Уявіть, що після довгого дня ви вмощуєтеся на дивані, вмикаєте телевізор за допомогою голосової команди AI і переглядаєте улюблений серіал у кінематографічній якості. Це не далека мрія – це реальність телевізійних технологій 2025 року, де захопливі візуальні ефекти поєднуються з інтуїтивною інтелектуальною системою та продуманим дизайном. Сьогодні люди не просто купують екран, 47% споживачів у Європі інвестують у досвід, який змінює те, як вони відпочивають, спілкуються та живуть¹. З розвитком технологій телевізор стає невіддільною частиною способу життя, передбачаючи ваші потреби ще до того, як ви дістанете пульт.

Переосмислення занурення

Більші екрани забезпечують ефект занурення, як у кінотеатрі, переносячи вас у саме серце подій із вражаючою чіткістю. Сучасні глядачі поєднують цю грандіозність із практичністю, надаючи перевагу «розумним форматам» – дисплеям, що поєднують розмір зі стабільною яскравістю та мінімалістичною елегантністю. Уявіть, як ультратонкі рамки стирають межі, і зображення стає частиною вашого простору, створюючи непомітне вікно в інші світи. Змінні модульні конструкції діють як архітектурні будівельні блоки, дозволяючи вам адаптувати телевізор до будь-якої кімнати – чи то настінний монтаж для елегантного вигляду, як у галереї, чи то розміщення на підставці для різних кутів огляду.

Штучний інтелект: ваш невидимий супутник для розваг

Штучний інтелект тихо працює у фоновому режимі, перетворюючи ваш телевізор на персоналізований розважальний центр. З часом він вивчає ваше оточення та звички перегляду, спрощуючи ваш досвід завдяки інтуїтивним налаштуванням. На запитання, яким функціям штучного інтелекту надають перевагу покупці преміумкласу, понад 38% виділили такі можливості, як голосові команди та розумна оптимізація зображення та звуку². Ви коли-небудь мріяли, щоб ваш телевізор міг «читати» приміщення? Спробуйте сказати: «Налаштуй все для вечора кіно», і спостерігайте, як він точно налаштовує яскравість, звук і навіть синхронізується з вашими розумними світильниками через SmartThings, щоб створити ідеальну атмосферу, і все це без жодних зусиль із вашого боку.

Це не просто зручність, це технологія, яка передбачає ваші потреби. Штучний інтелект аналізує ваші звички перегляду, щоб запропонувати нові серіали, які вам сподобаються, та відкрити приховані скарби, що відповідають вашим смакам. Більше не потрібно нескінченно гортати, щоб знайти щось цікаве для перегляду. Інтеграція з розумним будинком дозволяє телевізору спілкуватися з термостатами, камерами безпеки або системами освітлення, перетворюючи його на командний центр вашого житлового простору. З розвитком штучного інтелекту він буде все глибше розуміти ваші звички, пропонуючи рекомендації, наприклад: «Ваша улюблена команда грає через 10 хвилин – чи хочете ви подивитися матч?». Ця безперервна взаємодія робить ваш телевізор не просто пристроєм, а надійним помічником.

Революційні досягнення дисплеїв: яскраві, трансформаційні візуальні ефекти

З постійним розвитком технологій покращується і якість майбутніх дисплеїв. Технологія квантових точок (QD) оживляє контент завдяки яскравим, реалістичним кольорам і глибшим контрастам. Використовуючи нанокристали для підвищення чистоти кольорів, дисплеї QD досягають ширшої колірного охоплення та вищої пікової яскравості, завдяки чому кожна сцена виглядає надзвичайно реалістичною. Незалежно від того, чи дивитесь ви документальний фільм про пишні пейзажі природи, чи динамічну спортивну подію, QD гарантує, що ви побачите кожну деталь із надзвичайною точністю.

Тим часом запатентована технологія Micro RGB від Samsung переосмислює поняття точності завдяки індивідуально керованим червоним, зеленим і синім мікросвітлодіодам. Кожен із них має розмір менше 100 мікрометрів і розташований у надзвичайно тонкому блоці за панеллю. Технологія Micro RGB забезпечує виняткову точність кольорів і широкий колірний діапазон BT.2020, що підтверджено сертифікатом німецького інституту VDE.

Дозволяючи кожному пікселю випромінювати власне світло, дисплей усуває просочування підсвічування та досягає нескінченного контрастного співвідношення, забезпечуючи ідеальну чорну кольорову гаму та виняткову деталізацію. Ця інновація покращує ефект занурення, створюючи захопливу чіткість та яскраві реалістичні сцени, що встановлюють новий стандарт візуальної продуктивності та технічної досконалості.

Перспектива майбутнього: простота поєднується з геніальністю

Найкращі телевізори майбутнього бездоганно поєднуватимуть ці елементи та створюватимуть враження, що адаптуються до вашого життя. Більші екрани будуть яскравішими, гарантуючи, що вражаючі візуальні ефекти не будуть коштувати практичності. Штучний інтелект спростить складність, перетворивши навігацію та налаштування на легкі взаємодії. Дисплеї перетворять кожну сцену на витвір мистецтва, а QD та Micro RGB забезпечать неперевершену чіткість та кольори.

