QD-OLED: cómo funciona y qué ventajas nos propone la tecnología de Samsung para teles que combina paneles OLED y puntos cuánticos

Los primeros televisores de Samsung con panel OLED podrían estar listos en 2020. La compañía surcoreana aún no lo ha confirmado oficialmente, pero tenemos pistas sólidas que refuerzan claramente esta posibilidad. La primera procede de unas declaraciones de Lee Dong-hoon, el director general de Samsung Display, al diario The Korea Herald en las que confirma que están trabajando para lanzar paneles QD-OLED en un futuro cercano.

El segundo indicio ha sido recogido por varios medios surcoreanos importantes, como BusinessKorea, y asegura que la filial de Samsung especializada en el diseño y la fabricación de paneles de imagen ya ha comenzado a reestructurar sus fábricas de paneles LCD para iniciar la producción de paneles QD-OLED. Los entusiastas de la imagen confiábamos en que Samsung nos diese más pistas durante la última edición de IFA, pero la ausencia de anuncios relevantes en este ámbito nos incita a depositar nuestras esperanzas en la próxima edición del CES, que se celebrará a principios de enero de 2020.

Samsung no va a limitarse a colocar en el mercado televisores con paneles OLED calcados a los que fabrica LG Display; su solución combinará los paneles OLED con la tecnología de puntos cuánticos

Desde principios de 2017 Samsung ha defendido con cierta vehemencia la solidez de sus televisores QLED como alternativa a las soluciones con panel OLED. Por esta razón resulta en cierto modo chocante confirmar que, como han vaticinado numerosos rumores durante las últimas semanas, ya esté preparando su transición a esta última tecnología. Aun así, los dispositivos OLED no le son ajenos porque lleva instalando paneles AMOLED en sus smartphones desde principios de esta década.

Sea como fuere, parece que Samsung no va a limitarse a colocar en el mercado televisores con paneles OLED calcados a los que fabrica LG Display no solo para los televisores de la propia LG, sino también para los de Sony, Philips o Panasonic, entre otras marcas. Su solución combinará los paneles OLED con la tecnología de puntos cuánticos que la marca implementa actualmente en sus televisores QLED, lo que nos permite anticipar con bastante precisión cómo funcionará esta tecnología, cuáles serán sus bazas frente a los paneles OLED actuales, y también qué retos tiene por delante para estar a la altura.

QD-OLED: así funciona la tecnología que combina OLED y puntos cuánticos

La cualidad más relevante que tienen los paneles OLED es su capacidad de emitir luz sin necesidad de recurrir a una fuente de iluminación externa, algo que sí deben hacer los paneles LCD. Esto es posible porque utilizan diodos orgánicos, unos componentes electrónicos semiconductores que permiten y controlan el paso de la corriente eléctrica en un único sentido. A diferencia de los diodos convencionales, los que utilizan material orgánico tienen la capacidad de reaccionar a la estimulación eléctrica emitiendo luz, de ahí que la tecnología OLED sea autoemisiva.

Hasta aquí no hay ninguna diferencia entre los paneles OLED que fabrica LG y los que presumiblemente producirá Samsung. Sin embargo, si nos ceñimos a la estrategia a la que recurren para reproducir el color aparece la primera diferencia significativa entre ambas tecnologías. Los paneles OLED que fabrica LG Display son de tipo W-OLED (White OLED), por lo que la luz que emite cada una de las celdillas autoemisivas del panel es de color blanco. El problema es que para componer una imagen en color necesitamos obtener los tres colores primarios RGB (rojo, verde y azul), por lo que es necesario colocar encima de la matriz de diodos orgánicos un filtro de color RGB que sea capaz de reproducirlos.

Este esquema describe la estructura de un diodo orgánico de emisión de luz. En el centro, entre el ánodo y el cátodo, podemos ver las capas de emisión y conducción del material orgánico.

