Дисплей на квантовых точках что это
Когда вы выбираете новый телевизор, разобраться в различных имеющихся технологиях бывает очень непросто. Маркетинговые названия - OLED, QLED и LED - могут мало о чем вам говорить, а этими аббревиатурами называют разные типы панелей телевизоров. Каждая технология предлагает свои преимущества и недостатки, и в этой статье мы рассмотрим, чем же уникальны QLED, OLED и LEDтелевизоры.
LEDи QLED телевизоры схожи друг с другом в том плане, что в них используются ЖК-панели с LED-подсветкой. Единственное их отличие заключается в том, что QLED-телевизоры имеют слой квантовых точек, который позволяет им передавать более широкую цветовую палитру. OLED-панели совершенно другие — в них каждый пиксель имеет индивидуальную подсветку и способность полностью выключаться при необходимости, что позволяет телевизору создавать идеальный черный цвет.
QLED - просто маркетинговый термин, обозначающий, что телевизор имеет слой квантовых точек. Некоторые компании (например, Samsung и TCL) официально используют аббревиатуру QLED в названиях выпускаемых телевизоров. Другие производители, такие как Vizio и Hisense, в своих маркетинговых компаниях продвигают технологию квантовых точек (quantum dot technology), но не используют аббревиатуру QLED. Чтобы сделать ситуацию еще более запутанной, LG выпускает телевизоры с квантовыми точками, которые продаются с названием QNED. Как бы ни назывались эти телевизоры, все они используют одну и ту же технологию. LED-телевизоры используют такую же подсветку, как и QLED, но не имеют слоя квантовых точек.
OLED-телевизоры не особо отличаются между собой по качеству изображения. Однако если рассматривать разные модели QLED и LED, можно заметить довольно сильную разницу, и даже существуют различные типы ЖК-панелей с LED-подсветкой, которые обладают своими уникальными характеристиками.
Что такое LED?
Технология LED (light emitting diode) появилась на рынке раньше, чем QLED и OLED. В таких телевизорах используется светодиодная подсветка для освещения ЖК-панели. Многие LED-телевизоры имеют VA-матрицу, которая обеспечивает высокую контрастность и небольшой угол обзора. Также они могут быть очень яркими.
Почему стоит их покупать: LED-телевизоры предлагают лучшее соотношение цены и качества, а также множество размеров экрана на выбор.
Что такое QLED?
В QLED-телевизорах используются обычные ЖК-панели с LED-подсветкой. Между самим ЖК-дисплеем и подсветкой находится слой квантовых точек, который фильтрует свет для того, чтобы получить более чистые и насыщенные цвета. QLED - это маркетинговый термин, используемый несколькими компаниями, такими как Samsung и TCL, в названиях своих телевизоров с технологией квантовых точек.
Почему стоит их покупать: лучшая цветопередача среди всех видов телевизоров.
Что такое OLED?
В OLED-телевизорах яркость каждого пикселя регулируется индивидуально. Это позволяет полностью отключать их, тем самым добиваясь идеального черного цвета. Таким образом достигается исключительное качество изображения и довольно широкий угол обзора.
Почему стоит их покупать: лучшее качество изображения. Не рекомендованы к покупке, если вы хотите использовать его в качестве монитора или собираетесь воспроизводить контент со статичными элементами.
В этой статье мы будем сравнивать качество изображения LED-телевизора (Sony X900H), QLED- телевизора (Samsung Q90/Q90T) и OLED- телевизора (LG GX).
Однородность серого цвета
Наши тесты на однородность экрана определяют, насколько хорошо телевизор передает один отдельный цвет, и для этого мы используем серое изображение. Идеальной однородности, конечно, нет ни у кого.LED, QLED и OLED-телевизоры имеют различные проблемы, не позволяющие получить полностью однородное изображение. Как видно на наших снимках выше, серое изображение выглядит более однородным на экранахOLED. LED и QLED имеют видимые дефекты по бокам и в углах, а также более темные участки по всему периметру экрана. Особенно заметно это на телевизоре Samsung. OLED-телевизоры, как правило, имеют более однородное изображение благодаря индивидуальной подсветке пикселей. Телевизоры с LED-подсветкой в случае ее повреждения будут иметь проблемы с однородностью экрана.
Ниже вы можете увидеть экраны телевизоров, на которых 5% серого цвета, то есть изображение на них почти чисто черное. И здесь у всех тестовых экземпляров особенных проблем не возникает. Потеря однородности цвета наиболее заметна при просмотре спортивных передач или при использовании телевизора в качестве монитора ПК, когда на экране появляются большие области одного цвета. Если у телевизора проблемы с однородностью цвета, то хоккейные катки, футбольные поля или даже травянистые холмы будут иметь неприятный пятнистый или даже грязный вид. Эта особенность делает OLED-телевизоры отличным выбором для любителей спортивных каналов, но OLED тоже не идеальны в этом смысле – в очень темных сценах на их экранах заметны очень тонкие вертикальные и горизонтальные линии.