Функції оздоровлення можуть інтегрувати програми керованої медитації або фітнесу, перетворюючи ваш телевізор на центр цілісного життя.

Бренди, які досягли цієї гармонії – де поєднуються розмір, інтелект і занурення – будуть лідерами ринку, що рухається досвідом, який надихає, адаптується та залишається актуальним. Ваш наступний телевізор буде не просто екраном. Він стане брамою до насичених, інтуїтивних і відповідально створених моментів, які наповнюють кожен натиск кнопки «відтворити».

¹Джерело: SmartLabX (зовнішнє) | Інформація про запуск VD у 2025 році | Велика Британія, Німеччина, Франція, Іспанія, Італія, Швеція | Січень 2025 року.
²Джерело: SmartLabX (зовнішнє) | Інформація про запуск VD у 2025 році | Велика Британія, Німеччина, Франція, Іспанія, Італія, Швеція | Січень 2025 року.

Компанія Samsung Electronics Co., Ltd. оголосила, що її найновіша лінійка телевізорів QLED здобула сертифікат «Справжніх квантових точок» від міжнародної сертифікаційної організації TÜV Rheinland, розташованої в Німеччині. Сертифікат підтверджує, що телевізори Samsung QLED відповідають світовим стандартам щодо структури дисплеїв із квантовими точками, що зміцнює технологічне лідерство компанії на ринку преміумтелевізорів.

TÜV Rheinland підтвердила, що в моделях Samsung використовуються елементи, які в проєкті технічного звіту Міжнародної електротехнічної комісії (IEC) 110/1749/DTR попередньо визначені як технологія квантових точок, а саме: наявність QD-матриці та світлодіодів синього кольору. Звіт IEC та сертифікація TÜV Rheinland вносять ясність до офіційної стандартизації.

У межах сертифікації компанія TÜV Rheinland проаналізувала спектр світла, який випромінюється телевізорами Samsung QLED, і підтвердила: він має чітке розмежування червоного, зеленого та синього кольорів, що є важливим показником точності передачі кольорів. Цього вдалося досягти завдяки квантовим точкам. На дисплеях, виготовлених з інших матеріалів, така відмінність може бути не настільки виразною, що іноді призводить до змішування кольорів або зниження чіткості зображення. Результати демонструють, як використання квантових точок компанією Samsung сприяє передачі яскравих і точних кольорів.

Зі здобуттям останньої сертифікації телевізори QLED від Samsung офіційно визнані дисплеями зі справжніми квантовими точками. Це навіть більше виділяє продукцію Samsung серед конкурентів і зміцнює довіру споживачів до преміальних телевізійних технологій.

«Ця сертифікація об’єктивно підтверджує, що телевізори Samsung QLED забезпечують справжню продуктивність квантових точок, створену відповідно до міжнародних стандартів, – зазначив Тайонг Сон, виконавчий віцепрезидент Visual Display Business компанії Samsung Electronics. – Ми будемо й надалі впроваджувати інновації та зміцнювати довіру споживачів, залишаючись лідерами ринку преміумтелевізорів».

Серії, які отримали сертифікацію, охоплюють Neo QLED 8K (QN990F, QN950F), Neo QLED 4K (QN90F, QN85F, QN80F, QN70F) та QLED 4K (Q8F, Q7F, Q6F).

Квантові точки – надзвичайно дрібні наноматеріали, розміром у десятки тисяч разів менші за людську волосину, відомі своєю здатністю відтворювати точні та яскраві кольори залежно від довжини хвилі світла. Метод інтеграції квантових точок у дисплейні панелі став ключовим показником оцінки технологічного прогресу в сегменті преміумтелевізорів.

Крім того, технологія квантових точок Samsung також була визнана глобальною організацією з тестування Société Générale de Surveillance (SGS) за її досконалість у дизайні без кадмію – екологічно свідомий підхід, за якого не використовується кадмій (токсичний важкий метал, котрий, як відомо, становить ризик для здоров’я людини та навколишнього середовища). Кадмій, який використовується в деяких видах QLED, регламентується як небезпечна речовина згідно з Директивою 2011/65.

Науковий світ помітив це. Успішна комерціалізація безкадмієвих телевізорів із квантовими точками не лише задала новий напрям для досліджень і розробок, але й відіграла вирішальну роль у присудженні Нобелівської премії з хімії 2023 року за відкриття і синтез квантових точок.

Продовжуючи частину 1, Samsung Newsroom розповідає про те, як компанія Samsung зробила внесок у науку, завдяки революційним досягненням у сфері матеріальних інновацій.

Чому кадмій став початком для дослідження квантових точок

«Я був насправді вражений тим, що компанії Samsung вдалося комерціалізувати безкадмієвий дисплей на основі квантових точок».

– Техван Хьон, Сеульський національний університет

Квантові точки почали викликати науковий інтерес у 1980-х роках, коли Олексій Єкімов, колишній головний науковий співробітник компанії Nanocrystals Technology Inc. і Луїс Брюс, почесний професор хімічного факультету Колумбійського університету, опублікували свої дослідження ефекту квантового обмеження і залежних від розміру оптичних властивостей квантових точок.

