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.

Квантовые точки и зачем их ставят

• Квантовые технологии ,
• Мониторы и ТВ

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.

Вместо введения

Энергетический спектр квантовой точки дискретен, а расстояние между стационарными уровнями энергии носителя заряда зависит от размера самой квантовой точки как - ħ/(2md^2), где:

1. ħ - приведённая постоянная Планка;
2. d - характерный размер точки;
3. m - эффективная масса электрона на точке

Типы квантовых точек

• эпитаксиальные квантовые точки;
• коллоидные квантовые точки.

Конструкция квантовых точек

Теперь о дисплеях

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.

Чем ЖК хуже?

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.

Теги:

• QLED
• LED
• Quantum display

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.

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.

На этой неделе компания Samsung представила несколько игровых мониторов, матрицы которых выполнены по технологии квантовых точек (QLED). Чем эта технология отличается от других и стоит ли покупать такие мониторы?

Samsung будет выпускать изогнутые мониторы модели CH711 с экраном 27 и 31,5 дюйма, оба с разрешением 2560×1440 пикселей, 178-градусным углом обзора и 125-процентным охватом спектра sRGB. Для Samsung это не первые мониторы с квантовыми точками, хотя компания до сих пор в основном использует в своих мониторах и телевизорах технологии PLS (аналог IPS) и OLED. Первые мониторы Samsung с квантовыми точками были представлены в сентябре 2016 года на выставке IFA в Берлине, а модель CH711 будет продемонстрирована в начале января 2017 года на CES в Лас-Вегасе.

Стоимость мониторов с QLED-матрицами довольно высокая: CFG70 с 27-дюймовым экраном стоит 450 долларов, а CF791 с 34-дюймовым экраном - 1000 долларов.

По словам Samsung, экраны на квантовых точках лишены недостатков матриц, созданных на основе других технологий, хотя и не обладают таким глубоким чёрным цветом, как OLED-мониторы.

Технологию QLED следует считать разновидностью LCD, поскольку в ней тоже используется светодиодная подсветка, хотя диоды созданы на основе квантовых точек. До сих пор ни одному производителю не удалось создать матрицу, которая состояла бы только из квантовых точек и не содержала светодиоды, однако такие экраны могут появиться в будущем.

Квантовые точки - это полупроводниковые нанокристаллы, которые светятся, когда подвергаются воздействию тока. Они излучают различные цвета в зависимости от их размера и материала, из которого они изготовлены. По словам исследователей, дисплеи могут потреблять в пять раз меньше энергии в сравнении с обычными ЖК-дисплеями, а также обладают более продолжительным сроком службы по сравнению с OLED-дисплеями. Стоимость производства QLED-матриц может быть вдвое ниже стоимости изготовления ЖК- и OLED-дисплеев.

Идея использования квантовых точек в качестве источника света впервые была предложена в 1990-х годах, однако первый прототип QLED-экрана был создан компанией Samsung лишь в 2011 году. Ещё несколько лет назад считалось, что дисплеи на основе этой технологии неоправданно сложны в производстве, поскольку требуют опасного для людей кадмия. Сейчас эта проблема решена - опасными процессами занимаются химические компании.

Сейчас производством мониторов на квантовых точках занимается преимущественно Samsung, однако первый коммерчески доступный дисплей на основе этой технологии был выпущен гонконгской компанией TPV Technology под брендом Philips - модель 276E6ADS с 27-дюймовой FullHD-панелью. Ажиотажа вокруг технологии QLED не наблюдается. По всей видимости, она мало кого интересует и вряд ли можно считать её перспективной.