QD-OLED: la sfida per creare il TV ibrido perfetto

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Non stiamo parlando di QLED

La nuova tecnologia, evoluzione naturale dei Quantum Dot che li unisce agli OLED, potrebbe essere presto messa in commercio da due big del settore come Sony e Panasonic con i primi TV QD-OLED

Attualmente tutti i pannelli OLED per le TV sono forniti da LG e sfruttano una tecnologia W-OLED ovvero il substrato organico è costituito da LED organici autoilluminanti di colore bianco che vengono filtrati con un matrice RGB per ottenere i vari colori. In realtà un pixel viene lasciato bianco, in modo da controllare meglio la luminosità di picco e questo può limitare la tecnologia in termini di qualità d’immagine: infatti se si vuole una luminosità elevate va accesso il LED bianco non filtrato e si perde in termini di fedeltà cromatica, viceversa se si vuole un colore ben saturo non si possono raggiungere buoni picchi di luminosità.

Questo aspetto ha rappresentato per anni il tallone d’Achille dei display OLED in favore degli LCD che oggi trovano la loro massima determinazione nei display a Quantum Dot. Tuttavia ad oggi la tecnologia OLED è rimasta comunque un pelino avanti per via dei contrasti perfetti e dei neri profondi ed un più ampio angolo di visione. Ma se unissimo le due tecnologie? L’idea di Samsung display è proprio quella di arrivare a mettere in commercio i primi TV QD-OLED (Quantum Dot OLED), ma forse i primi clienti potrebbero essere estranei al colosso coreano ovvero Sony e Panasonic.

Tecnologia OLED RGB confrontata con W-OLED di LG

TV QD-OLED: l’unione di due mondi

Fino ad oggi Samsung Display si era concentrata sulla produzione di pannelli QLED ovvero un’evoluzione delle normale tecnologia LCD che tuttavia utilizza un filtro a Quantum Dot tra la retroilluminazione a LED e i cristalli liquidi per ottenere colori più puri e saturi, in questo modo è possibile ottenere gamut più ampi, senza perdere in luminosità massima. Purtroppo però c’è un grosso limite: quando un cella a cristalli liquidi si “chiude” per “spegnere” un pixel sul diplay c’è sempre della luce spuria che filtra e quindi i neri non sono perfetti e il contrasto è basso. Per questo sono state implementate tecnologie come il local dimming che consente di modulare la retroilluminazione in diverse aree, in modo da limitare questo effetto. Tuttavia non si può raggiungere la precisione pixel-wise di un OLED.

Funzionamento di LCD e OLED

Se non puoi sconfiggere il tuo nemico, allora alleati con lui. La tecnologia dei TV QD-OLED sostituisce la matrice W-RGB dei classici W-OLED con un filtro colore a Quantum Dot. I punti quantici sono particolari nanostrutture che assorbono la luce blu e la riemettono con una diversa lunghezza d’onda, tipicamente rossa e verde nelle applicazioni pratiche. In pratica abbiamo ottenuto un controllo del contrasto a livello dei pixel, senza il fastidioso problema della fedeltà cromatica nelle alte luci. Inoltre la struttura dei pannelli per i TV QD-OLED è più semplice rispetto ai precedenti LCD – niente retroilluminazione o strato LCD – e anche OLED – perché basta produrre un solo colore che è il blu.

White OLED e QD-OLED a confronto. Nel White OLED gli strati emissivi rosso, blu e verde sono disposti a sandwich per creare luce bianca (si noti che l’emissione avviene verso il basso dove si trovano i filtri colore e la matrice TFT). A destra, due strati emissivi blu vengono impiegati per produrre la luce dello stesso colore che ecciterà i quantum dots per produrre il rosso e il verde.

Tutti i display OLED di grosso formato commercializzati oggi sono invece di tipo White OLED, in cui ad un pannello OLED capace di riprodurre luce bianca, vengono applicati dei filtri colore RGB (più uno trasparente per “pompare” la luminosità). Il vantaggio è che ciascun subpixel può essere acceso o completamente spento, a beneficio del rapporto di contrasto e del nero perfetto, mentre il non avere OLED specifici per ogni colore e in particolare il blu, garantisce una superiore longevità del pannello in termini di uniformità cromatica. Gli svantaggi sono quelli di una minore efficienza luminosa dovuta all’utilizzo di filtri colore, un gamut meno ampio rispetto ai Quantum Dots e la tendenza a slavare i colori all’aumentare della luminosità a causa del subpixel bianco.

Schema di funzionamento di un pannello per TV QD-OLED

Nella tecnologia QD-OLED, come in quella White OLED, viene utilizzato come base un pannello OLED, questa volta però di colore blu. Invece di un normale filtro colore per creare il rosso e il verde, in questa tecnologia viene aggiunto uno strato di filtri Quantum Dots. Ricordiamo che i Quantum Dots sono essenzialmente dei materiali che assorbono la luce blu e la riemettono, attraverso un processo di luminescenza, convertita in rosso e in verde. Questa tecnologia ibrida offre sulla carta il meglio dei due mondi: tutti i vantaggi dell’OLED, sposati con l’ampio gamut dei Quantum Dots e una migliore efficienza. 

Tutte le sfide che Samsung deve superare

La tecnologia QD-OLED, oltre ai potenziali vantaggi qualitativi, ha dalla sua il fatto di semplificare notevolmente la struttura del pannello. Rispetto a un QLED spariscono la retroilluminazione, il pannello LCD, il polarizzatore. Occorre però un’efficace tecnica di stampa a getto per la deposizione dei vari strati e dei Quantum Dots, che devono essere perfettamente allineati ai milioni di subpixel che troviamo su uno schermo 4K o persino 8K. Secondo indiscrezioni, Samsung avrebbe risolto questo problema grazie alla sua controllata SEMES, che fornirà i macchinari necessari per la produzione dei pannelli.