Розвиток набрав обертів у 1993 році, коли Мунгі Бавенді, професор кафедри хімії Массачусетського технологічного інституту (МТІ), розробив надійний метод синтезу квантових точок. У 2001 році Техван Хьон, заслужений професор кафедри хімічної та біологічної інженерії Сеульського національного університету (СНУ), винайшов процес нагрівання – метод отримання однорідних наночастинок без необхідності селективного розділення за розміром. У 2004 році Хьон опублікував масштабований метод виробництва в науковому журналі Nature Materials – відкриття, яке широко розглядається як потенційна переломна зміна в галузі.

▲ Техван Хьон

Однак ці зусилля не одразу призвели до комерціалізації. На той час квантові точки значною мірою покладалися на кадмій (Cd) як основний матеріал – речовину, що, як відомо, є шкідливою для людини й віднесена до матеріалів з обмеженим доступом згідно з Директивою Європейського Союзу щодо обмеження використання небезпечних речовин (RoHS).

«Наразі єдиними матеріалами, здатними надійно виробляти квантові точки, є селенід кадмію (CdSe) та фосфід індію (InP), – пояснив Хьон. – Селенід кадмію, традиційний матеріал для квантових точок, є сполукою елементів групи II і групи VI, тоді як фосфід індію утворюється з елементів групи III та групи V. Синтез квантових точок з елементів II й VI груп є відносно простим, але поєднання елементів III та V груп є хімічно набагато складнішим».

▲ Порівняння квантових точок на основі кадмію з іонними зв’язками та квантових точок на основі індію з ковалентними зв’язками

Кадмій – елемент із двома валентними електронами, утворює міцні іонні зв’язки¹ з такими елементами: селен (Se), сірка (S) і телур (Te) – кожен із яких має по шість валентних електронів. Ці сполуки забезпечують утворення стабільних напівпровідників, відомих як напівпровідники II-VI, матеріалів, котрі вже давно здобули популярність у дослідженнях, завдяки своїй здатності створювати високоякісні нанокристали навіть за відносно низьких температур. Тому використання кадмію в синтезі квантових точок протягом багатьох років вважалося науковим стандартом.

На противагу цьому, індій (In) – альтернатива кадмію з трьома валентними електронами, утворює ковалентні зв’язки² з такими елементами, як-от фосфор (P), котрий має п’ять валентних електронів. Ковалентні зв’язки зазвичай менш стабільні, ніж іонні, та мають спрямованість, що збільшує ймовірність виникнення дефектів під час синтезу нанокристалів. Ці характеристики зробили індій складним матеріалом для досліджень та масового виробництва.

«Важко досягти високої кристалічності квантових точок, виготовлених із фосфіду індію, – зазначає Лі. – Складний і вимогливий процес синтезу потрібен, щоб відповідати стандартам якості, необхідним для комерціалізації».

Жодних поступок – від прориву до масового виробництва

«Коли йдеться про безпеку споживачів, просто не може бути жодних поступок».

– Сангюн Сон, Samsung Electronics.

Компанія Samsung, проте, вибрала інший підхід.

«Ми досліджували й розробляли технологію квантових точок із 2001 року, – каже Сангюн Сон, керівник лабораторії вдосконалених дисплеїв підрозділу візуальних дисплеїв (ВД) Samsung Electronics. – Але на ранньому етапі визначили, що кадмій, який є шкідливим для людського організму, не підходить для комерціалізації. Хоча законодавство деяких країн технічно дозволяє вміст кадмію в електронних продуктах до 100 мільйонних часток (ppm), компанія Samsung від початку прийняла політику нульового вмісту кадмію. Без кадмію, без поступок – такою була наша стратегія. Коли йдеться про безпеку споживачів, не може бути жодних поступок».

▲ Сангюн Сон

Багаторічна прихильність Samsung до принципу «Без компромісів щодо безпеки» вийшла на перший план у 2014 році, коли компанія успішно розробила перший у світі безкадмієвий матеріал для квантових точок. Щоб забезпечити довговічність і якість зображення, Samsung запровадила технологію тришарового захисного покриття, яке захищає наночастинки фосфіду індію від зовнішніх факторів, як-от кисню і світла. Наступного року компанія випустила перший у світі серійний телевізор SUHD із безкадмієвими квантовими точками, що стало зміною парадигми в індустрії дисплеїв і кульмінацією дослідницьких зусиль, які розпочалися на початку 2000-х років.

«Квантові точки з фосфідом індію за своєю природою нестабільні та їх важче синтезувати порівняно з аналогами на основі кадмію. Спочатку вони досягають лише приблизно 80% продуктивності квантових точок з кадмієм, – говорить Сон. – Однак завдяки інтенсивному розробленню в Інституті передових технологій Samsung, ми успішно підвищили продуктивність до 100% і забезпечили надійність на більш ніж на 10 років».

Квантові точки, що містяться в дисплеях Samsung QLED, мають три ключові компоненти: ядро, з якого випромінюється світло; оболонка, що захищає ядро і стабілізує його структуру; ліганд, полімерне покриття, яке підвищує стійкість до окиснення за межами оболонки. Суть технології квантових точок полягає в одночасній інтеграції цих трьох елементів, передовому промисловому процесі, який охоплює від добування і синтезу матеріалу до масового виробництва та подачі численних патентів.

