Что такое QD-телевизор, где искать «квантовые точки» и почему они показывают лучше. QD-LED или дисплеи на квантовых точках – почему за ними будущее

Нанотехнология в телевизорах Sony нового поколения

В январе, на выставке CES 2013 Sony анонсировала несколько новых ЖК телевизоров с технологией подсветки «Triluminos». Новый метод подсветки должен обеспечить "насыщенные, достоверные цвета, и великолепное воспроизведение красной и зеленой частей цветового спектра". Если копнуть глубже, оказывается, что Triluminos включает в себя оптическую технологию «Сolor IQ» от американской компании QD Vision с использованием так называемых квантовых точек в качестве источников подсветки ЖК панели.

А что же такое квантовые точки?

Квантовая точка - это полупроводник, электрические характеристики которого зависят от его размера и формы. Чем меньше размер кристалла, тем больше расстояние между энергетическими уровнями. При переходе электрона на энергетический уровень ниже, испускается фотон. Регулируя размер квантовой точки, мы можем изменять энергию испускаемого фотона, а значит, можем изменять цвет испускаемого квантовой точкой света. Основное преимущество квантовой точки заключается в возможности, изменяя размер, точно настраивать длину волны излучаемого света.

Если вы не хотите вдаваться в подробности, можете считать, что квантовые точки – это миниатюрные элементы с уникальными свойствами, в том числе со способностью излучения света только в определенном, узком диапазоне волн. Вроде как микроскопические излучатели, которые светятся зеленым, красным или синим цветом, в зависимости от размера элементов.

Красный, зеленый и синий спектр квантовых точек

Все телевизоры создают изображение путем смешивания трех основных цветов: красного, зеленого и синего (RGB). Правда, Sharp добавляет еще и желтый, дополнительный цвет. Но это ни в коем случае не меняет сути системы создания в телевизоре цветного изображения. Источники подсветки со строго заданной длиной волны более оптимальны в системе подсветки, чем белый свет. Чем более точными будут RGB цвета подсветки, тем естественнее будут оттенки цвета на экране. А смешивание в различных пропорциях источников RGB дает все возможные для нынешней системы телевидения оттенки цвета.

Обычные ЖК дисплеи создают эти цвета с помощью цветных фильтров. Плазменные дисплеи создают RGB цвета с помощью люминофора, который светится одним из трех основных цветов (подобным образом работали и кинескопные телевизоры). В OLED телевизорах LG и Samsung сегодня используются разные методы. Технология LG использует белые OLED источники, закрытые цветными фильтрами. Samsung использует самосветящиеся красный, зеленый и синий субпиксели OLED.

Итак, каким же образом Sony использует квантовые точки?

Телевизоры Sony X9005 и W905

Из моделей телевизоров Sony 2013 года с использованием квантовых точек делается подсветка в телевизорах Серий X9005 и W905. В традиционных ЖК LED моделях используются синие светодиоды, покрытые специальным желтым люминофором для создания светового потока в относительно широкой полосе, со спектральным максимумом в желтой области. Что достаточно эффективно, по сравнению с другими технологиями (например, CCFL ЖК и плазма), но по-прежнему впустую расходуется много энергии.

Triluminos использует синие светодиоды, но они не закрываются желтым люминофором, синий свет от светодиода проходит через оптический элемент IQ, содержащий красную и зеленую квантовые точки. Таким образом, синие светодиоды выполняют две функции: создание первичного источника света и возбуждение красного и зеленого источника в виде квантовых точек. Примерно две трети световой энергии синих светодиодов используется для возбуждения квантовых точек.

На рисунке схематично представлены принципы действия традиционной боковой LED подсветки ЖК панели (вверху) и подсветки в телевизорах Sony Triluminos. В традиционной системе свет от белого LED источника распространяется по световоду вдоль панели (позади ее) и отражаясь от рефлектора освещает пиксельные ячейки панели. На нижнем рисунке принцип распространения света такой же. Но в Triluminos свет синего светодиода проходит через красную и зеленую квантовые точки.

Возможно, кто-то помнит телевизоры под маркой "Triluminos", которые Sony производила ранее с использованием цветных светодиодов. Но вариант "Triluminos" 2013 года отличается не только применением квантовых точек. Сегодня в моделях Sony Triluminos используется конструкция с боковой подсветкой ЖК панели, тогда как в 2008 году был задействован полный массив RGB источников позади панели.

