Что такое телевизор на квантовых точках? Что такое квантовые точки и зачем они нужны в вашем телевизоре? Что значит телевизор на квантовых точках

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.

QLED-телевизор в роли Гипножабы.

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.

Компания Samsung назвала примерные даты расширения ассортимента доступных в России моделей SUHD-телевизоров 2016 года, а также рекомендованные цены на них: от 110 тысяч до полутора миллионов рублей. Все устройства собираются в России — на заводе Samsung в Калужской области.

В настоящее время в России уже можно купить отдельные модели телевизоров корейского производителя с дисплеями, использующими для улучшения изображения технологию квантовых точек, однако некоторые линейки пока либо вовсе не представлены на российском рынке, либо представлены не всеми диагоналями.

Квантовые точки — что это?

Что такое квантовые точки? Это полупроводниковые нанокристаллы размером в несколько десятков атомов, которые светятся, когда подвергаются воздействию тока или света. Они излучают различные цвета в зависимости от размера и материала, из которого они изготовлены. Использование квантовых точек в LCD-дисплеях позволяет улучшить цветопередачу и контраст изображения, приблизив его к OLED-экранам и отказавшись при этом от дополнительных белых светодиодов подсветки (в схеме RGBW) и цветофильтров. По сути квантовые точки “конвертируют” голубое свечение светодиодов в другие первичные цвета, таким образом формируя изображение.

Именно эти светящиеся определенным цветом микроскопические кристаллы делают возможным отображение на телевизорах HDR-контента — изображений и видео с широким динамическим диапазоном, в которых детали можно рассмотреть как на очень темных, так и на очень светлых участках. В дисплеях телевизоров Samsung 2016-го модельного года используется экологичная бескадмиевая технология производства квантовых точек. Судя по всему, корейцы решили предпочесть квантовые точки OLED-технологии, которая делает телевизоры недоступно дорогими и имеет ряд минусов - ограничение по максимальной яркости и проблемы с постепенным выгоранием светоизлучающих элементов.

Новые телевизоры Samsung 2016 года

Самая доступная модель SUHD-телевизора Samsung с поддержкой 4K и HDR1000 (обеспечивается как раз квантовыми точками) входит в линейку KS7000 и имеет диагональ 49 дюймов. Ее рекомендованная розничная цена — 109 990 рублей, а продажи начнутся в июле. В этой линейке также будут представлены телевизоры с диагоналями 55 и 60 дюймов.

Линейка KS7500 предлагает примерно те же функции и качество изображения, что и KS7000, но экраны входящих в нее телевизоров изогнуты. 49- и 55- дюймовые модели KS7500 уже продаются в России (49-дюймовая стоит 119 990 р.), а старшая 60-дюймовая дебютирует в рознице в июле.

Месяцем позже, в августе, Samsung планирует начать продажи топовой 75-дюймовой модели из уже представленной в магазинах серии плоских телевизоров KS8000, тогда же в магазинах появится и 78-дюймовый изогнутый телевизор серии KS9000. Наконец, на конец лета запланирован выход на российский рынок топовой модели 88KS9800 с ценником 1 499 990 рублей.

Все телевизоры Samsung 2016 модельного года получили элегантный (не только спереди, но и сзади) дизайн, антибликовое покрытие Ultra Black и новое ПО, делающее максимально удобной работу со смарт-приложениями, включая стриминговые сервисы. Кроме того, устройства комплектуются специальным пультом Samsung One Remote, позволяющим управлять не только телевизором, но и подключенными к нему другими устройствами.

Еще совсем недавно дисплеи телевизоров на органических светодиодах (OLED) считались последним словом в развитии дисплейных технологий. Однако прогресс не стоит на месте и вниманию покупателей представляется новинка – жидкокристаллические дисплеи на основе квантовых точек.