«Жоден із трьох компонентів: ядро, оболонка або ліганд – не можна ігнорувати, – додав Лі. – Технологія Samsung для синтезу фосфіду індію є видатною».

«Розроблення технології в лабораторії – це й так виклик, але комерціалізація вимагає зовсім іншого рівня зусиль, щоб забезпечити стабільність продукту та незмінну якість передачі кольору, – говорить Хьон. – Я був дійсно вражений тим, що компанії Samsung вдалося комерціалізувати безкадмієвий дисплей із квантовими точками».

Встановлення стандарту квантових точок

«Дослідницькі тенденції в науковій спільноті помітно змінилися до і після появи телевізорів Samsung із квантовими точками».

– До Чан Лі, Корейський провідний науково-технологічний інститут.

Оптичні властивості квантових точок використовуються в широкому спектрі галузей, зокрема сонячних батареях, медицині та квантових обчисленнях. Однак наразі найактивніше досліджуються і широко комерціалізуються дисплеї з квантовими точками, провідною в розробці яких стала компанія Samsung.

Спираючись на багаторічні фундаментальні дослідження та створення телевізорів SUHD, у 2017 році компанія Samsung випустила телевізори QLED і встановила новий стандарт для дисплеїв преміумкласу. У 2022 році компанія просунула інновації далі, представивши телевізори QD-OLED – перший у світі дисплей, що поєднує квантові точки з OLED-структурою.

QD-OLED – це технологія дисплеїв наступного покоління, яка інтегрує квантові точки у структуру OLED, що самостійно випромінює світло. Такий підхід забезпечує швидший час відгуку, глибший чорний колір і вищі показники контрастності. Дисплей Samsung QD-OLED був визнаний «Дисплеєм року» у 2023 році Товариством інформаційних дисплеїв (ТІД), найбільшою у світі організацією, що спеціалізується на технологіях дисплеїв.

«Компанія Samsung не тільки є брендом №1, завдяки своїм телевізорам із квантовими точками на основі фосфіду індію, але й залишається єдиною компанією, яка успішно інтегрувала та комерціалізувала квантові точки в дисплеї OLED, – сказав Сон. – Використовуючи наше лідерство в технології квантових точок, ми й надалі будемо визначати майбутнє інновацій у галузі дисплеїв».

«Дослідницькі тенденції в науковій спільноті помітно змінилися до і після випуску телевізорів Samsung із квантовими точками, – говорить До Чан Лі, професор кафедри хімічної та біомолекулярної інженерії Корейського провідного науково-технологічного інституту (КПНТІ). – Після випуску телевізорів обговорення дедалі більше зосереджувалися на практичному застосуванні, а не на самих матеріалах, що відображає потенціал для реального впровадження через технології дисплеїв».

«Було багато спроб використовувати квантові точки в різних галузях, зокрема у фотокаталізі, – додав він. – Але ці зусилля залишаються на ранніх стадіях порівняно з використанням у дисплеях».

Хьон також зазначив, що успішна комерціалізація телевізорів Samsung із квантовими точками допомогла прокласти шлях Бавенді, Брюсу та Єкімову до отримання Нобелівської премії з хімії у 2023 році.

«Одним із найважливіших мірил присудження Нобелівської премії є те, наскільки технологія принесла користь людству через комерціалізацію, – говорить він. – Технологія Samsung QLED є однією з найбільш значущих досягнень у галузі нанотехнологій. Без комерціалізації цієї технології квантовим точкам було б важко здобути визнання Нобелівської премії».

Бачення компанії Samsung майбутніх дисплеїв

З часу запуску своїх телевізорів QLED компанія Samsung прискорила розвиток технології квантових точок у промисловості та наукових колах. Відповідаючи на запитання про майбутнє дисплеїв із квантовими точками, експерти поділилися своїми думками про те, що чекає попереду.

«Як технологію наступного покоління ми зараз досліджуємо квантові точки, що самі випромінюють світло, – говорить Сон. – До цього часу квантові точки покладалися на зовнішнє джерело світла для відтворення червоного і зеленого кольорів. У майбутньому ми прагнемо розробити квантові точки, які випромінюють світло самі собою за допомогою електролюмінесценції, виробляючи всі три основні кольори з інжекцією електричної енергії. Ми також працюємо над розробкою синіх квантових точок».

«Оскільки електролюмінесцентні матеріали дають змогу зменшити розмір компонентів пристроїв, ми зможемо досягти високої роздільної здатності, ефективності та яскравості, необхідних для застосунків віртуальної та доповненої реальності», – говорить Лі, прогнозуючи значну трансформацію дисплеїв у майбутньому.

«Якісний дисплей – це той, який глядач навіть не сприймає як дисплей, – говорить Сон. – Кінцева мета – створити враження, які неможливо відрізнити від реальності. Як бренд №1 в інноваціях у галузі дисплеїв із квантовими точками ми з гордістю продовжимо рух уперед».

Завдяки своєму незмінному лідерству та сміливому технологічному баченню компанія Samsung формує майбутнє дисплеїв і переосмислює можливості квантових точок.