Что дают квантовые точки в телевизоре?

Sony утверждает, что по сравнению с ЖК телевизорами, использующими белые светодиоды, ее новая технология подсветки расширяет цветовую гамму в сторону потенциально достижимых оттенков, т. е. при наличии соответствующих источников видео. Но поскольку все современные телевизоры способны полностью воспроизводить все имеющиеся в стандартных видеоисточниках оттенки цвета, это заявление в некотором смысле является маркетинговой гиперболой.

Тем не менее, преимущества у новой технологии есть, даже если абстрагироваться от назойливого маркетинга и преимуществ, предполагаемых в последующем при появлении видео источников с расширенной цветовой гаммой. Когда мы оценивали цветопередачу откалиброванных в соответствии с требованиями REC. 709 проекторов с LED источниками отметили, что цвет от RGB светодиодов выглядит более естественно, чем аналогичный, но созданный с помощью цветных фильтров (проекторы DLP), двухцветных зеркал (проекторы LCD / LCOS) или ртутных проекционных ламп. Один из специалистов по ТВ технологиям заметил, что свет от LED источников, это как картина, написанная более чистыми красками.

А некоторые обозреватели cnet.com при тестировании обычных ЖК LED телевизоров отмечают в своих отзывах голубоватый оттенок на экранах, по сравнению, скажем, с плазменными дисплеями. Этот эффект, как правило, наиболее часто отмечается в темных областях, но я замечал легкий голубоватый " холод "и в более ярких материалах, и на телесном тоне. В некоторых случаях это заметно даже несмотря на, казалось бы, отличный цвет по результатам измерений.

Так что, вполне вероятно, что при одинаковых измеренных результатах точности цветопередачи, картинка на дисплеях с квантовыми точками окажется более реалистичной. А вот насколько, неизвестно? Но не приведет ли смешение перенасыщенных цветов к другим проблемам? Как будут действовать цветные фильтры, которые по-прежнему используются на ЖК дисплее, при «чистом» цвете подсветки? Ответы на эти предположения и вопросы следует искать в обзорах новых телевизоров серии X9005 и любых других телевизоров с подсветкой на квантовых точках.

Кликните на картинку для ее увеличения

Нынешнее поколение технологии квантовых точек в телевизорах использует первичный источник света, как синие светодиоды в Sony Triluminos. Но это необязательно и не всегда так будет. Можно возбуждать квантовые точки и непосредственно. Таким образом, полностью на квантовых точках можно создать систему подсветки ЖК панели. Но на квантовых точках можно сделать и не только подсветку. Можно сделать и непосредственно самосветящийся дисплей, подобный OLED дисплеям. Но вместо органических светодиодов будут использоваться самоизлучающие квантовые точки трех основных цветов. Компания QD Vision называет такие дисплей «QLED», и они могут иметь характеристики подобные тем, что демонстрируют сегодня дисплеи OLED (например, бесконечная контрастность). Смогут ли они при этом обеспечить еще лучшую цветопередачу и меньшее энергопотребление? На данный момент, пока не ясно. Учитывая технологические трудности в процессе освоения массового производства OLED телевизоров, очень обнадеживающим является тот факт что в перспективе есть еще одна технология, которая может обладать аналогичными потенциально захватывающими возможностями.

Кликните на картинку для ее увеличения

Заключение

В отличие от многих новых технологий, демонстрируемых сегодня на выставках, технология квантовых точек уже реально используется и имеет хорошие потенциальные возможности для дальнейшего совершенствования. На данный момент квантовые точки используются лишь в системе подсветки некоторых из лучших ЖК телевизоров Sony. Но, как и дисплеи на OLED источниках, они могут стать перспективной основой дисплеев будущего. Насколько это возможно? Поживем, увидим.

Дисплей на квантовых точках

Квантовые точки облученные ультрафиолетовым светом. Различные размеры квантовых точек излучают различные цвета.