В переводе с английского означает, собственно, квантовые точки. Они представляют собой мельчайшие частицы с диаметром всего в несколько нанометров. Увидеть невооруженным взглядом их невозможно. Но это является их основным преимуществом. Регулируя размер и придавая определенную форму этому полупроводнику, можно осуществлять точный контроль над электроводностью, а значит, и менять цветность света, исходящего от квантовой точки. Крупные точки будут казаться красными, более мелкие – синими, средние – зелеными. Благодаря своей стабильности, а также точному контролю над размерами частиц, стало возможным получить именно тот цвет, который необходим. При этом заданный оттенок будет практически вечным.

Преимущества нанокристаллов перед LED

Дисплеи современных жидкокристаллических телевизоров со светодиодной подсветкой (LED) имеют большой недостаток: их изображение зависит от светодиодов, которые излучают не чисто белый свет, при этом с узким цветовым спектром. Есть определенные технологии, позволяющие приблизить белый к идеалу, но на выходе полученные цвета все равно не обладают одинаковой интенсивностью (зеленый и синий будут ярче красного). Чтобы как-то сгладить эту разницу используют специальные настройки цветов в телевизоре, понижая значения синего и зеленого, но в результате изображение становится гораздо бледнее, чем необходимо.

Проблема поиска источника идеального белого света, который обеспечил бы при преломлении весь световой спектр с цветами одинаковой интенсивности, была решена при использовании квантовых точек.

Так, при создании дисплеев с использованием нанокристаллов была использована следующая технология. На специальную пленку наносятся квантовые частицы красного и зеленого оттенков. Они не разбиты на субпиксели как в модели RGB, а просто смешаны друг с другом. За этим слоем расположены светодиоды синего цвета. При попадании света от диода, квантовые точки начинают излучать свои красные и зеленые цвета. И как раз в процессе смешивания всех трех цветов получается искомый источник идеального белого света. Это обеспечивает правильную цветопередачу без искажения цветового спектра и потери интенсивности цветов.

Таким образом, квантовый механизм позволят разрешить целый ряд проблем, имеющихся у обычных ЖК-дисплеев с подсветкой. Среди основных преимуществ технологии QD-LED можно выделить следующие:

1. Применение источника идеального белого света.
2. Отсутствие проблемы с потерями контраста и яркости. Все цвета светового спектра имеют одинаковую степень интенсивности. Ни один цвет не преобладает над другим.
3. Увеличение реалистичности цветопередачи более чем на 50 процентов (около миллиарда оттенков).
4. Насыщенность цветов возрастает на 40 процентов.

Преимущества нанокристаллов перед OLED

OLED-дисплеи, работа которых основана на органических светодиодах, стали очередной ступенью в развитии электроники. По сравнению с обычными жидкокристаллическими дисплеями OLED имеют ряд преимуществ:

• качество изображения не меняется в зависимости от угла обзора;
• отсутствует подсветка;
• уменьшается вес и габариты изделия;
• повышается яркость и контрастность изображения.

Однако, несмотря на все преимущества, у данной технологии имеется целый ряд недостатков. Так, например, срок эксплуатации у OLED-дисплеев небольшой. Синие светодиоды имеют ограниченный несколькими годами непрерывной работы срок службы. А при выходе их из строя точность цветопередачи значительно искажается. Яркость изображения также отражается на длительности работы дисплеев и энергопотреблении: чем выше яркость, тем меньше срок эксплуатации и большее потребление энергии. Но самой значительной проблемой использования органических светодиодов является их серийное производство. Данная технология требует полной замены аппаратуры и конвейеров на заводах-изготовителях, а это приведет к значительному удорожанию продукции.

Использование же квантовых точек требует лишь небольших изменений и усовершенствования имеющихся конвейеров. Это прямо отразится на итоговой стоимости дисплеев. К тому же использование нанокристаллов решает проблему с недолговечностью цветопередачи и энергоэффективностью. В результате выходит качественное изображение, сопоставимое с OLED при этом более доступное для приобретения. /Более подробно читайте в нашем сайте.