Il problema principale rimane quello della sorgente di luce blu. Samsung ha già provato una volta a produrre un televisore OLED RGB, ma all’epoca non riuscì ad avviare la produzione di massa proprio a causa dei problemi con l’emettitore del blu. Gli OLED blu hanno problemi di efficienza e di longevità, cioè tendono a perdere velocemente la propria luminosità di picco. Samsung avrebbe risolto questo problema realizzando un pannello OLED a triplo strato, in modo tale da ottenere la luminosità richiesta, ma riducendo lo stress su ciascun substrato di OLED blu. Poiché tutto il pannello OLED, come quello bianco di LG, emette luce dello stesso colore, non ci dovrebbero essere i problemi di uniformità cromatica sul lungo periodo che affliggevano gli OLED RGB, ma resta l’incognita su quanto davvero Samsung abbia risolto il problema della longevità dell’emettitore blu di questi pannelli sul lungo periodo.

Un altro problema tecnico che Samsung dovrà affrontare è quello della luce blu spuria. I subpixel rossi e verdi, infatti, per poter offrire la gamma cromatica che ci si aspetta, dovranno essere in grado di assorbire completamente la luce blu prodotta dall’OLED e trasformarla nei rispettivi primari. La complicazione è data dal fatto che i materiali utilizzati nei Quantum Dots hanno una curva di assorbimento che usualmente presenta un minimo proprio in prossimità della lunghezza d’onda del blu. Che materiali avrà individuato Samsung? E come avrà risolto il problema?

Spettri di emissione dei Quantum Dot

I punti quantici sono minuscole particelle che hanno eccellenti proprietà di emissione fotonica e sono ampiamente utilizzati oggi in molti display LCD poiché le funzionalità di fotoluminescenza QD consentono la conversione della luce LED blu in luce rossa e verde per creare display a colori migliori del bianco- LCD retroilluminati . Le particelle QD possono anche essere utilizzate per creare display emissivi, in cui gli stessi QD emettono la luce: questa tecnologia potrebbe rivelarsi il successore degli OLED poiché i QD potrebbero dimostrare di avere una maggiore efficienza e una gamma cromatica più ampia (emissione a spettro ristretto).

Situazione in continuo aggiornamento

Ovviamente non mancano i problemi. Prima di tutto serve un perfetto allineamento tra la matrice OLED e quella dei Quantum Dot. Inoltre unire due tecnologie diverse può essere pericoloso. Vi siete chiesti perché LG non produce semplicemente degli OLED RGB, senza la componente bianca filtrata? La componente bianca contribuisce a ridurre lo stress sulle alte luce, aumentando la longevità di tutto il pannello ed inoltre è più efficiente. Infatti gli OLED colorati, specialmente quelli blu, presentano serie problematiche in questo senso: fanno fatica a raggiungere picchi di luminosità elevati e hanno una vita breve. I TV QD-OLED dovranno far fronte a questo problema, si ipotizza verranno utilizzati dei pannelli multistrato con diversi strati di OLED per provare a risolvere il problema. E poi rimane il problema della luce blu spuria: i Quantum Dot non hanno una curva di assorbimento perfetta, quindi qualcosa potrebbe comunque passare.

I primi TV QD-OLED

Si pensa che la produzione di massa di pannelli per TV QD-OLED possa partire nel 2021, con i primi modelli in commercio nella seconda metà dell’anno. Probabilmente il CES – o quello che ne rimane per via dell’emergenza sanitaria – o IFA 2021 potrebbe essere delle ottime occasioni per mostrare questa nuova tecnologia all’opera. Sembra strano che Samsung Electronics – divisione del colosso coreano che si occupa di elettronica di consumo – non sia entrata nella partita. Forse ha già le mani in pasta o forse si sta concentrando su altre promettenti tecnologie come quella dei MicroLED che sta affascinando molti, tra i quali Apple: l’idea in questo caso e di un semplice LCD cui viene miniaturizzata le retroilluminazione fino a raggiungere un numero elevatissimo di zone di dimming (idealmente pari al numero di pixel).

Da fonti di stampa sicure si apprende che a distanza di pochi giorni, la Cina si è resa protagonista di due storie che fanno riferimento a spionaggi industriali e alla sottrazione di proprietà intellettuali a danno della coreana Samsung e di sette aziende taiwanesi produttrici di chip.

Se lo spionaggio subito da Samsung fa riferimento a una sola azienda cinese, l’attacco a Taiwan farebbe entrare nell’operazione un gruppo di cracker “statali” legati direttamente al governo cinese.

È impensabile che sullo scacchiere mondiale la Cina, direttamente o no, sia il solo Paese a muoversi seguendo schemi spionistici. Ma i due episodi diventano notizia per la vicinanza temporale delle due vicende, e perché riguardano un colosso come Samsung e i suoi pannelli OLED “sperimentali”, e un attacco al settore industriale taiwanese dei chip.

Spiare la stampa a getto d’inchiostro degli OLED Samsung

Due ricercatori di Samsung Display e un funzionario di una società partner di Samsung sono stati accusati da procuratori coreani di spionaggio industriale a vantaggio della Cina, e quindi arrestati. I danni inflitti a Samsung a seguito dello spionaggio sarebbero quantificabili in milioni di dollari e riguardano la stampa a getto d’inchiostro dei pannelli OLED.

Le strategie americane di boicottaggio cinese non potevano restare senza contromosse!! A lungo andare quando la Cina si sarà attrezzata per produrre in proprio anche le componenti altamente tecnologiche, la vittoria iniziale di questa guerra commerciale si trasformerà in pesante sconfitta