Для создания прототипа на кремниевую плату наносится слой раствора квантовых точек и напыляется растворитель. Затем в слой квантовых точек аккуратно запрессовывается резиновый штамп с гребенчатой поверхностью, отделяется и штампуется на стекло или гибкий пластик. Так осуществляется нанесение полосок квантовых точек на подложку. В цветных дисплеях каждый пиксель содержит красный, зеленый или синий субпиксель. Эти цвета комбинируются с различной интенсивностью для получения миллионов оттенков. Исследователи смогли создать повторяемые образцы из красных, зеленых и синих полосок, многократно используя технологию штамповки. Полоски наносятся непосредственно на матрицу тонкопленочных транзисторов. Транзисторы сделаны из аморфного гафний-индий-цинкового оксида, способного проводить более высокие токи и обладающего большей стабильностью, чем обычные аморфные кремниевые (a-Si) транзисторы. В результате дисплей имеет субпиксели около 50 микрометров в ширину и 10 микрометров в длину, достаточно малого размера, чтобы было возможно использовать их в экранах телефонов.

По заявлению Сэта Коу-Салливана (Seth Coe-Sullivan), основателя и руководителя компании QD Vision, множество проблем было решено исследователями и инженерами фирмы Samsung, однако лучшие устройства на квантовых точках не столь эффективные как дисплеи на основе органических светодиодов. Также необходимо увеличить срок службы, так как яркость QLED дисплеев начинает уменьшаться спустя 10000 часов.

История

Идея использования квантовых точек в качестве источника света впервые была разработана в 1990-х годах. В начале 2000-х, ученые начали понимать весь потенциал квантовых точек в качестве следующего поколения дисплеев.

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Дисплей на квантовых точках" в других словарях:

У этого термина существуют и другие значения, см. Дисплей (значения). Монохромный дисплей телефона … Википедия

Часы с ЖК дисплеем … Википедия

Трансфлективный жидкокристаллический дисплей (монитор) это жидкокристаллический дисплей, который как отражает свет, так и испускает его (светится самостоятельно). Термин образован от английских слов «пропускать» и «отражать» (transflective … Википедия

- (англ. Surface conduction electron Emitter display) дисплей с электронной эмиссией за счёт поверхностной проводимости. Название SED используется компаниями Canon и Toshiba. Аналогичные дисплеи, создаваемые компаниями Sony и AU… … Википедия

- (ELD) тип дисплея, созданный из слоя электролюминесцентного материала, состоящего из специально обработанных кристаллов фосфора или GaAs между двумя слоями проводника (между тонким алюминиевым электродом и прозрачным электродом). При… … Википедия Википедия

- «Качающаяся» стереоскопия. Технология GIF анимации позволяет создать ощущение объёма даже при монокулярном зрении. Похожий механизм восприятия объёма реализует и природа например, куры, качая головой, обеспечивают высококачественное… … Википедия

В 2017 году компания Samsung выпустила на рынок линейку своих новых телевизоров, экраны которых сделаны по технологии QLED. Аббревиатуру можно разобрать как Quantum dot () + LED (светодиод) = QLED, хотя, по логике, должно быть все-таки QDLED, но QLED звучит гораздо приятнее, поэтому южнокорейские маркетологи решили оставить именно этот вариант названия для экранов на квантовых точках.

Многие могут подумать, что QLED — это новая разработка, но на самом деле это уже третье поколение телевизоров Samsung с использованием квантовых точек, ведь экраны сделанные по данной технологии встречались нам в линейках SUHD TV 2015 и 2016 годов. Хотя, конечно, в моделях, поступивших в продажу в 2017 году, есть много изменений.

Так, например, фильтр «Глаз мотылька» в QLED-телевизорах Samsung теперь заменен на сверхтонкую пленку, которая не только уменьшает отражение на панели, но и помогает создавать более темные оттенки черного, а также способствует сохранению цветов при более острых углах обзора. Там, где KS8000 (например) медленно теряет насыщенность при просмотре с более экстремальных углов, Samsung Q9 работает намного лучше.

Samsung наконец-то добились своего и представили достойную альтернативу дисплеям OLED. Я уже говорил в , что Samsung в свое время отказались от инвестиций в разработку и совершенствование OLED-экранов, «оставив» это дело на совести конкурентов из LG и пойдя другим путем, путем развития дисплеев LED. В итоге, по прошествии нескольких лет, эти разработки вылились не во что иное, как в экраны на квантовых точках, которые, по сути, являются теми самыми дисплеями LED. И да, повторюсь, QLED позиционируется как основной конкурент органических дисплеев OLED.