Победитель: OLED
Цветовая палитра и объем цвета
Когда QLED впервые появились на рынке, их главным преимуществом перед традиционными LED телевизорами стала возможность отображать очень широкую цветовую палитру для HDR-контента. На сегодняшний день конкуренция возросла и большинство телевизоров высокого класса могут передавать широкую цветовую палитру, необходимую для HDR. Samsung в этом плане проигрывает другим производителям - как вы можете заметить на картинках, LG имеет более широкую цветовую палитру, чем Samsung, и Sony не сильно от него отстает. Телевизоры Vizio с технологией квантовых точек тоже известны своей широкой цветовой палитрой, и серия Vizio M7 Quantum 2020 имеет самые лучшие показатели из всех, что мы получали в рамках тестирования, с идеальным охватом цветового пространства DCI P3, используемого в большинстве видов контента.
Цветовая палитра телевизора также влияет на объем цвета, то есть на то, какие цвета телевизор сможет отображать на разных уровнях яркости. Если цветовой объем большой, то хорошо передаются и яркие и темные цвета. В этом плане QLED превосходит LED и OLED - флагманские модели QLED, как правило, ярче, и в сочетании с их широкой цветовой палитрой способны демонстрировать хороший объем цвета. Некоторые высококачественные LED-телевизоры также могут иметь хороший объем цвета, но все же не настолько хороший, как у QLED. Кроме того, поскольку OLED сами по себе не очень яркие, у них, соответственно, есть проблемы с отображением ярких цветов, но, благодаря высокой контрастности, темные цвета на них выглядят потрясающе.
Победитель: QLED
Теперь о дисплеях
История полноценных дисплеев началась в феврале 2011 года, когда Samsung Electronics представили разработки полноцветного дисплея на основе квантовых точек QLED. Это был 4-х дюймовый дисплей управляемый активной матрицей, т.е. каждый цветной пиксель с квантовой точкой может включаться и выключаться тонкоплёночным транзистором.
Для создания прототипа на кремневую плату наносят слой раствора квантовых точек и напыляется растворитель. После чего в слой квантовых точек 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, зелёный или синий субпиксель. Соответственно эти цвета используются с разной интенсивностью для получения как можно большего количества оттенков.
Следующим шагом в развитии стала публикация статьи ученными из Индийского Института Науки в Бангалоре. Где было описаны квантовые точки которые люминесцируют не только оранжевым цветом, но и в диапазоне от темно-зеленого до красного.
Заключение
Технологии, используемые в производстве телевизоров, значительно улучшились в последнее время и сейчас мы имеем на выбор разные типы устройств, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки. OLED-телевизоры отличаются от QLED и LED тем, что они могут индивидуально включать и выключать свои пиксели, что обеспечивает глубокий черный цвет и широкий угол обзора. Однако LED и QLED-телевизоры, как правило, ярче, и последние также отображают более широкую цветовую палитру для HDR-контента. Наконец, использование OLED-телевизоров сопряжено с риском перманентного выгорания, чего не случится с LED/QLED, поэтому, если вы собираетесь часто смотреть изображение со статичными элементами, лучше не делать выбор в пользу OLED-телевизоров.
В микроэлектронике наметился заметный перекос или, если угодно, тренд в сторону различных гибких решений, не требующих подложек, выполненных из стекла или кремния (например, гибкая электроника на основе поликремния). Вот и дисплеи не стали исключением, даже такие экзотические, как дисплеи на квантовых точках.
Итак, что же это за чудный объект такой, квантовая точка? Если мы возьмём кусочек полупроводника (кремния или сульфида кадмия, например) и начнём его дробить в темноте под фиолетовой лампой, то в какой-то момент мы увидим люминесценцию. При этом, чем меньше будет размер частиц полупроводника или квантовой точки, тем короче длину волны люминесценции мы сможем наблюдать (сдвиг в синюю область спектра). Объясняется сие явление увеличением ширины запрещённой зоны полупроводника с уменьшением размера наночастицы. Аналогичное явление будет наблюдаться, если мы подключим квантовую точку к батарейке, и называется оно электролюминесценция. Подсветка Ваших часов скорее всего работает на данном эффекте.
Запрещённая зона полупроводника или диаметр наночастицы и цвет раствора наночастиц ядро-оболочка, а также спектр материалов для изготовления квантовых точек с заданными оптическими свойствами. Источник
Таким образом, чтобы получить красный, зелёный или синий цвета нам нет необходимости разрабатывать новые материалы и технологии их нанесения, как, например, было с OLED-дисплеями. Вместо этого, мы можем синтезировать 3 разных раствора и просто смешать их, чтобы получить заданный цвет или же использовать по отдельности для создания пикселей дисплея. Соответственно, учёные с самого открытия квантовых точек на заре 90-х годов стали задумываться об использовании их в дисплеях, особенно, после удачного внедрения LCD матриц.