Curiosamente, esta tecnología no la diseñó originalmente LG. Hasta mediados de la década pasada la compañía que más esfuerzos había realizado para desarrollar la tecnología OLED fue Kodak, y en 2004 hizo un anuncio sorprendente: había conseguido resolver la principal desventaja que tenían los paneles OLED RGB, que consistía en la degradación prematura de los subpíxeles de color azul. Además, su solución permitía fabricar paneles OLED con un tamaño muy superior al de los paneles de este tipo que se producían en ese momento. Y con un coste inferior.

Kodak patentó la tecnología White OLED, pero en 2009 decidió vender toda su tecnología OLED a LG para sanear sus cuentas

La tecnología que había implementado Kodak era, precisamente, White OLED. La compañía estadounidense patentó su innovación, pero su estado financiero a finales de la década pasada no era bueno debido, entre otras razones, a lo mucho que se había resentido desde finales de la década de los años 90 el mercado de la fotografía de película, que era una de las principales fuentes de ingresos de Kodak. Esta situación provocó que los responsables de la compañía decidiesen abandonar el desarrollo de la tecnología OLED, por lo que a finales de 2009 LG compró a Kodak esta área de negocio y las patentes que había desarrollado por 100 millones de dólares. El resto es historia.

La principal ventaja de los paneles White OLED que fabrica LG Display frente a los RGB OLED convencionales es que, como hemos visto, no adolecen de la degradación prematura del subpíxel azul. Además, su producción es más sencilla, barata y permite obtener paneles con un tamaño sensiblemente mayor al de los paneles RGB OLED. Sin embargo, no todo son ventajas. La tecnología W-OLED requiere, como hemos visto, la colocación encima de la matriz de diodos orgánicos de un filtro de color RGB que permite la reproducción de los tres colores básicos, pero que, a cambio, absorbe luz, reduciendo sensiblemente la capacidad de entrega de brillo de los paneles W-OLED frente a los RGB OLED. Y, además, su capacidad de reproducción del color es inferior a la de esta última tecnología.

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La razón por la que ha merecido la pena que hagamos este pequeño repaso consiste en que, precisamente, la tecnología QD-OLED (Quantum Dot-OLED) en la que está trabajando Samsung aspira a resolver los dos hándicaps de W-OLED, pero intentando mantener sus bazas frente a RGB OLED. Lo que propone Samsung es reemplazar el filtro RGB que requieren los paneles W-OLED por una matriz de nanocristales, o puntos cuánticos, que se responsabilice de la reproducción del color. En teoría la eliminación del filtro RGB debería permitir al panel arrojar una capacidad de entrega de brillo superior tanto el medir el valor medio como los picos. Y, además, los nanocristales deberían conseguir reproducir un espacio de color sensiblemente más amplio que el filtro de color RGB.

Este esquema describe la estructura de un panel QD-OLED. De abajo hacia arriba tenemos el sustrato de vidrio, la matriz TFT, el panel OLED y la matriz de puntos cuánticos que se encarga de reproducir correctamente el color.

No obstante, los cambios que propone Samsung frente a la tecnología W-OLED no acaban aquí. A diferencia de los paneles OLED de LG Display, que utilizan píxeles de color blanco, los de Samsung recurrirán a píxeles de color azul, de manera que serán los nanocristales los responsables de actuar sobre la luz azul para generar los otros dos colores primarios (rojo y verde). Esta transformación es posible gracias a una propiedad muy interesante de los nanocristales: su estructura les permite modificar la longitud de onda de la luz, de ahí que consigan manipular la luz azul para generar a partir de ella luz roja y verde.

Con QD-OLED Samsung propone reemplazar el filtro RGB que requieren los paneles W-OLED por una matriz de nanocristales, o puntos cuánticos, que se responsabilice de la reproducción del color

Los «puntos cuánticos» son un tipo de nanocristales compuestos por materiales semiconductores con unas propiedades muy curiosas. Y es que su tamaño es tan pequeño que su comportamiento queda descrito por las leyes de la mecánica cuántica, y no podría ser explicado utilizando la mecánica clásica. Sus características electrónicas están definidas, por un lado, por su tamaño, y, por otro, por su forma, lo que explica que actualmente se estén utilizando nanocristales para aplicaciones muy diferentes, como son la tecnología fotovoltaica, el etiquetado biológico, las tecnologías de eliminación de agentes contaminantes… Y, por supuesto, en electrónica.

Este esquema nos muestra con detalle la estructura de la matriz de diodos OLED, que únicamente genera luz azul, y cómo la capa de puntos cuánticos situada justo encima deja pasar la luz azul, o bien modifica su longitud de onda para generar los colores rojo y verde.

El reto durante el proceso de fabricación de los puntos cuánticos consiste en controlar con mucha precisión el tamaño de los nanocristales. De esta forma es posible conseguir partículas que brillen en cualquier tono del espectro de luz visible al ser excitadas por una corriente eléctrica, colores entre los que se encuentran, por supuesto, el rojo, el verde y el azul que necesitamos para componer el color a través de un panel RGB como los utilizados en los televisores. Pero es evidente que Samsung conoce bien las técnicas de fabricación de los puntos cuánticos porque ha utilizado esta tecnología con profusión en sus últimas generaciones de televisores.

Estos son los posibles pros, contras y retos de QD-OLED

Como acabamos de ver, sobre el papel la tecnología en la que está trabajando Samsung pinta bien. La utilización de puntos cuánticos garantiza una capacidad de reproducción del color sobresaliente, por lo que es posible que los televisores con panel QD-OLED sean capaces de cubrir una mayor parte del espacio de color BT.2020 que los modelos con tecnología W-OLED. Además, como hemos visto, la eliminación del filtro RGB que usan estos últimos debería permitirles entregar más brillo, una capacidad que puede marcar la diferencia al reproducir contenidos HDR.

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Otra posible baza de la tecnología QD-OLED consiste en que al utilizar solo un tipo de subpíxeles (de color azul) su degradación a lo largo del tiempo será homogénea, por lo que no deberían producirse variaciones significativas ni en la capacidad de entrega de brillo ni en la colorimetría entre unas zonas del panel y otras. En cualquier caso, la teoría refleja que los paneles QD-OLED no superarán en todos los parámetros a las soluciones W-OLED. Su principal hándicap responde a la degradación prematura de los subpíxeles azules, que podría limitar mucho las horas de uso del panel, a menos que Samsung haya encontrado la forma de resolverlo.

Además, es probable que los paneles QD-OLED sean más gruesos que los W-OLED debido a la presencia de la capa que da soporte a los puntos cuánticos (aunque deberían ser algo más finos que las soluciones LCD con retroiluminación de LED Directo). Y adolecerán del que sin duda es el principal problema al que se enfrentan los paneles W-OLED: la posibilidad de que se produzca retención de la imagen en aquellas zonas del panel en las que se reproduce durante mucho tiempo el mismo contenido, como los logotipos de las cadenas de televisión o los marcadores de los videojuegos.

Por último, también hay varios frentes en los que a priori no debería haber una diferencia significativa entre las tecnologías QD-OLED y W-OLED. Ambas nos proponen unos negros densos y profundos, un contraste sobresaliente, unos ángulos de visión muy amplios y un tiempo de respuesta mínimo que no debería superar los 2 ms. Aún es pronto para intuir cómo les irá a Samsung y LG en la batalla que se avecina, y de la que probablemente seremos testigos durante 2020, pero podemos estar seguros de que se acercan tiempos emocionantes para todos los usuarios a los que nos gustan los televisores. La competencia siempre es bienvenida, y la que «amenaza» en el terreno de la tecnología OLED promete. Mucho.

Imagen esquema del diodo OLED | Xferreca