Итак, резюмируя последние четыре абзаца, можно сказать следующее: QLED — это усовершенствованная технология светодиодных экранов на квантовых точках, модели которых были представлены в линейке SUHD последних лет. Таким образом, Samsung отделил флагманы в виде QLED, от моделей второго уровня, которыми теперь являются SUHD. Да и новое название, если честно, звучит гораздо лучше и звонче прежнего, под стать главному конкуренту — LG OLED.

Как это работает

Технология квантовых точек представляет из себя размещение слоя или пленки квантовых точек перед обычной светодиодной подсветкой. Слой состоит из крошечных частиц, каждая из которых пропуская через себя свет от LED-подсветки на выходе создает свой собственный свет в определенной цвете, в зависимости от размера (от 2 до 10 нанометров) той самой точки.

В основном, размер частицы диктует длину волны света, которую она испускает, отсюда и большая цветовая палитра. По словам представителей Samsung, квантовые точки обеспечивают более миллиарда цветов.

В третьем поколении телевизоров на квантовых точках, которое и получило название QLED, частицы были усовершенствованы, и теперь имеют новое ядро и оболочку из металлического сплава. Этот апгрейд позволил повысить как общую точность цветопередачи, так и точность цветопередачи при более высокой пиковой яркости.

Именно способность создавать большой цветовой объем при высокой яркости дает претензию на то, чтобы обойти на рынке экраны OLED, которые плохо сохраняют цвета при пиковой яркости, да и пиковая яркость в OLED, будем откровенны, гораздо ниже, чем в QLED.

Комментарии:

Что означает аббревиатура QLED?

Все просто: Q – означает «quantum dots» или «квантовые точки», а LED – это «light-emitting diode» или, проще говоря, привычный всем нам жидкокристаллический экран со светодиодной подсветкой.

Если вы читаете эту статью с монитора или экрана ноутбука, выпущенного после 2010 года, то скорее всего смотрите именно на LED-дисплей. Получается, что когда вам говорят о QLED, то речь идет просто о новой технологии производства ЖК-экранов.

Во время загрузки произошла ошибка.

Что такое квантовые точки?

Квантовые точки – это нанокристаллы, которые в зависимости от размера могут светиться определенным цветом. При производстве матриц, конечно же, нужны красные, зеленые и синие точки. Вы же помните, что именно из этих трех составляющих в диапазоне RGB (Red, Green, Blue) складываются все остальные цвета?

Слово «квантовый» явно намекает на то, что описываемые излучатели настолько крошечные, что увидеть их можно лишь под очень мощным микроскопом. Для сравнения, размер молекулы ДНК составляет 2 нанометра, в то время как размеры синих, зеленых и красных квантовых точек не превышают 6 нанометров. Можете примерно сопоставить это с обозримой величиной: в среднем толщина человеческого волоса равна 60-80 тысячам нанометров или 0,06-0,08 мм.

Цвет свечения квантовых точек зависит от их физического размера. Современная промышленность может контролировать его при производстве с точностью до атома.

Кстати, изобретены квантовые точки были еще в 1981-м году, причем получил их советский физик Алексей Екимов. Затем в 1985-м году американский ученый Луи Брас обнаружил, что эти элементы могут светиться под воздействием излучения, причем цвет свечения зависит от физического размера нанокристалла.

Так почему же мы говорим о квантовых точках только сейчас? Потому что лишь недавно технологии достигли уровня, когда промышленность может получать кристаллы нужного размера с точностью до атома. Первый прототип QLED-экрана представила компания Samsung, и случилось это знаменательное событие в 2011 году.

Как устроена матрица телевизора с квантовыми точками?

Поглощая излучение синих светодиодов подсветки квантовые точки переизлучают его с четко определенной длиной волны. Так получаются более чистые базовые (те самые синий, зеленый и красный) цвета, чем в обычных LED-матрицах.

При этом из конструкции за ненадобностью исключаются использующиеся в LED-телевизорах светофильтры. Там они нужны для повышения точности отображения цветов, но снижают яркость изображения т.к. проходя через фильтры излучение подсветки преломляется, теряя свою интенсивность. Одновременно с этим падает и насыщенность цветов.