Однако осуществить задуманное оказалось не так просто, и вплоть до начала нулевых реального прототипа работающих пикселей или целого дисплея попросту не существовало. Буквально пару лет назад в 2011 году компания Samsung, заинтересовавшись новыми типами дисплеев, провела ряд изысканий, что позволило создать полноценный QLED (quantum dots light emitting diode) дисплей.
В свежей работе, опубликованной в журнале ACSNano, группа учёных из Сингапура и Турции представила концепцию очень гибкого дисплея на квантовых точках, который – кто знает – может быть, через пару лет будет анонсирован вместе с новым Samsung 7, например.
Основные проблемы создания таких дисплеев: ограниченный круг подходящих материалов и плохая механическая устойчивость к перегибам и скручиванию. Однако, использование полиимида, каптона, позволяет решить часть проблем, оптимизировать процесс и получить на выходе довольно большие (квадратные миллиметры) QLED с яркостью 20 000 кд/м 2 , что на сегодняшний день является рекордом в области гибких диодов на квантовых точках.
(a) Схема разработанного QLED (слои сверху вниз: полимерная плёнка из Каптона/Al/ZnO наночастицы/CdSe-CdS-ZnS квантовые точки/полимер TCTA/MoO3/Ag), (b) AFM-изображение полученной плёнки, (с) диаграмма электронных уровней и (d) работающий QLED
Механические свойства полученного устройства настолько хороши, что его можно использовать как стикер, приклеивая и отклеивая по нескольку раз, а также изгибая во всевозможных направлениях (яркость в относительных единицах падает не значительно, не более 5%). Что касается оптических характеристик, то изготовленные диоды выдержали тест, продемонстрировав максимальную яркость в 20 000 кд/м 2 при внешней квантовой эффективности в 4%.
(a) Нормализованные спектры электролюминесценции для изготовленных диодов, (b) охват спектра RGB в CIE координатах (для сравнения приведён аналогичный охват для стандарта HDTV), (с) яркость и (d) внешний квантовый выход диодов
И в заключение для примера приведу демонстрацию работы диодов в реальных, так сказать, полевых условиях:
Демонстрация работы QLED на плоских (a-d) и изогнутых поверхностях (e-f)
PS: LeoMat подсказал, что Apple подало 3 патента на QLED дисплеи в самом конце 2013 года.
Доброе время суток, Хабражители! Я думаю многие заметили, что все чаще и чаще стала появляться реклама о дисплеях основанных на технологии квантовых точек, так называемые QD – LED (QLED) дисплеи и несмотря на то, что на данный момент это всего лишь маркетинг. Аналогично LED TV и Retina это технология создания дисплеев LCD, использующая в качестве подсветки светодиоды на основе квантовых точек.
Ваш покорный слуга решил все же разобраться что такое квантовые точки и с чем их едят.
Сохранение изображения
Иногда на экранах у OLED могут сохраняться статичные части изображения, но они задерживаются в течение довольно короткого периода времени и затем пропадают. Как вы можете видеть на картинке, если мы оставим изображение на экране Sony A8H OLED неизменным в течение 10 минут, то от него может остаться слабый почти призрачный след. Этот эффект наиболее заметен при однородном цвете изображения, в основном на сером фоне, и через несколько минут след полностью исчезает.
Сохранение изображения будет для вас проблемой, если вы планируете использовать ваш телевизор в качестве монитора. Поскольку в таком случае на экране будет находиться большое количество статичных элементов, след от них может быть заметен, когда вы переключитесь на, например, просмотр телепередачи.
Эффект сохранения изображения различается на разных устройствах даже одной и той же модели, поэтому у вашего конкретного телевизора могут быть свои особенности. LED телевизоры тоже полностью не защищены от этого, хотя у большинства устройств вы не найдете этой проблемы. Поэтому, если вас волнует сохранение изображения на экране, безопаснее будет выбрать LED или QLED-телевизор вместо OLED.
Победитель: LED/QLED
Вместо введения
Квантовая точка — фрагмент проводника или полупроводника, носители заряда (электроны или дырки) которого ограничены в пространстве по всем трём измерениям. Размер квантовой точки должен быть настолько мал, чтобы квантовые эффекты были существенными. Это достигается, если кинетическая энергия электрона заметно больше всех других энергетических масштабов: в первую очередь больше температуры, выраженной в энергетических единицах. Квантовые точки были впервые синтезированы в начале 1980-х годов Алексеем Екимовым в стеклянной матрице и Луи Е. Брусом в коллоидных растворах. Термин «квантовая точка» был предложен Марком Ридом.
Энергетический спектр квантовой точки дискретен, а расстояние между стационарными уровнями энергии носителя заряда зависит от размера самой квантовой точки как — ħ/(2md^2 ), где:
- ħ — приведённая постоянная Планка;
- d — характерный размер точки;
- m — эффективная масса электрона на точке
Например, при переходе электрона на энергетический уровень ниже, испускается фотон; так как можно регулировать размер квантовой точки, то можно и изменять энергию испускаемого фотона, а значит, изменять цвет испускаемого квантовой точкой света.