Таким образом, квантовые точки становятся новой вехой в развитии жидкокристаллических дисплеев. Хотя кто знает, может не за горами будет новое научное открытие, которое перевернет наши сегодняшние представления о совершенных технологиях.

LED, LCD, OLED, 4K, UHD... казалось бы, последнее, что сейчас нужно телевизионной индустрии, так это очередная техническая аббревиатура. Но прогресс не остановить, встречайте еще пару букв - QD (или Quantum Dot). Сразу отмечу, что термин «квантовые точки» в физике имеет более широкое значение, чем требуется для телевизоров. Но в свете нынешней моды на все нанофизическое маркетологи крупных корпораций с радостью начали применять это непростое научное понятие. Поэтому я решил разобраться, что же это за квантовые точки такие и почему все захотят купить QD-телевизор.

Сначала немного науки в упрощенном виде. «Квантовая точка» - полупроводник, электрические свойства которого зависят от его размера и формы (wiki). Он должен быть настолько мал, чтобы квантово-размерные эффекты были выраженными. А эффекты эти регулируются размером этой самой точки, т.е. от «габаритов», если это слово применимо к столь малым объектам, зависит энергия испускаемого, например, фотона - фактически цвет.

Quantum-Dot-телевизор LG, который впервые покажут на CES 2015

Еще более потребительским языком - это крошечные частицы, которые начнут светиться в определенном спектре, если их подсветить. Если их нанести и «растереть» на тонкой пленке, затем подсветить ее, пленка начнет ярко люминесцировать. Суть технологии в том, что размер этих точек легко контролировать, а значит добиться точного цвета.

Цветовой охват QD-телевизоров, согласно данным компании QD Vision, выше в 1,3 раза, чем у обычного ТВ, и полностью покрывает NTSC

На самом деле, не так уж и важно, какое имя выбрали большие корпорации, главное, что это должно дать потребителю. И тут обещание довольно простое - улучшенная цветопередача. Чтобы лучше понять, как «квантовые точки» ее обеспечат, нужно вспомнить устройство ЖК-дисплея.

Свет под кристаллом

LCD-телевизор (ЖК) состоит из трех основных частей: белая подсветка, цветовые фильтры (разделяющие свечение на красный, синий и зеленый цвета) и жидкокристаллическая матрица. Последняя выглядит как сетка из крошечных окон - пикселей, которые, в свою очередь, состоят из трех субпикселей (ячеек). Жидкие кристаллы, подобно жалюзи, могут перекрыть световой поток или наоборот открыться полностью, также есть промежуточные состояния.

Компания PlasmaChem GmbH производит «квантовые точки» килограммами и пакует их во флаконы

Когда белый свет, излучаемый светодиодами (LED, сегодня уже сложно найти телевизор с люминесцентными лампами, как это было всего лишь несколько лет назад), проходит, например, через пиксель, у которого закрыты зеленая и красная ячейки, то мы видим синий цвет. Степень «участия» каждого RGB-пикселя меняется, и таким образом получается цветная картинка.

Размер квантовых точек и спектр, в котором они излучают свет, по данным Nanosys

Как вы понимаете, для обеспечения цветового качества изображения требуются как минимум две вещи: точные цвета светофильтров и правильная белая подсветка, желательно с широким спектром. Как раз с последним у светодиодов есть проблема.

Во-первых, они фактически не белые, вдобавок, у них очень узкий цветовой спектр. То есть спектр шириной белого цвета достигается дополнительными покрытиями - есть несколько технологий, чаще других используются так называемые люминофорные диоды с добавкой желтого. Но и этот «квазибелый» цвет все же недотягивает до идеала. Если пропустить его через призму (как на уроке физики в школе), он не разложится на все цвета радуги одинаковой интенсивности, как это происходит с солнечным светом. Красный, например, будет казаться гораздо тусклее зеленого и синего.