¹Іонний зв’язок – хімічний зв’язок, що утворюється під час передачі електронів між атомами, створюючи іони, які утримуються разом електричним притяганням.
²Ковалентний зв’язок – хімічний зв’язок, у якому два атоми обмінюються електронами.

Квантові точки, надтонкі напівпровідникові частинки, випромінюють різні кольори світла залежно від їхнього розміру, створюючи надзвичайно чисті та яскраві відтінки. Samsung Electronics, світовий бренд №1 із продажу телевізорів, використовує цей передовий матеріал для покращення характеристик дисплеїв.

Редакція Samsung Newsroom зустрілася з Техван Хьоном, почесним професором кафедри хімічної та біологічної інженерії Сеульського національного університету (СНУ), До Чан Лі, професором кафедри хімічної та біомолекулярної інженерії Корейського провідного науково-технологічного інституту (КПНТІ), і Сангюн Соном, керівником лабораторії вдосконалених дисплеїв підрозділу візуальних дисплеїв (ВД) Samsung Electronics, щоб дослідити, як квантові точки започатковують нову еру в технології дисплеїв.

Розуміння забороненої зони

«Для розуміння квантових точок потрібно спочатку осягнути концепцію забороненої зони».

– Техван Хьон, Сеульський національний університет.

Рух електронів спричиняє утворення електрики. Зазвичай у цьому беруть участь зовнішні електрони, відомі як валентні електрони. Діапазон енергій, у якому існують ці електрони, називається валентною зоною, тоді як вищий, незайнятий діапазон енергій, що може приймати електрони, називається зоною провідності.

Електрон може поглинати енергію для переходу з валентної зони в зону провідності. Коли збуджений електрон віддає цю енергію, він повертається назад у валентну зону. Різниця енергій між цими двома зонами, кількість енергії, яку електрон повинен отримати або втратити для переходу між ними, називається забороненою зоною.

▲ Порівняння енергетичних зонних структур в ізоляторах, напівпровідниках і провідниках

Ізолятори, як-от гума та скло, мають великі міжзонні проміжки, що перешкоджають вільному переміщенню електронів між зонами. На відміну від них, провідники, як-от мідь і срібло, мають валентну зону та зону провідності, що накладаються, даючи електронам вільно рухатися і забезпечуючи високу електропровідність.

Напівпровідники мають заборонену зону, розташовану між ізоляторами та провідниками, що обмежує провідність за нормальних умов, але забезпечує електропровідність або випромінювання світла, коли електрони стимулюються теплом, світлом або струмом.

«Для розуміння квантових точок потрібно спочатку осягнути концепцію забороненої зони». – говорить Хьон, підкреслюючи, що енергетична зонна структура матеріалу має вирішальне значення у визначенні його електричних властивостей.

Квантові точки – чим менша частинка, тим більша заборонена зона

«Коли частинки квантових точок стають меншими, довжина хвилі випромінюваного світла зміщується від червоного до синього».

– До Чан Лі, Корейський провідний науково-технологічний інститут.

Квантові точки – нанорозмірні напівпровідникові структури з унікальними електричними та оптичними властивостями. Вимірювані в нанометрах (нм), або в мільярдній частині метра, такі частинки становлять лише кілька тисячних товщини людської волосини. Коли напівпровідник зменшується до нанометрового масштабу, його властивості значно змінюються порівняно з об’ємним станом.

В об’ємному стані частинки достатньо великі, тому електрони в напівпровідниковому матеріалі можуть вільно рухатися, не обмежуючись власною довжиною хвилі. Це дає змогу енергетичним рівням – станам, які займають частинки при поглинанні або випромінюванні енергії, формувати безперервний спектр, схожий на довгу гірку з пологим схилом. У квантових точках рух електронів обмежений, оскільки розмір частинок менший за довжину хвилі електрона.

▲ Розмір визначає ширину забороненої зони у квантових точках

Уявіть, що ви набираєте воду (енергія) з великої каструлі (об’ємний стан) черпаком (діапазон частот, що відповідає довжині хвилі електрона). Так можна вільно регулювати кількість води в каструлі, від повної до порожньої, що є аналогом безперервних енергетичних рівнів. Однак коли горщик зменшується до розміру філіжанки, як квантова точка, черпак більше не підходить. Тепер філіжанка може бути тільки повною або порожньою. Це ілюструє концепцію квантованих енергетичних рівнів.

«Коли напівпровідникові частинки зменшуються до нанометрового масштабу, їхні енергетичні рівні стають квантованими. Вони можуть існувати лише переривчастими кроками, – говорить Хьон. – Такий ефект називається «квантовим обмеженням». І на цьому рівні можна керувати шириною забороненої зони, змінюючи розмір частинок».

Кількість молекул всередині частинки зменшується зі зменшенням розміру квантової точки, що призводить до послаблення взаємодії молекулярних орбіталей. Це посилює ефект квантового обмеження і збільшує ширину забороненої зони¹. Оскільки ширина забороненої зони відповідає енергії, що вивільняється при релаксації електрона із зони провідності у валентну зону, колір випромінюваного світла змінюється відповідно.

«Коли частинки стають меншими, довжина хвилі випромінюваного світла зміщується від червоного до синього, – говорить Лі. – Інакше кажучи, розмір нанокристала квантових точок визначає його колір».