Уровень черного
Если рассматривать эти телевизоры с точки зрения контрастности изображения и однородности черного цвета, то QLED и LED будут схожи, так как они используют одну и ту же технологию и подсветку. В большинстве таких телевизоров установлены VA-матрицы, которые, как известно, обеспечивают высокую контрастность, глубокий черный цвет, а во многих моделях высокого класса есть функция локального затемнения, которая значительно улучшает уровень черного. У некоторых телевизоров есть проблемы с однородностью экрана - вокруг ярких объектов заметен блуминг. Но эти проблемы встречаются не у всех устройств. Функция локального затемнения помогает уменьшить блуминг.
Существуют разные типы матриц: IPS и VA. Подавляющее большинство LED и QLED телевизоров имеют VA-матрицы, а IPS обычно встречаются в моделях от LG. Матрицы типа VA отвечают за отличную контрастность. У IPS в этом плане все довольно плохо, и черные цвета выглядят серыми. Поэтому у большинства телевизоров установлены матрицы VA, так как от контрастности во многом зависит общее качество изображения.
OLED-телевизоры имеют идеальный уровень черного за счет того, что в них индивидуально включается и выключается каждый отдельный пиксель. Во время просмотра фильма вы можете заметить по краям черные полосы - в этих частях экрана пиксели полностью выключены, поэтому вы можете сосредоточиться непосредственно на изображении. Кроме того, у OLED-телевизоров нет блуминга вокруг ярких объектов на экране.
Как вы можете увидеть на картинках, у Samsung и Sony заметен блуминг, но в целом их экраны хорошо передают черный цвет. Эти снимки был сделаны с включенным локальным затемнением, потому что без него контрастность будет ниже. У LG черный цвет просто идеален - единственное, что светится на экране - это крест в центре.
Победитель: OLED
Конструкция квантовых точек
Обычно квантовой точкой является кристалл полупроводника, в котором реализуются квантовые эффекты. Электрон в таком кристалле чувствует себя как в трех мерной потенциальной яме и имеет много стационарных уровней энергии. Соответственно при переходе с одного уровня на другой квантовой точкой может излучать фотон. При всем при этом переходами легко управлять меняя размеры кристалла. Возможно также перекинуть электрон на высокий энергетический уровень и получать излучение от перехода между более низколежащими уровнями и как следствия получаем люминесценцию. Собственно, именно наблюдение данного явления и послужило первым наблюдением квантовых точек.
Конструкция квантовых точек
Обычно квантовой точкой является кристалл полупроводника, в котором реализуются квантовые эффекты. Электрон в таком кристалле чувствует себя как в трех мерной потенциальной яме и имеет много стационарных уровней энергии. Соответственно при переходе с одного уровня на другой квантовой точкой может излучать фотон. При всем при этом переходами легко управлять меняя размеры кристалла. Возможно также перекинуть электрон на высокий энергетический уровень и получать излучение от перехода между более низколежащими уровнями и как следствия получаем люминесценцию. Собственно, именно наблюдение данного явления и послужило первым наблюдением квантовых точек.
Вместо введения
Квантовая точка — фрагмент проводника или полупроводника, носители заряда (электроны или дырки) которого ограничены в пространстве по всем трём измерениям. Размер квантовой точки должен быть настолько мал, чтобы квантовые эффекты были существенными. Это достигается, если кинетическая энергия электрона заметно больше всех других энергетических масштабов: в первую очередь больше температуры, выраженной в энергетических единицах. Квантовые точки были впервые синтезированы в начале 1980-х годов Алексеем Екимовым в стеклянной матрице и Луи Е. Брусом в коллоидных растворах. Термин «квантовая точка» был предложен Марком Ридом.
Энергетический спектр квантовой точки дискретен, а расстояние между стационарными уровнями энергии носителя заряда зависит от размера самой квантовой точки как — ħ/(2md^2 ), где:
- ħ — приведённая постоянная Планка;
- d — характерный размер точки;
- m — эффективная масса электрона на точке
Если же говорить простым языком то квантовая точка — это полупроводник, электрические характеристики которого зависят от его размера и формы.
Например, при переходе электрона на энергетический уровень ниже, испускается фотон; так как можно регулировать размер квантовой точки, то можно и изменять энергию испускаемого фотона, а значит, изменять цвет испускаемого квантовой точкой света.
Причем тут квантовая физика?
Сегодня разработки в области квантовой физики ассоциируются, в основном, с квантовыми компьютерами, в основе работы которых лежит использование принципа квантовой запутанности. Однако экраны телевизоров на квантовых точках прямого отношения к этой технологии не имеют.
Из «квантового» у точек подсветки только то, что при столь миниатюрных размерах частиц полупроводника (нанометры) в них проявляются квантовые эффекты. А механизмы излучения нанокристаллами полупроводника фотонов под воздействием электрического заряда (или света) описываются именно законами квантовой механики.
