Samsung mulai meneliti dan mengembangkan teknologi quantum dot pada tahun 2001, saat penelitian tentang material bebas kadmium masih sangat terbatas. Untuk menghasilkan warna yang tajam, partikel berukuran nano harus dibuat seragam. Namun, keterbatasan teknologi dan penelitian membuat partikel ini menjadi sangat sulit diproduksi secara massal.

Meski terdapat berbagai tantangan, Samsung berhasil menciptakan material nanokristal bebas kadmium pada tahun 2014. Sejak saat itu, Samsung memiliki keahlian yang luas – mendaftarkan lebih dari 150 hak paten – dan terus berupaya memajukan teknologi tersebut. Komitmen jangka panjang Samsung mencapai puncaknya pada tahun 2015, ketika mereka meluncurkan TV SUHD dengan teknologi quantum dot bebas kadmium pertama di dunia.

▲ TV QLED (75Q8C dan 88Q8F) pada acara First Look Samsung 2017 saat CES 2017

Jajaran produk QLED Samsung diungkapkan pada tahun 2017 dan menetapkan standar baru bagi TV premium yang melampaui keterbatasan TV OLED. Dengan menggunakan teknologi quantum dot berbasis logam, Samsung berhasil mencapai standar warna DCI-P3 dari Digital Cinema Initiative dan juga 100% volume warna untuk pertama kalinya di dunia, menyajikan tampilan warna yang memukau. Menariknya, penggunaan teknologi quantum dot anorganik ini melindungi layar dari burn-in ^[2] untuk memastikan kualitas gambar yang konsisten seiring berjalannya waktu.

▲ (Dari kiri ke kanan) Kim Kwang-Hee, Dr. Kim Taehyung, Dr. Jang Eunjoo, Kim Sungwoo, dan Choi Seon-Myeong dari Samsung Advanced Institute of Technology

Setelah berhasil mengembangkan elemen pemancar cahaya merah pada perangkat display pada tahun 2019, Samsung meningkatkan efisiensi pencahayaan briu QLED – yang dianggap paling sulit untuk diterapkan di antara tiga warna QLED utama^[3] – hingga mencapai 20.2%, tertinggi di industri.

“Menemukan material biru untuk QLED yang mampu memancarkan cahaya dengan mandiri dan menunjukkan performa unggul di level perangkat merupakan pencapaian besar dalam penelitian ini,” ujar Dr. Chang Eunjoo, seorang anggota Samsung Advanced Institute of Technology. “Teknologi quantum dot khas Samsung sekali lagi berhasil mengatasi hambatan teknis.”

Kemajuan pesat teknologi ini mengantarkan peluncuran TV QD-OLED, yang mencetak sejarah di CES 2022 dengan memenangkan penghargaan Best Innovation berkat integrasi teknologi quantum dot dan layar OLED.

Samsung tetap berkomitmen untuk mengembangkan teknologi quantum dot melalui innovasi yang berkelanjutan. Samsung terus berinvestasi dalam memimpin teknologi perangkat display – dari SLED hingga Neo OLED – dengan menghadirkan tingkat kecerahan tinggi, keakuratan warna, dan frekuensi yang optimal. Didukung oleh inovasi quantum dot yang tidak tertandingi, teknologi perangkat display Samsung memiliki masa depan yang semakin cerah.

[1] Sebuah rangkaian elektronik yang mengatur lapisan pemancar cahaya

[2] Terjadi jika gambar statis ditampilkan terlalu lama, menyebabkan distorsi warna atau bayangan gambar yang tetap terlihat di layar.

[3] Merah, hijau, dan biru