量子點:新世代顯示器創新技術
量子點是超精細的半導體粒子,尺寸僅為人類髮絲的萬分之一。自技術誕生以來,其以卓越的物理特性,實現極高色彩準確度和亮度,在現有顯示材料中脫穎而出,並展現顛覆顯示技術的潛力。
在顯示應用方面,量子點可支援寬廣色域,帶來貼近人眼感知的色彩,並透過像素級調光技術,展現更細膩的黑階層次。量子點具備全向發光特性,能確保各視角下的亮度均勻與色彩一致,同時有效減少藍光影響,提供更舒適的觀看體驗。
▲ 三星於CES 2015展出SUHD顯示器
量子點顯示器的獨特優勢:量子點濃度、薄膜品質與無鎘技術
隨著量子點成為顯示技術的革命性材料,顯示器產業持續挹注研發資源,推動其商業化應用。近年來各式量子點顯示器相繼問世,為消費者帶來多元選擇。
然而,量子點顯示器的關鍵差異在於技術應用方式與顯示品質。為確保卓越的觀看體驗,關鍵考量因素包括量子點濃度、薄膜品質與無鎘技術的使用等。
▲ 完美量子點顯示器的關鍵指標
量子點含量
量子點顯示器的品質取決於其量子點的含量。量子點薄膜需至少含有3,000 ppm的量子點材料,才能展現生動的色彩與優異的畫質表現,帶來極致的視覺體驗。
量子點薄膜
三星QLED採用無磷光層設計,不僅提升光效與能源效率,同時呈現更鮮豔的色彩。量子點 OLED(QD-OLED)整合了薄膜電晶體(TFT)層(註一)、自發光源與量子點薄膜,透過量子點薄膜調控光源發出的光線,進一步提升影像品質。無論是哪種技術,高品質的量子點薄膜是確保卓越畫質與長效耐久性的關鍵,唯有足夠含量的量子點材料,才能呈現頂級的影像品質與穩定持久的觀看體驗。
▲ QD-OLED與LCD顯示器的比較
無鎘技術
在量子點顯示器發展初期,鎘元素曾是實現量子點技術核心優勢(如色彩再現與對比度)的關鍵材料。當時鎘元素被認為是生產量子點最具效率的材料。
然而,鎘的毒性成為量子點技術商業化的重大阻礙。由於鎘元素對環境構成嚴重威脅,即便其適用性極高,也難以大規模應用於量子點技術。
為克服這項挑戰,三星於2014年研發出全球首創無鎘量子點材料,並於隔年將量子點技術應用於SUHD顯示器,成功實現商業化目標,開啟了量子點顯示器的新時代。
十年量子點技術創新與領先歷程
三星深刻洞察量子點技術的潛力,十年來持續投入研究與心力,引領全球顯示器市場的技術創新。
▲ 2001年至2022年三星量子點技術發展時間軸
三星於2001年開始研發量子點技術,當時對無鎘材料的研究仍相當有限。要實現鮮豔色彩,須確保奈米級顆粒的均勻分佈,但由於技術與研究資源不足,使大規模量產面臨極大挑戰。
儘管面臨這些阻礙,三星仍於2014年成功研發出無鎘奈米晶體材料。此後,三星持續累積專業技術,註冊超過150項專利,並持續推動量子點技術的發展。三星長期的投入在2015年締造里程碑,成功推出全球首款使用無鎘量子點技術的SUHD顯示器。
▲ 三星於CES 2017的First Look活動展出QLED系列(75Q8C與88Q8F)
三星於2017年推出QLED系列,突破OLED顯示技術的限制,樹立高階顯示器市場的新標準。透過金屬量子點顯色技術,三星成功達成數位電影聯盟(Digital Cinema Initiative)的DCI-P3色彩標準,並率先全球實現100%色彩體積,呈現前所未有的色彩表現力。尤其,使用無機量子點技術有效防止螢幕產生烙印(註二),確保長時間使用後仍維持穩定的影像品質。
▲ (由左至右)三星先進技術研究院(Samsung Advanced Institute of Technology)的 Kwang-Hee Kim、Taehyung Kim博士、Eunjoo Jang博士、Sungwoo Kim和Seon-Myeong Choi
繼2019年成功研發用於顯示器的紅光量子點元件後,三星進一步提升藍色自發光QLED的發光效率,藍光為QLED三原色中技術門檻最高的顏色(註三),而三星成功將其發光效率提升至業界領先的20.2%,再次突破技術極限。
三星先進技術研究院(SAIT)研究員Eunjoo Chang博士表示:「研發藍色自發光QLED材料,並在元件層級展現業界領先的效能,是此次研究的重要成就。三星獨特的量子點技術,再次克服了技術瓶頸。」
這項劃時代的進步促成QD-OLED顯示器的問世,並於CES 2022榮獲「最佳創新獎」,開創量子點技術與OLED顯示器結合的全新篇章。
三星持續深耕量子點技術創新,並積極投入於頂尖的顯示技術發展,從QLED到Neo OLED,不斷追求實現更高亮度、高色彩準確度以及高螢幕更新率。三星以獨步業界的量子點技術,為顯示技術開創前所未有的璀璨未來。
註一:用於調節和控制發光層的電子電路
註二:此現象是因靜態影像顯示時間過長,導致色彩失真或螢幕出現重影
註三:紅色、綠色和藍色