Зависимо от размера, квантовые точки излучают свет разных цветов, до квантового ограничения © Public Information Display
Зависимо от размера, квантовые точки излучают свет разных цветов, до квантового ограничения © Public Information Display
Этими законами описывается еще много чего в нашем мире (а если в целом – то на микроуровне ими описывается вообще все), но слово то красивое, вызывающее ассоциации с технологиями будущего, а потому удачное для использования в рекламе. Вот и выбрали эту особенность в качестве ключевой для маркетингового именования технологии.
Хотя, с тем же успехом, экраны QLED телевизоров могли бы называться не «дисплеями на квантовых точках», а «дисплеями на нано-кристаллах» или еще как-то. Ведь из квантового у них – только принцип формирования светового излучения, в то время основа матрицы и подсветки вполне подчиняются законам классической механики. И являются эти матрицы не какой-то революцией, а всего лишь следующей ступенькой эволюции давно освоенных ЖК-телевизоров.
Доброе время суток, Хабражители! Я думаю многие заметили, что все чаще и чаще стала появляться реклама о дисплеях основанных на технологии квантовых точек, так называемые QD – LED (QLED) дисплеи и несмотря на то, что на данный момент это всего лишь маркетинг. Аналогично LED TV и Retina это технология создания дисплеев LCD, использующая в качестве подсветки светодиоды на основе квантовых точек.
Ваш покорный слуга решил все же разобраться что такое квантовые точки и с чем их едят.
Чем ЖК хуже?
Основное отличие QLED-дисплея от ЖК состоит в том, что вторые способны охватить только 20-30% цветового диапазона. Так же в телевизорах QLED отпадает необходимость в использовании слоя с светофильтрами, так как кристаллы при подаче на них напряжения излучают свет всегда с четко определенной длиной волны и как результат с одинаковым цветовым значением.
P.S. Стоит отметь что область применения квантовых точек не ограничивается только LED — мониторами, помимо всего прочего они могут применяться, в полевых транзисторах, фотоэлементах, лазерных диодах, так же проходят исследование возможности применение их в медицине и квантовых вычислениях.
P.P.S. Если же говорить о моем личном мнении, то я считаю, что ближайший десяток лет популярностью пользоваться они не будут, не из-за того, что мало известны, а потому, как цены на данные дисплеи заоблачные, но все же хочется надеяться, что квантовые точки найдут свое применение и в медицине, и буду использоваться не только для увеличения прибыли, но и в благих целях.
Что такое QLED экран и как он устроен
С терминами разобрались – можно переходить к описанию экранов на квантовых точках. Начать стоит с того, что QLED не имеет никакого отношения к OLED . Это принципиально разные технологии экранов. Дисплеи на квантовых точках имеют классическую LCD матрицу (обычно *VA) с LED подсветкой по краю. Это просто новая разновидность жидкокристаллических экранов.
Ключевым отличием от старых матриц (часто называемых сокращенно LED LCD) является способ переноса света от излучающего элемента (подсветки) к пикселям. В обычных ЖК панелях картинка формируется следующим образом:
- Лента светодиодов по краю экрана светится чистым белым цветом. Ее яркость зависит от настроек и остается неизменной в процессе работы.
- Через специальный рассеивающий слой, расположенный за матрицей жидких кристаллов, белый свет от ленты передается на них (кристаллы).
- Каждый пиксель состоит из трех скоплений кристаллов субпикселей, имеющих свои светофильтры: красный, синий и зеленый. Проходя через жидкие кристаллы и фильтры, расположенные поверх них, белый свет приобретает цвет, заданный фильтром (на выходе красного – красный, и т.д.).
- TFT-транзистор управляет подачей напряжения на кристаллы. Чем оно выше – тем больше света пропускает субпиксель. За счет комбинации яркостей красного, синего и зеленого кристаллов достигается конечный цвет пикселя. Обычно возможны до 16,7 млн комбинаций яркостей: от черного (напряжения нет, все три субпикселя не пропускают свет) до чисто белого (напряжение максимальное, все три субпикселя пропускают весь поступающий на них свет).
В панелях QLED инженеры изменили способ передачи света от диодов, расположенных по краю экрана, к пиксельной сетке. В составе таких дисплеев появился «посредник» в виде слоя квантовых точек. Эти экраны работают по следующему алгоритму:
- Лента светодиодов по краю матрицы излучает свет, обычно он синий. Как и у обычных LCD экранов, яркость задается настройками и не меняется в ходе работы.
- Слой рассеивателя подает свет от диодов на прослойку квантовых точек. Они возбуждаются и начинают издавать люминесцентное свечение вне зависимости от оттенка подаваемого света: достаточно просто потока фотонов. Цвет точки зависит от того, какой размер и состав она имеет (см. выше). То есть, даже если подсветить 2-нанометровые частицы бирюзовым или фиолетовым – они будут светиться синим.
- Свет от точек поступает на кристаллы, положением которых управляет транзистор. Чем большее напряжение он подает – тем ярче светится субпиксель.
- Субпиксели оснащаются светофильтрами, красного, синего и зеленого цвета. Комбинация из трех разноцветных субпикселей, формирует конечный цвет пикселя за счет комбинации яркостей трех субпикселей.