Інженерія плівок із квантовими точками

«Плівка з квантовими точками є основою телевізорів QLED, що свідчить про глибокий технологічний досвід Samsung».

 – До Чан Лі, Корейський провідний науково-технологічний інститут.

Квантові точки привертають увагу в різних галузях, зокрема в сонячних батареях, фотокаталізі, медицині та квантових обчисленнях. Однак індустрія дисплеїв першою успішно комерціалізувала цю технологію.

«Однією з причин, чому компанія Samsung зосередилася на квантових точках, є надзвичайно вузькі піки їхнього спектра випромінювання, – говорить Сон. – Вузький діапазон частот і сильна флуоресценція роблять їх ідеальними для точного відтворення широкого спектра кольорів».

▲ Квантові точки створюють надчисті червоні, зелені та сині кольори (RGB), керуючи світлом на нанорівні, забезпечуючи вузьку смугу пропускання та сильну флуоресценцію

Для ефективного застосовування квантових точок у технологіях дисплеїв матеріали та структури повинні зберігати високу продуктивність протягом тривалого часу в суворих умовах. Samsung QLED досягає цього завдяки використанню плівки з квантовими точками.

«Точна передача кольору на дисплеї залежить від того, наскільки добре плівка використовує оптичні властивості квантових точок, – зазначає Лі. – Плівка з квантовими точками повинна відповідати кільком ключовим вимогам для комерційного використання, як-от ефективне перетворення світла та прозорість».

▲ Сангюн Сон

Плівка з квантовими точками, що використовується в дисплеях Samsung QLED, виробляється шляхом додавання розчину квантових точок до полімерної основи, яку нагрівають до дуже високої температури, розподіляють у тонкий шар, а потім затверджують. Хоча це може звучати просто, насправді процес виробництва є дуже складним.

«Це наче намагатися рівномірно змішати порошок кориці з липким медом, щоб не утворилися грудочки. Завдання не з легких, – говорить Сон. – Щоб рівномірно розподілити квантові точки по всій плівці, необхідно ретельно враховувати кілька факторів: матеріали, дизайн та умови обробки».

Попри такі виклики, компанія Samsung розширила межі цієї технології. Щоб забезпечити довговічність своїх дисплеїв, розробила власні полімерні матеріали, спеціально оптимізовані для квантових точок.

«Ми набули значного досвіду в технології квантових точок, розробивши бар’єрні плівки, що блокують вологу, та полімерні матеріали, здатні рівномірно розподіляти квантові точки, – додав він. – Завдяки цьому ми не лише досягли масового виробництва, а також знизили витрати».

Завдяки цьому вдосконаленому процесу плівка Samsung на основі квантових точок забезпечує точну передачу кольору та неперевершену світловіддачу – і все це з найкращою в галузі стійкістю до зношування.

«Яскравість зазвичай вимірюється в нітах, водночас один ніт еквівалентний яскравості однієї свічки, – пояснив Сон. – Тоді як звичайні світлодіоди мають яскравість приблизно 500 ніт, наші дисплеї з квантовими точками можуть досягати 2 000 ніт і більше, що еквівалентно 2 000 свічок, досягаючи нового рівня якості зображення».

▲ Порівняння гами RGB між спектром видимого світла, sRGB та DCI-P3 в колірному просторі CIE 1931

* CIE 193: Широко використовувана кольорова система, оголошена в 1931 році Міжнародною комісією з освітлення (Commission internationale de l’éclairage).
* sRGB (стандартний RGB): Простір кольорів, створений спільно компаніями Microsoft та HP в 1996 році для моніторів та принтерів.
* DCI-P3 (Digital Cinema Initiatives – Protocol 3): Колірний простір, широко використовуваний для цифрового HDR-контенту, визначений Digital Cinema Initiatives для цифрових проєкторів.

Завдяки використанню квантових точок компанія Samsung значно підвищила яскравість і виразність кольорів, забезпечуючи візуальний досвід, як ніколи раніше. Фактично телевізори Samsung QLED досягають рівня передачі кольору, що перевищує 90% колірного простору DCI-P3 (Digital Cinema Initiatives – Protocol 3), який є еталоном точності передачі кольору в цифровому кінематографі.

«Навіть якщо квантові точки вже створені, потрібно забезпечити довгострокову стабільність, щоб вони були корисними, – говорить Лі. – Технології синтезу квантових точок на основі фосфіду індію (InP) і виробництва плівок, які є лідерами галузі, підтверджують глибокий технологічний досвід Samsung».

Оригінальні телевізори QLED використовують квантові точки для створення кольору

«Цінність телевізора з квантовими точками полягає в тому, чи використовує він ефект квантового обмеження, чи ні».

– Техван Хьон, Сеульський національний університет.

Оскільки зацікавленість квантовими точками зростає в усій індустрії, на ринку з’явилися різноманітні продукти. Проте не всі телевізори з маркуванням квантових точок однакові – квантові точки повинні робити достатній внесок у реальну якість зображення.

▲ Техван Хьон

«Цінність телевізора з квантовими точками полягає в тому, чи використовує він ефект квантового обмеження, чи ні, – каже Хьон. – Перша, фундаментальна вимога – використання квантових точок для створення кольору».