Так выглядит спектр традиционной LED-подсветки. Как видите, синий тон гораздо интенсивней, да и зеленый с красным неравномерно покрывают фильтры жидких кристаллов (линии на графике)

Инженеры, понятное дело, пытаются исправить ситуацию и придумывают обходные решения. Например, можно понизить уровень зеленого и синего в настройках телевизора, однако это повлияет на суммарную яркость - картинка станет бледнее. Так что все производители искали источник белого света, при распадении которого получится равномерный спектр с цветами одинаковой насыщенности. Тут как раз на помощь и приходят квантовые точки.

Квантовые точки

Напомню, что если мы говорим о телевизорах, то «квантовые точки» - это микроскопические кристаллы, которые люминесцируют, когда на них попадает свет. «Гореть» они могут множеством различных цветов, все зависит от размера точки. А учитывая, что сейчас ученые научились практически идеально контролировать их размеры путем изменения количества атомов из которых они состоят, можно получать свечение именно того цвета, которого нужно. Также квантовые точки очень стабильны - они не меняются, а это значит, что точка созданная для люминесценции с определенным оттенком красного будет практически вечно сохранять этот оттенок.

Так выглядит спектр LED-подсветки с использованием QD-пленки (согласно данным компании QD Vision)

Инженеры придумали использовать технологию следующим образом: на тонкую пленку наносится «квантовоточечное» покрытие, созданное для свечения с определенным оттенком красного и зеленого. А светодиод - обычный синий. И тут кто-то сразу догадается: «все понятно - есть источник синего, а точки дадут зеленый и красный, значим мы получим ту самую модель RGB!». Но нет, технология работает иначе.

Нужно помнить, что «квантовые точки» находятся на одном большом листе и они не разбиты на субпиксели, а просто перемешаны между собой. Когда синий диод светит на пленку, точки излучают красный и зеленый, как уже говорилось выше, и только когда все эти три цвета смешиваются - тут-то и получается идеальный источник белого света. И напомню, что качественный белый свет позади матрицы фактически равен натуральной цветопередаче для глаз зрителя по другую сторону. Как минимум, потому что не приходится делать коррекцию с потерей или искажением спектра.

Это все еще LCD-телевизор

Широкая цветовая гамма особенно пригодится для новых 4К-телевизоров и цветовой субдискретизации типа 4:4:4, которая нас ждет в будущих стандартах. Это все прекрасно, но помните, что квантовые точки не устраняют других проблем ЖК-телевизоров. Например, практически невозможно получить идеальный черный, потому как жидкие кристаллы (те самые как бы «жалюзи», о чем я писал выше) не способны полностью блокировать свет. Они могут лишь «прикрываться», но не закрываться полностью.

Квантовые точки призваны улучшить цветопередачу, а это значительно улучшит впечатление от картинки. Но это не OLED-технология или плазма, где пиксели способны полностью прекращать подачу света. Тем не менее плазменные телевизоры ушли на пенсию, а OLED по-прежнему слишком дороги для большинства потребителей, поэтому все же приятно знать, что в скором времени производители предложат нам новый вид LED-телевизоров, который будет показывать лучше.

Сколько стоит «квантовый телевизор»?

Первые QD-телевизоры Sony, Samsung и LG обещают показать на выставке CES 2015 в январе. Однако впереди всех китайская TLC Multimedia, они уже выпустили 4K QD-телевизор и говорят, что он вот-вот появится в магазинах в Китае.

55-дюймовый QD-телевизор от TCL, показанный на выставке IFA 2014

На данный момент назвать точную стоимость телевизоров с новой технологией невозможно, ждем официальных заявлений. Писали , что стоить QD будут втрое дешевле аналогичных по функционалу OLED. К тому же технология, как говорят ученые, совсем недорогая. Исходя из этого, можно надеяться, что Quantum Dot-модели будут широко доступны и попросту заменят обычные. Однако я думаю, что сперва цены все равно завысят. Как это обычно бывает со всеми новыми технологиями.