Как можно заметить, ключевое изменение всего одно. В обычной матрице LCD телевизора окончательный цвет субпикселя формируется уже после того, как свет пройдет через рассеиватель, жидкий кристалл и фильтр (до этого момента он белый). В QLED цвет задается только после рассеивателя, слоем квантовых точек. На кристалл поступают волны синего, красного и зеленого цветов, отделяемые фильтрами.
Слои экрана QLED (снизу вверх): подсветка, квантовые точки, поляризатор, TFT транзисторы, жидкие кристаллы, светофильтры, поляризатор © DSCC
Слои экрана QLED (снизу вверх): подсветка, квантовые точки, поляризатор, TFT транзисторы, жидкие кристаллы, светофильтры, поляризатор © DSCC
Изменив порядок формирования цвета пикселя, разработчикам QLED удалось добиться повышения КПД подсветки.
Во-первых, с квантовыми точками снижаются требования к качеству ее цветопередачи. Это значит, что можно использовать более долгоживущие и энергоэффективные светодиоды, пусть и с ухудшением некоторых их параметров (оно теперь не играет роли). Главное, чтобы было ярко.
Во-вторых, использование светообразующих точек прямо под кристаллами (после рассеивателя) увеличивает яркость свечения, так как потери яркости на светодиодах подсветки (которые в обычном LCD для образования белого покрываются люминофором, не нужным для QLED) и рассеивателе снижаются. В итоге яркость экрана увеличивается, цветовой охват расширяется, а потребление энергии остается прежним, или даже снижается.
Кроме того, возможно создание экранов без пассивных светофильтров. В них массивы квантовых точек будут располагаться поверх ЖК-слоя, следовательно, потерь света станет еще меньше.
QLED экран без светофильтров, слои (снизу вверх): синяя подсветка, поляризатор, TFT транзисторы, жидкие кристаллы, поляризатор, массивы квантовых точек разных цветов © DSCC
QLED экран без светофильтров, слои (снизу вверх): синяя подсветка, поляризатор, TFT транзисторы, жидкие кристаллы, поляризатор, массивы квантовых точек разных цветов © DSCC
Минусами QLED телевизоров являются склонность к выгоранию квантовых точек (пусть и гораздо меньшая, чем у OLED), а также (пока что) сравнительно высокая цена. Однако освоение технологии должно сделать такие ТВ гораздо доступнее, а эффект выгорания выражен слабо, ресурс матрицы может оказаться больше срока эксплуатации устройства.
Чем ЖК хуже?
Основное отличие QLED-дисплея от ЖК состоит в том, что вторые способны охватить только 20-30% цветового диапазона. Так же в телевизорах QLED отпадает необходимость в использовании слоя с светофильтрами, так как кристаллы при подаче на них напряжения излучают свет всегда с четко определенной длиной волны и как результат с одинаковым цветовым значением.
P.S. Стоит отметь что область применения квантовых точек не ограничивается только LED — мониторами, помимо всего прочего они могут применяться, в полевых транзисторах, фотоэлементах, лазерных диодах, так же проходят исследование возможности применение их в медицине и квантовых вычислениях.
P.P.S. Если же говорить о моем личном мнении, то я считаю, что ближайший десяток лет популярностью пользоваться они не будут, не из-за того, что мало известны, а потому, как цены на данные дисплеи заоблачные, но все же хочется надеяться, что квантовые точки найдут свое применение и в медицине, и буду использоваться не только для увеличения прибыли, но и в благих целях.
QLED – относительно новое слово на рынке экранных технологий. Компания Samsung активно продвигает телевизоры с дисплеями на квантовых точках, позиционируя их как революционное решение. Однако многие не знают, что же это такое, некоторые даже путают QLED с OLED из-за похожести этих аббревиатур.
Квантовые точки – это новая технология подсветки экрана, в основе которой лежит использование миниатюрных (несколько нанометров) частиц полупроводников, способных излучать свет под воздействием потока электронов или фотонов. Цвет свечения этих частиц определяется их размером и химическим составом полупроводника. Для изготовления точек используются соединения марганца, цинка, кадмия, а их габариты составляют от 2 (синие) до 6-8 (красные) нанометров.
Чтобы разобраться, что такое QLED-телевизоры и чем они особенны, стоит внести небольшую ясность в термины, во избежание путаницы. Поэтому для начала – небольшой глоссарий.
- LCD – экран, в котором активным элементом выступают жидкие кристаллы (ЖК). Они оснащаются тремя разноцветными (красными, синими и зелеными) светофильтрами на каждый пиксель, и пропускают свет в зависимости от поданного напряжения (0 вольт – не пропускают совсем, максимум – пропускают с максимальной яркостью). Сами ЖК светиться не умеют, свет на них подается от установленной по краю экрана подсветки через рассеивающую пленку. LCD-экраны бывают разных типов: TN, IPS, SVA, PVA. В телевизорах наиболее распространены панели *VA.