Флагманский QLED-телевизор компании Samsung.

Чем так хороши QLED экраны?

QLED дисплеи устроены таким образом, что при формировании изображения вносится минимальное искажение в структуру света. В итоге удается достичь очень точной цветопередачи: картинка яркая, насыщенная, оттенки ровные, а цветовой охват очень и очень широк.

Для производства QLED-телевизоров не нужно полностью переоборудовать линии на заводах, ведь речь идет просто о более дорогой и совершенной технологии производства LED-экранов.

Заявлено, что QLED матрицы со временем не выгорают, т.к. они не основываются на органических материалах, как, например, OLED.

QLED и OLED – это одно и то же?

Нет, это принципиально разные технологии.

OLED-экраны базируются на основе углеродных органических материалов. Пиксели в этих матрицах зажигаются определенным цветом благодаря воздействию тока. В итоге здесь нет не только светофильтров, но и подсветки в целом. Собственно, так и получается тот самый «глубокий черный цвет», о котором пишут во всех обзорах. Если пиксель не зажечь, то он будет именно идеально черным.

Технология производства OLED-дисплеев с большими диагоналями сложная и дорогая, а регулярные разговоры о том, что она «вот-вот сильно подешевеет» пока ничем не подкреплены. Экраны с квантовыми точками чуть дешевле уже сейчас и задел на будущее удешевление тоже есть.

Одна из основных претензий к OLED-экранам заключается в том, что со временем такие матрицы выгорают. Это действительно так, но причин для беспокойства нет: прежде, чем недостаток проявится, должны пройти годы. Компания LG, например, заявляет для своих OLED телевизоров срок службы в 10 лет, при условии, что они включены 8 часов в день.

Сравнение технологий QLED и OLED на одной из презентаций компании Samsung. Рассматривая этот кадр учитывайте, что фотография не передает реальное качество цвета, а настройки обоих телевизоров неизвестны.

Совершенно точно можно утверждать, что QLED экраны Samsung на данный момент ярче, чем OLED дисплеи LG. В первом случае заявленная пиковая яркость составляет 1500-2000 нит, во втором – лишь 1000 нит. Речь, разумеется, о модельном ряде начала 2017 года.

А вот качество цветопередачи в сравнении – вопрос открытый. Конечно же, Samsung говорит, что квантовые точки круче AMOLED, а LG – ровно наоборот, но независимых тестов еще никто не проводил.

Кстати, если для кого-то это вдруг важно, то QLED телевизоры заметно толще, чем «ящики» с AMOLED.

Сколько стоят QLED телевизоры?

Если вкратце, то очень дорого.

Самый «бюджетный» QLED-телевизор Samsung стоит 140 000 рублей – это 49-дюймовая модель из «младшей» линейки Q7. За 55-дюймовый изогнутый Q8C просят уже 220 000 рублей, а самой дорогой в России на сегодняшний день является 65-дюймовая версия той же самой модели, она обойдется в 330 000 рублей.

На международных выставках демонстрируется много новых дисплейных технологий, однако далеко не все они жизнеспособны и обладают соответствующими возможностями для успешного коммерческого внедрения. Одно из приятных исключений — технология квантовых точек, которая уже применяется в подсветке ЖК-дисплеев. Стоит рассказать об этой технической инновации более подробно.

Квантовые точки

Квантовые точки – это наночастицы полупроводниковых материалов. Их параметры определяются размерами: с уменьшением размеров кристалла растет расстояние между энергетическими уровнями. Когда электрон переходит на более низкий уровень, происходит испускание фотона. Изменяя размеры точки, можно регулировать энергию фотона и, как следствие, цвет света.

Это не новое открытие, на самом деле квантовые точки были созданы еще более тридцати лет назад. Но до последнего времени они применялись только в специальных научных приборах в лабораториях. Строго говоря, квантовые точки – это микроскопические элементы, способные излучать свет в узком диапазоне волн. Причем в зависимости от их размеров свет может быть зеленый, красный или синий.

Изменяя их размер, можно тонко регулировать длину волны испускаемого света. Эта технология, применяемая в современных моделях телевизоров, берет свое начало в 2004 году, когда была организована компания QD Vision. Изначально сотрудники этой исследовательской лаборатории старались применить квантовые точки для замены органических красителей при маркировке различных биологических систем, однако затем технологию решили опробовать в телевизорах.