«Квантовые точки», облучённые ультрафиолетовым светом. Различные размеры «квантовых точек» излучают различные цвета.

По заявлениям создателей, обеспечивает более низкое потребление энергии, чем остальные технологии, в том числе OLED, и низкую стоимость производства (как и электронная бумага, OLED-дисплеи (а также, в некоторой степени, LCD), претендует на статус основной технологии в гибких дисплеях). При этом декларируются гораздо более высокие, чем у конкурирующих технологий, яркость и контрастность .

Технология QLED

В цветных дисплеях каждый пиксель содержит красный, зелёный и синий субпиксель. Эти цвета комбинируются с различной интенсивностью для получения миллионов оттенков. Исследователи смогли создать повторяемые образцы из красных, зелёных и синих полосок, многократно повторяя технологию литографического нанесения. Полоски наносятся непосредственно на матрицу тонкоплёночных транзисторов. Транзисторы сделаны из аморфного индий -галлий -цинкового оксида (IGZO), обладающего более высокой подвижностью электронов и являющегося полупроводником электронного типа проводимости, имеющего лучшую стабильность, чем транзисторы из аморфного гидрированного кремния (a-Si). 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 .

История

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

В феврале 2011 года исследователи из Samsung Electronics представили разработки первого полноцветного дисплея на основе квантовых точек - QLED. 4-дюймовый дисплей управлялся активной матрицей , это означает, что каждый цветной пиксель с квантовой точкой может включаться и выключаться тонкоплёночным транзистором . Исследователи сделали прототип на стекле и на гибком пластике. Для создания прототипа на кремниевую плату наносится слой раствора квантовых точек и напыляется растворитель. Затем слой квантовых точек аккуратно запрессовывается в резиновый штамп с гребенчатой поверхностью, отделяется и штампуется на стекло или гибкий пластик. Так осуществляется нанесение полосок квантовых точек на подложку.

В июне 2013 года в Physical Review Letters была опубликована статья с результатами открытия, сделанного учёными из индийского в Бангалоре. Согласно ему, квантовые точки, созданные на базе сплава цинка, кадмия и серы, легированного марганцем, светятся не только оранжевым цветом, как считалось до сих пор, а люминесцируют в диапазоне от тёмно-зелёного до красного. Практическая значимость открытия состоит в том, что квантовые точки из легированных марганцем сплавов прочнее, эффективнее и не требуют высокотоксичного кадмия, который в основном применялся в производстве квантовых точек.

Ещё несколько лет назад дисплеи на базе этой технологии считались сложными в производстве, так как требовали использования опасного для людей кадмия. Однако Samsung отмечает, что благодаря сотрудничеству с химическими компаниями эта проблема была решена применением материалов содержащих индий [когда? ] вместо кадмия.

Путаница в терминах

Все существующие дисплеи, которые заявляются как QLED, по факту являются LCD -матрицей со светодиодной подсветкой на квантовых точках, то есть единственное их преимущество перед LCD - это расширенный цветовой охват . По сравнению с OLED -телевизорами (где сами пиксели являются маленькими светодиодами), использующими электролюминесценцию, у телевизоров на QLED нет настоящего черного цвета и бесконечной контрастности, используется фотолюминесценция - переизлучение света в другом диапазоне частот. По аналогии, LED-телевизоры - это также не электролюминесцентное излучение как OLED, а вид подсветки, где вместо ранее применявшихся люминесцентных ламп с холодным катодом используется панель из светодиодов (LED).

Технология «квантовых точек» представляет собой решение для получения чистого спектрального цвета: красного и зелёного (из спектра излучения синих светодиодов). Как оказалось, это сравнительно недорогой способ обеспечить близкую к естественной цветопередачу для жидкокристаллических матриц.