- LED – просто светодиод. В случае с экранами под этим термином подразумевают LCD матрицу, для подсветки которой используются ленты светодиодов (в отличие от популярных в прошлом трубчатых люминесцентных ламп CCFL). Практически все современные ЖК-телевизоры используют LED-подсветку, модели с CCFL сейчас почти не выпускаются.
- OLED – экран на органических светодиодах. Активным элементом такого дисплея являются миниатюрные (десятки или сотни микрометров) светодиоды на основе органических соединений. В таких матрицах светятся сами пиксели, состоящие из трех диодов синего, красного и зеленого цвета, подсветка по периметру им не нужна. Управление OLED матрицей тоже осуществляется по напряжению, подаваемому на TFT-транзистор субпикселя (чем выше – тем ярче). AMOLED, P-OLED, SuperAMOLED – это разновидности одной технологии.
- TFT – тонкопленочный транзистор. Активный элемент, используемый для управления субпикселем. Все современные телевизоры (не важно, OLED, LCD или QLED) используют TFT для регулировки напряжения на пикселях и, как следствие, их яркости и цвета.
Яркость
Передача изображения в LED иQLED основана на использовании подсветки панели, и, таким образом, оба этих вида имеют одни и те же сильные и слабые стороны. У LED иQLED яркость экрана сильно различается в зависимости от модели телевизора, например, наш тестовый Samsung гораздо ярче, чем Sony X900H. Флагманские модели, такие как Samsung Q90T или Sony X950H, как правило, наиболее яркие в сравнении с более низкими по классу.
Самое очевидное, что можно заметить, - это то, что телевизоры LED/QLED значительно ярче OLED. Однако, они не могут поддерживать одинаковую пиковую яркость в разных видах контента, особенно когда весь экран освещен. LED/QLED могут делать точечно небольшие объекты на экране очень яркими, но если весь кадр должен быть по задумке быть таким, то общая яркость в таком случае значительно понижается. На OLED эта особенность тоже есть, особенно при воспроизведении HDR-контента. У них имеется довольно агрессивный автоматический ограничитель яркости (ABL), который создает лимит, поэтому, если вы планируете смотреть много контента в HDR, готовьтесь к тому, что блики не будут выделяться так же сильно, как на QLED и LED-телевизорах.
Победитель: LED/QLED
Угол обзора
Угол обзора Sony X900H
Размытие цвета: 23°
Изменение цвета: 25°
Потеря яркости: 34°
Повышение уровня черного: 16°
Изменение палитры: 24°
Угол обзора Samsung Q90/Q90T QLED
Размытие цвета: 38°
Изменение цвета: 50°
Потеря яркости: 45°
Повышение уровня черного: 70°
Изменение палитры: 22°
Угол обзора LG GX OLED
Размытие цвета: 48°
Изменение цвета: 34°
Потеря яркости: 69°
Повышение уровня черного: 70°
Изменение палитры: 70°
На экранах OLED пиксели излучают свет во всех направлениях, что позволяет добиться очень широкого угла обзора. Это означает, что изображение остается точным даже если вы будете смотреть на экран сбоку, поэтому, если у вас широкий диван или вы любите собраться перед телевизором большой компаний, то OLED для вас - идеальный выбор.
Телевизоры LED/QLED с VA-матрицей обычно имеют узкий угол обзора, поэтому если вы сместитесь от центра экрана, изображение уже станет неточным. При использовании IPS-матриц угол обзора становиться шире, но не многие производители используют этот тип матриц из-за низкой контрастности получаемого изображения. Производители также начали внедрять новые технологии в VA-матрицы для улучшения угла обзора - как вы можете видеть выше, у Samsung более широкий угол обзора, чем у Sony, благодаря слою Ultra Viewing Angle, хотя тип матрицы на обоих устройствах одинаковый. Но, как бы ни было, в этом плане ни QLED, ни LED и близко не конкуренты OLED-телевизорам.
Победитель: OLED
Что нас ждет в будущем?
Интересно, как долго OLED-телевизоры будут оставаться такими популярными, учитывая их риск необратимого выгорания? Они, несомненно, обладают лучшим качеством изображения по сравнению с QLED и LED и обладают непревзойденной контрастностью, но поскольку эта технология относительно новая, мы не знаем, как проявят себя OLED в эксплуатации в долгосрочной перспективе.
Существуют две новые технологии, которые могут составить конкуренцию OLED за счет повышения качества изображения и отсутствия риска выгорания. Mini LED-устройства были впервые представлен в 2019 году в моделях TCL 8 Series 2019/Q825 QLED, и, похоже, они начнут набирать популярность в 2021 году. Samsung расширяет линейку QLED, включая в нее Mini LED, основанную на наличии широкой цветовой палитры, характерной для технологии квантовых точек, и улучшенного качества изображения, производимого Mini LED. Mini LED похожи на большинство современных светодиодных телевизоров с ЖК-экранами, но их пиксели меньше, что обеспечивает лучшее локальное затемнение, контрастность и яркость.