К этой идее вскоре подключились известные компании. В частности, в 2010 году исследователи работали совместно с компанией LG над проектом QLED. Впрочем, самая концепция технологии применительно к ЖК-телевизорам постоянно подвергалась изменениям, ее рабочее название также несколько раз менялось. Спустя год уже в сотрудничестве с Samsung был создан прототип цветного экрана на квантовых точках. Однако он не пошел в серию. Последняя реализация этой концепции стала частью технологии Color IQ от Sony, которая представила экран с подсветкой Triluminos.

Как известно, все ЖК-телевизоры создают картинку путем смешения базовых цветов – красного, зеленого и синего (модель RGB). Иногда добавляется желтый, что, впрочем, существенно не влияет на саму систему создания картинки на ЖК-экране. Смешение цветов RGB в ЖК-телевизорах осуществляется посредством цветных фильтров, а в плазменных панелях – благодаря люминофору.

В классических ЖК-моделях в роли подсветки применяются «белые» светодиоды. Цвет в белом спектре, проходя через цветные фильтры, дает определенный оттенок. В более продвинутых моделях применяются люминофорные светодиоды, которые испускают свет в синей области. Затем этот свет, смешиваясь с желтым, превращается в визуально белый. Для создания же на экране из подобного белого цвета, соответственно, красного, синего и зеленого применяются светофильтры. Это достаточно эффективно, но все же впустую расходуется много энергии. Кроме того, тут инженерам приходится искать определенный баланс между качеством цветопередачи и яркостью подсветки.

Преимущества телевизоров на квантовых точках

Два года назад компания Sony впервые представила серийно выпускаемые модели телевизионных устройств с подсветкой Triluminos, в которой как раз и реализованы квантовые точки. Это, в частности, KD-65X9000A. В подсветке применяются синие диоды, но здесь нет желтого люминофора. В результате, синий свет, не смешиваясь, напрямую проходит через специальный элемент IQ, который содержит красную и зеленую квантовые точки. Основными достоинствами технологии производитель называет более глубокую цветопередачу и минимизация потерь в яркости.

Предполагается, что в сравнении с LED-подсветкой квантовые точки обеспечат увеличение цветовой гаммы практически на 50 процентов. Цветовой охват в новых TV Sony с подсветкой Triluminos близок к 100% NTSC, модели же с обычной подсветкой имеют около 70% NTSC. Таким образом, можно констатировать, что телевизоры с подсветкой на квантовых точках действительно могут улучшить качество изображения, сделав цветопередачу более реалистичной.

Но вот насколько более реалистичной? Ведь известно, что в тех же телевизорах Sony картинка создается при помощи привычных фильтров, осуществляющих смешение цветов? Ответить на этот вопрос довольно сложно, тут многое зависит от субъективного восприятия качества изображения. Во всяком случае, счастливые обладатели первых телевизоров Sony с новой подсветкой отмечают, что изображение на экране выглядит как картина, написанная более чистыми цветными красками.

То, что и другие ведущие компании мгновенно подключились к внедрению этого технологического новшества, подтверждает тот факт, что квантовые точки не являются исключительно маркетинговым ходом. На CES 2015 компания Samsung представила телевизоры SUHD TV, в которых также была реализована подобная технология. Отмечается, что новые телевизоры обеспечивают более высокое качество изображения при цене ниже, чем у OLED-моделей. Компания LG также представила на выставке ULTRA HD телевизоры с технологией квантовых точек (Quantum Dot).

Сравнение с OLED не случайно. Ведь многие компании сначала обратились к OLED-технологии, как к способу повысить качество изображения современных телевизоров, но столкнулись с проблемой их производства при запуске в серию. Особенно это касается OLED-телевизоров с большой диагональю экрана и сверхвысоким разрешением.

В лице квантовых точек был найден своеобразный запасной вариант — цветовая гамма на таких телевизорах практически так же хороша, как и на OLED-дисплеях, а проблем с промышленным освоением технологии практически нет. Это позволяет компаниям выпускать телевизоры, которые по качеству картинки будут соперничать с OLED-технологией, оставаясь по цене доступными широкому кругу потребителей.