«Щоб вважатися справжнім телевізором з квантовими точками, квантові точки повинні слугувати або основним матеріалом для перетворення світла, або основним матеріалом для випромінювання світла, – говорить Лі. – Для квантових точок, що перетворюють світло, дисплей має містити достатню кількість квантових точок для поглинання і перетворення синього світла, яке випромінюється блоком підсвічування».

▲ До Чан Лі

«Плівка з квантовими точками повинна містити достатню кількість квантових точок для ефективної роботи, – повторив Сон, підкреслюючи важливість вмісту квантових точок. – Samsung QLED використовує понад 3 000 частин на мільйон (ppm) матеріалів на основі квантових точок. 100% червоного та зеленого кольорів створюються за допомогою квантових точок».

Samsung почала розробляти технологію квантових точок у 2001 році, а у 2015 році представила перший у світі безкадмієвий телевізор з квантовими точками – SUHD TV. У 2017 році компанія запустила преміальну лінійку QLED, ще більше зміцнивши своє лідерство в індустрії дисплеїв з квантовими точками.

У другій частині цієї серії інтерв’ю Samsung Newsroom детальніше розглядає, як компанія Samsung не тільки комерціалізувала технологію дисплеїв із квантовими точками, але й розробила безкадмієвий матеріал для квантових точок – інновацію, яку визнали дослідники, лауреати Нобелівської премії з хімії.

¹Коли напівпровідниковий матеріал перебуває в об’ємному стані, ширина забороненої зони залишається фіксованою на значенні, характерному для матеріалу, і не залежить від розміру частинок.

Компанія Samsung Electronics оголосила, що шар покриття квантових точок (QD), який використовується в її телевізорах QD, отримала сертифікат відповідності директиві про обмеження використання небезпечних речовин (RoHS) і була перевірена на відсутність кадмію міжнародним інститутом сертифікації Société Générale de Surveillance (SGS).

SGS зі штаб-квартирою в Женеві, Швейцарія, є провідним світовим органом з тестувань і сертифікації, який надає послуги, що забезпечують дотримання організаціями суворих стандартів якості та безпеки в різних галузях промисловості, включно з електронною продукцією, харчовою промисловістю та охороною навколишнього середовища.

Окрім визнання SGS технології шару квантових точок, що не містить кадмію, дотримання компанією вимог директиви ЄС RoHS гарантує безпеку під час перегляду ТВ.

«Телевізори Samsung на основі квантових точок побудовані на безпечній технології, яка відповідає обмеженням щодо небезпечних речовин, забезпечуючи при цьому неперевершену якість зображення», – сказав Таеонг Сон, виконавчий віцепрезидент Visual Display Business компанії Samsung Electronics. «Отримання сертифікації SGS повністю підтверджує безпеку нашої продукції. Завдяки цьому визнанню ми зобов’язуємося безперервно розвивати екологічні технології».

Компанія Samsung почала досліджувати технологію квантових точок у 2001 році, і її постійна прихильність до досліджень та інвестицій вивела її на передові позиції в галузі інновацій на світовому ринку дисплеїв.

Розробивши перший у світі матеріал квантових точок у 2014 році, що не містить кадмію, наступного року Samsung випустила телевізори з цією технологією. Відтоді компанія є лідером у галузі технології квантових точок завдяки постійному технологічному прогресу.

Зокрема, Samsung успішно створила нанокристалічний матеріал без кадмію і отримала близько 150 патентів на цю технологію. Завдяки цьому великому досвіду і технологічному прогресу компанія відкрила еру безпечних телевізорів на основі квантових точок, виготовлених з матеріалів, що не містять шкідливих речовин.

Квантові точки: наступне покоління інноваційних дисплеїв

Квантові точки – це надтонкі напівпровідникові частинки, які в десятки тисяч разів тонші за людську волосину. Завдяки унікальним властивостям квантові точки забезпечують найточнішу передачу кольору та найвищий рівень яскравості, що спричинило справжню революцію у технології дисплеїв.

При використанні в дисплеях квантові точки забезпечують широку колірну гаму, яка максимально наближена до сприйняття людського ока, і дозволяють регулювати освітлення на рівні пікселів для більш точного рівня чорного кольору. Випромінюючи світло в усіх напрямках, квантові точки забезпечують рівномірну яскравість і стабільність кольору під будь-яким кутом огляду, мінімізуючи вплив синього світла для більш комфортного перегляду.

▲ SUHD TВ на CES 2015

Що робить телевізори з квантовими точками унікальними: щільність точок, якість квантового шару та безкадмієва технологія

Індустрія виробництва ТВ продовжує дослідження і розробки в галузі комерційного використання квантових точок, оскільки цей матеріал змінює правила гри в технологіях виробництва дисплеїв. З цієї причини нещодавно на ринку з’явилося багато різноманітних телевізорів на квантових точках, які пропонують широкий спектр можливостей для покупців.

Однак ключові відмінності телевізорів на основі квантових точок полягають у технології виробництва та загальній якості дисплея. Щоб забезпечити високу якість зображення, необхідно враховувати такі фактори, як вміст квантових точок, якість квантового шару та використання безкадмієвих матеріалів.