Другая, совершенно отличающаяся от перечисленных технология, называется Micro LED. Здесь уже не используется ЖК-панель, а вместо этого в таких устройствах находятся еще более мелкие пиксели, и, как и в OLED-телевизорах, они имеют индивидуальную подсветку, создавая за счет этого идеальный черный цвет и не имея риска выгорания. Однако пока эта технология недоступна для широкого потребителя. Samsung анонсировала модели с диагональю 99 и 110 дюймов только в 2021 году, и они предназначены для коммерческого использования. Micro LED телевизоры в настоящее время очень дороги, но в ближайшие несколько лет мы ожидаем, что они станут более доступными для рядового покупателя.
Типы квантовых точек
Различают два типа:
- эпитаксиальные квантовые точки;
- коллоидные квантовые точки.
Выгорание
В отличие от временного сохранения изображения, о котором мы только что говорили, выгорание — это необратимая ситуация. Это проблема распространена у OLED-телевизоров, на которых в течение большого промежутка времени отображаются статичные элементы, например, если он используется в качестве монитора или на нем постоянно транслируются новостные каналы. Однако мы не думаем, что большое количество владельцев OLED-телевизоров столкнутся с такой проблемой, так как люди в основном смотрят разнообразный контент. К тому же производители ввели функции, помогающие снизить риск выгорания, такие как "Сдвиг экрана" и "Обновление экрана". Телевизоры LED и QLED невосприимчивы к выгоранию, поэтому вы можете легко использовать их в качестве мониторов и не беспокоиться о повреждении экрана.
Победитель: LED/QLED
Размытие при движении
На картинках видно, что на экранах разных моделей движущиеся изображения выглядя по-разному. И главная причина этого — это время отклика. ЖК-экранам требуется определенное время для переключения с одного цвета на другой, и некоторые устройства работают быстрее, чем другие. Задержка в изменения состояния пикселя приводит к тому, за движущимся объектом на изображении появляется след. Некоторые модели телевизоров в этом плане могут быть хуже других, а когда время отклика особенно высокое, изображение может превратиться в размытый беспорядок.
Поскольку QLED и LED используют одну технологию, по времени отклика и размытия изображения при движении между ними нет никакой разницы. У OLED каждый пиксель может индивидуально включаться и выключаться, что обеспечивает почти мгновенный отклик. Это позволяет добиться чрезвычайно плавной передачи движения практически без размытия. Однако при низкой частоте кадров при такой быстром отклике каждый кадр задерживается на экране дольше, что иногда приводит к подергиванию изображения. Эта проблема будет особенно заметна при просмотре фильмов.
Победитель: OLED
Теперь о дисплеях
История полноценных дисплеев началась в феврале 2011 года, когда Samsung Electronics представили разработки полноцветного дисплея на основе квантовых точек QLED. Это был 4-х дюймовый дисплей управляемый активной матрицей, т.е. каждый цветной пиксель с квантовой точкой может включаться и выключаться тонкоплёночным транзистором.
Для создания прототипа на кремневую плату наносят слой раствора квантовых точек и напыляется растворитель. После чего в слой квантовых точек 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, зелёный или синий субпиксель. Соответственно эти цвета используются с разной интенсивностью для получения как можно большего количества оттенков.
Следующим шагом в развитии стала публикация статьи ученными из Индийского Института Науки в Бангалоре. Где было описаны квантовые точки которые люминесцируют не только оранжевым цветом, но и в диапазоне от темно-зеленого до красного.
Типы квантовых точек
Различают два типа:
- эпитаксиальные квантовые точки;
- коллоидные квантовые точки.
По сути они названы так по методам их получения. Подробно говорить о них не буду в силу большого количества химических терминов (гугл в помощь) . Добавлю только, что при помощи коллоидного синтеза можно получать нанокристаллы, покрытые слоем адсорбированных поверхностно-активных молекул. Таким образом, они растворимы в органических растворителях, после модификации — также в полярных растворителях.
Цена и доступность
Раньше OLED-телевизоры были намного дороже, чем LED. Однако в течение последних нескольких лет цены значительно снизились, и сейчас уже стали гораздо более доступны потребителям. Тем не менее, можно найти много отличных телевизоров QLED по более приятным ценам, например, модели от бюджетных компаний, таких как Hisense и TCL. Многие телевизоры высокого класса используют технологию квантовых точек, только самые бюджетные устройства сейчас выпускаются без нее, и такие модели можно приобрести за очень низкую цену.
Что же касается доступности, то на данный момент только несколько компаний производят OLED-телевизоры. Большинство из них выпускает LG, и обычно они доступны только в больших размерах. Линейка телевизоров LG начинает пополняться и устройствами начального уровня, но, поскольку качество изображения у всех OLED практически одинаковое, единственными различиями между моделями будут являться их функции. Телевизоры с квантовыми точками выпускают многие крупные производители, за исключением Sony, а LED модели можно найти у любого бренда.
Победитель: QLED
Читайте также: