量子ドットでデジタルの未来を築く

サイエンス

2月1日

Feb 01, 2022
10 min read

量子ドットは、かつてない方法でデジタル・ディスプレイに革命をもたらそうとしている。

文：タラ・ヤルラガッダ
イラスト：ホルヘ・ペーニャ

タブレットから家庭用テレビに至るまで、ナノシスの量子ドットは、miniLEDやOLEDによって今日のスクリーン上での技術体験の方法を静かに改善しており、MicroLEDやNanoLEDのような製品によって将来のスクリーン上での体験も向上させるだろう。

ディスプレイは、私たちのデジタルライフを映し出す窓の役割を果たし、その重要性はますます高まっています。単に明るいテレビでNetflixを見るだけでなく、友人との没入感のあるゲームや家族との夜の映画鑑賞など、思い出に残る体験を創造することが重要なのです。

これまで、ディスプレイの基本構成要素であるピクセルを取り上げ、デジタルディスプレイの基本的な種類を説明してきた。デジタル・ディスプレイの未来は、最先端技術によってどのように鮮明さが飛躍的に向上し、私たちの生活を豊かにしていくのかを理解する必要がある。

そのためにはまず、ナノシスの量子ドット技術がデジタル・ディスプレイの世界をどのように揺るがしているのかを理解する必要がある。ナノシスは、量子ドット技術の商業的応用において世界をリードするパイオニアである。

量子ドットとは何か？

量子ドットは、光を発して見事なデジタル・ディスプレイを作り出す小さな結晶である。この微細なドットは、革新的なナノ半導体材料技術で作られている。ドットの幅は通常数ナノメートルしかない。それに比べ、人間の髪の毛1本の幅は約8万～10万ナノメートルである。

量子ドットは、これまでのどの技術よりも明るく効率的に発光することができ、デジタル・ディスプレイの強化に有効だ。量子ドットは基本的に、光のエネルギーである光子をすべて吸収し、特定の波長で再放出する。これは量子閉じ込め効果として知られている。

しかし、量子ドットの大きさは、放出される光の色に大きな影響を与える。

ナノシスは量子ドット技術の商業応用において世界をリードするパイオニアである。"

幅7ナノメートルの量子ドットに高エネルギーの青色光を当てると、ドットはその光を赤色に変換する。もう少し小さくして5ナノメートルにすると、光は緑色に変換される。最後に、3ナノメートルの量子ドットは青い光を発する。

ナノシスは、特定のピーク発光波長に合わせて特別なサイズの量子ドットを作ることができる。この技術は、従来のテレビ・ディスプレイに見られる基本的な色と比較して、最高品質の色を作り出すために混ざり合うことができる純粋で強い光を作り出す。

このようにして、量子ドットは、デジタル・ディスプレイのピクセルを生成するのに必要な色である、最も純粋な赤、緑、青（RGB）の光を放出することができる。量子ドットのサイズを1ナノメートル単位で変化させることで、可能な限りシャープな色を作り出すことができ、消費者はディスプレイから最大の価値を得ることができる。

消費者市場では、QLED、QNED、Quantum、miniLEDなどのラベルを使って量子ドット技術を搭載した製品を識別することができる。ナノシスの量子ドットディスプレイ製品は現在、テレビメーカー上位10社のうち9社で販売されている。

量子ドットはなぜデジタル・ディスプレイに必要なのか？

量子ドットは、完璧な色を低コストで作り出す方法だ。多くの量子ドット・テレビは400ドル以下で、デジタル・ディスプレイ技術の最高峰と手頃な価格で競合している。

要するに、量子ドットはBT.2020 UltraHD色域規格の90％以上をカバーするリアルな色を提供する。他のほとんどの先進ディスプレイ技術では、BT.2020の70～80％しか達成できない。2020の70～80％しか達成できないため、ナノシスの技術に関しては比較にならない。

QDEFは、プレミアムな視覚体験のための素晴らしい色と明るさを提供する... "

そう考えると、可能性は無限大だ。ゲーム開発者からグラフィックデザイナー、映画製作者まで、コンテンツクリエイターたちは量子ドットでデジタルの未来を描くだろう。

量子ドットの主な利点は3つある：

低コスト
完璧な色彩と本物のような明るさ
プリンテッド・ディスプレイの製造におけるブレークスルー

こうした利点を念頭に置きながら、この画期的な技術の現在の進捗状況と次のステップを検証してみよう。

ステップ1：量子ドット強化フィルムをディスプレイに組み込む-2013年から現在まで

現在、ナノシスの量子ドットは透過型液晶ディスプレイを劇的に強化している。

前回の記事を簡単に振り返ろう：LCDディスプレイはバックライトを使って青色発光のLED光を発生させるが、この技術は青色LED光を高品質の赤、緑、青（RGB）色に変換する能力に限界があった。

しかし、ナノシスの技術は、青色LEDの光を同社独自の量子ドット強化フィルムQDEF™技術（赤と緑の量子ドットを含む光学部品）のシートに通すことで、LCDバックライトを改良している。ナノシスは2013年にQDEF技術を開発し、量子ドットの初の商業的応用を発表した。

これらのフィルムはディスプレイのバックライトに落とされ、青色LEDによって刺激され、量子ドットに吸収される。このプロセスにより、青色光が効率的に白色光に変換され、スクリーン上に純粋なRGBの外観が作り出される。これが、今日の量子ドット・ディスプレイが完璧な色彩を持つ理由である。

また、直視型ディスプレイの明るさを測定する単位である「ニット（nits）」は、1平方メートルあたり2,000カンデラ以上と、非常に明るいディスプレイを実現する。これとは対照的に、HDR以前の旧型テレビは100～400ニットにしか達しなかった。ピュアなRGBカラーでより明るいディスプレイを組み合わせることで、テレビやタブレットに実に見事なディスプレイを映し出すことができる。

コンテンツ・クリエイターは......量子ドットでデジタルの未来を描くだろう」。

QDEFは素晴らしい色と輝度を提供し、消費者にとって非常に価値のあるプレミアムなビジュアル体験を提供する。QDEFを採用したテレビの価格は通常1000ドル以下で、400ドル以下で購入することも可能です。

すべてのminiLEDテレビは、革新的な量子ドット技術も採用している。2013年以降、テレビの世界ではLEDバックライトLCD技術が普及している。この技術では、ディスプレイの背後に多数のLEDバックライトを配置することで、最大限の効果と明るさを実現している。ミニLEDテレビは、ディスプレイを照らすLEDのゾーンを増やしただけだ。

最後に、ナノシスは量子ドットを環境的に安定させ、量子ドットを保護するために必要だった従来のバリアフィルムを取り除いた。そのため、QDEFの製造コスト効率は向上し、量子ドット技術は携帯電話など、より幅広い消費者製品に利用されるようになっている。

毎週月曜日午前10時、ナノシスの最新情報をお届けします。

ステップ2：2022年に量子ドットを立ち上げる

量子ドットはすでに透過型（LCD、LED、QLED）技術で大いに活用されているが、近い将来、発光型ディスプレイ（OLED、microLED）を強化する可能性もある。

量子ドット技術を搭載した発光ディスプレイは、インクジェットプリンターからフォトリソグラフィーのパターン形成まで、あらゆるものに革命をもたらす可能性を秘めている。

量子ドットは、3つの方法で発光ディスプレイの性能を向上させる：

色の精度が向上
HDRパフォーマンスを向上させる明るさ
視野角の向上

2021年、ナノシスは5,000万ユニット以上の量子ドットを市場に出荷した。

また、すべてのminiLEDテレビに革新的な量子ドット技術が採用されている。"

QD-OLEDは、量子ドット色変換（QDCC）層を通過する青色OLEDバックライトを含む。QDCCは青いOLED光を吸収し、赤と緑の色に変換することで、真に壮大なテレビ視聴体験を生み出す。

量子ドット・カラー・コンバーターは、ディスプレイの前面に直接発光をもたらすことで、従来の技術を改善する。以前は、LCDバックライトからの青色LED光は、RGBを作成するために無駄なカラーフィルターを通過しなければならなかった。しかし、ナノシスの技術は、これらのフィルターを効率的な量子ドット・カラー変換レイヤーに置き換え、性能を犠牲にすることなくデバイスの構造を簡素化します。

事実上、量子ドット・カラー・コンバーターはディスプレイの前面から純粋なRGB光を直接放出し、視聴体験を劇的に向上させ、ディスプレイの価値を高める。QD-OLEDディスプレイは2022年後半に店頭に並ぶ予定だ。

ステップ3：2023年と2024年に加速するマイクロLEDとQDマイクロLED

マイクロLEDはディスプレイ技術の未来に急速に近づいており、ナノシスはこのディスプレイのパイオニアである。

その仕組みはこうだ：マイクロLEDとは、100ミクロン（100万分の1メートル）以下の大きさのLEDを指す。赤、緑、青のマイクロLEDがディスプレイを発光させる。

これらのマイクロLEDは、青色マイクロLEDチップの上に赤色と緑色の量子ドットを配置するナノシス量子ドット・カラー・コンバーターによって改良され、簡素化される。

ステップ4：2025年以降のナノLED技術で量子ドットの未来を拓く

しかし、究極の量子ドット技術は、あなたがこの記事を読んでいる現在、開発中である：ナノLED。

量子ドット技術の他の応用では、光で量子ドットを刺激する必要がある。しかしNanoLEDはそれとは異なり、量子ドットを電圧の電気で刺激する。量子ドットは電気を吸収して発光する。

つまり、青色発光素子の上にパターンを重ねるのではなく、この場合の量子ドットはRGBの光を直接ディスプレイに放出する。事実上、量子ドットは電気を光に変換し、低コストでディスプレイの視覚品質を向上させる。

ナノLEDは、いくつかの理由から、ディスプレイの製造と品質を根本的に改善するエキサイティングな手段である。

NanoLEDはまた、あなたの大切な人との長期にわたる思い出作りに役立ちます。

まず、ピーク輝度が60万ニット以上と非常に明るい。

第二に、この技術には100％溶液処理製造が含まれている。これはどういう意味か。つまり、制御された環境を必要とする高価な真空ベースの対策なしにナノLEDディスプレイを製造することができ、代わりにインクジェット印刷に似た、より安価なソリューション化学に頼ることができるということです。

第三に、将来、ナノLEDは非常に効果的になり、机の上のフェイクウッドパターンであろうと、オフィスの壁紙であろうと、理論的にはどんな表面も超薄型ディスプレイに変えることができる。近所のコーヒーショップの安いディスプレイで日々のニュースを読むことを思い浮かべてほしい。

その他の日常的な用途としては、NanoLEDは自律走行車や自動運転車の中で、没入感のあるリラックスした楽しい環境を作り出すのに役立つ。自動運転モードをオンにすると、NanoLEDは車内全体にディスプレイを生成することができる。窓の外の景色だけでは物足りない場合は、車内のNanoLEDディスプレイを使って3D IMAX体験を楽しむことができる。

ナノLEDは、......理論的には、どんな表面も超薄型ディスプレイに変えてしまう」。

NanoLEDはまた、あなたの大切な人との長期にわたる思い出を作るのにも役立ちます：自分の誕生日にレストランに入ったら、壁が数年前の思い出の写真でライトアップされているのを想像してみてください。NanoLEDテクノロジーがそれを実現します。

メタバースが始動し、仮想現実と拡張現実が私たちの社会生活により大きな役割を果たすようになるにつれ、NanoLEDディスプレイは間違いなく、没入感のある世界を作り出す上で重要な役割を果たすだろう。

要約すると、ナノLEDの潜在的な利点は以下の通りである：

低コスト
完璧なコントラスト
高輝度
超薄型で柔軟な表面
没入型体験

ナノシスと量子ドットの未来を説明する

では、ナノシスはこの画期的な技術をどのように支持しているのだろうか？

ナノシスは、世界の量子ドットのほとんどを製造しており、私たちのデジタルライフを最大限に活用するのに役立つ、この新興かつ急成長中の技術における世界有数のパイオニアである。

量子ドット技術によって、未来は文字通り明るくなりつつある」。

量子ドット技術を採用した透過型液晶ディスプレイ製品の数は、2013年にはほんの一握りだったが、2021年現在では300近くにまで急増している。これらのディスプレイには、タブレット、ノートパソコン、コンピューター・モニター、さらには98インチのテレビまで含まれている。2021年末までに5,000万台以上の量子ドットが出荷され、その数は2022年にはさらに増えるだろう。

近い将来、消費者は量子ドットとLCDを使ったさらに革新的なディスプレイやスマートフォンを目にすることになるだろう。

量子ドットを使用した最初の発光ディスプレイは2022年初頭に出荷が開始され、消費者は市場で購入できるようになった。

ナノシスは量子ドットを通じて、これまでにない視覚的没入体験を実現し、コスト効率の高いデジタル・ディスプレイの未来を切り拓いている。

量子ドット技術によって、未来は文字通り明るくなりつつある。