▲ Фактори, які слід враховувати при виборі якісного телевізора з квантовими точками

Щільність квантових точок

Справжня якість телевізора на основі квантових точок базується на якості його складових. Щоб досягти яскравого та насиченого зображення та точної передачі кольору, яку можуть забезпечити лише квантові точки, необхідно, щоб шар квантових точок мав щільність щонайменше 3000 ppm.

▲ Порівняння QD-OLED та РК-дисплеїв

Шар з квантовими точками

QLED-дисплеї Samsung усувають потребу в окремому шарі фосфору, підвищуючи світловіддачу та енергоефективність, забезпечуючи при цьому більш яскраві кольори. Дисплей на основі квантових точок OLED (QD–OLED), який складається з шару тонкоплівкових транзисторів (TFT)¹ , шару пікселів, що випромінює світло, і шару квантових точок,  робить ще один крок до покращення якості зображення. У будь-якому випадку, спеціальний шар на основі квантових точок, що має достатню щільність квантових точок, є ключовим фактором у забезпеченні першокласної якості зображення та довговічності.

Відсутність кадмію

На ранніх стадіях розробки телевізорів на основі квантових точок кадмій був необхідний для досягнення ключових переваг квантових точок, таких як передача кольору та коефіцієнт контрастності. На той час кадмій вважався найефективнішим матеріалом для виробництва квантових точок.

Однак токсичність кадмію стала суттєвою перешкодою для комерційного використання технології квантових точок. Цей елемент становив серйозну загрозу для навколишнього середовища, що ускладнювало його широке використання, попри те, що він був найбільш придатним матеріалом для реалізації технології квантових точок.

У відповідь на цей виклик компанія Samsung розробила перший у світі безкадмієвий матеріал для квантових точок у 2014 році та успішно комерціалізувала технологію квантових точок у своїх телевізорах SUHD, відкривши нову еру телевізорів на основі квантових точок.

10 років інновацій та лідерства в галузі квантових точок

Компанія Samsung швидко усвідомила потенціал технології квантових точок і стала лідером інновацій на світовому ринку дисплеїв протягом останнього десятиліття завдяки безперервним дослідженням та інвестиціям.

▲ Хронологія розвитку технології квантових точок Samsung із 2001 по 2022 рік

Компанія Samsung почала досліджувати та розробляти технологію квантових точок у 2001 році – в той час, коли дослідження не кадмієвих матеріалів були обмежені. Досягнення яскравих кольорів вимагало однорідності нанорозмірних частинок, але брак технологій і досліджень робив масове виробництво надзвичайно складним.

Попри ці перешкоди, Samsung вдалося створити безкадмієвий нанокристалічний матеріал у 2014 році. Відтоді компанія накопичила великий досвід – зареєструвала понад 150 патентів – і постійно працює над удосконаленням технології. Багаторічні зусилля Samsung увінчалися успіхом у 2015 році, коли компанія представила перші у світі телевізори SUHD з безкадмієвою технологією квантових точок.

▲ QLED-телевізори (75Q8C та 88Q8F) на заході Samsung First Look 2017 під час виставки CES 2017

Лінійка QLED-телевізорів Samsung була представлена у 2017 році, встановивши новий стандарт для телевізорів преміумкласу, які подолали обмеження OLED-телевізорів у рівні яскравості. Застосувавши технологію металевих квантових точок, Samsung досягнув колірного стандарту DCI-P3 та вперше у світі досягнув 100% колірного охоплення – таким чином, представивши безпрецедентну виразність кольору. Використання неорганічних квантових точок захищає екрани від вигоряння ², зберігаючи високу якість зображення роками.

У 2019 році Samsung успішно розробила червоний світловипромінювальний елемент для дисплеїв, а згодом змогла досягти рекордної для галузі світловіддачі у 20,2% для синіх QLED ³ елементів – найскладніших у реалізації серед трьох основних кольорів.

«Відкриття матеріалу для синіх самопідсвічуваних QLED-елементів і досягнення найкращих у галузі характеристик на рівні пристрою стали суттєвими досягненнями цього дослідження», – сказав д-р Еунджу Чанг (Eunjoo Chang), науковий співробітник Інституту передових технологій компанії Samsung. «Особлива технологія квантових точок Samsung вкотре подолала технічні бар’єри».

Ці передові досягнення призвели до запуску телевізорів QD-OLED, які увійшли в історію на виставці CES 2022, отримавши нагороду Best of Innovation за інтеграцію технології квантових точок та OLED-дисплеїв.

Samsung продовжує розвивати технологію квантових точок, постійно впроваджуючи інновації. Компанія продовжує інвестувати в провідні технології дисплеїв – від QLED до Neo QLED – пропонуючи високу яскравість, точність передачі кольору та високу частоту оновлення. Завдяки неперевершеним інноваціям Samsung у галузі квантових точок майбутнє технології дисплеїв є яскравішим, ніж будь-коли.

¹Електронна схема, яка регулює та контролює шари, що випромінюють світло.
²Виникає, коли статичне зображення відображається надто довго, що призводить до спотворення кольорів або появи на екрані фантомних зображень.
³Червоний, зелений і синій.