Телевизор на квантовых точках - описание SUHD технологии, преимущества и недостатки, лучшие модели с ценами. Телевизоры на квантовых точках — в чем преимущества Время наработки квантовых точек в мониторах телевизорах

Кирилл Сысоев

Мозолистые руки не знают скуки!

Содержание

Мировые производители хотят сделать свою продукцию максимально привлекательной для пользователей, поэтому постоянно занимаются внедрением новых технологий. Телевизоров это тоже коснулось – ультрасовременные модели создают такую реалистичную картинку, что возникает ощущение, словно действие происходит не на экране, а рядом с вами. Миллиарды чистых цветов, насыщенные краски, супертонкий дисплей – это о телевизорах последнего поколения.

Что такое квантовые точки

Аббревиатура QLED (Quantum dot LED) – это обозначение технологии, с помощью которой созданы телевизоры на квантовых точках. Последние представляют собой нанокристаллы полупроводников. Их диаметр достигает 2-6 нанометров. Для сравнения: толщина человеческого волоса равняется 60-80 тыс. нанометров. Особенность квантовых точек – они светятся разным цветом в зависимости от размера. Как и атом, нанокристалл может производить свет с определенной длиной волны.

Большие квантовые точки излучают длинные волны красного цвета. Самые маленькие частицы выдают короткие синие волны. Эта способность нанокристаллов привлекла внимание ученых. Свечение происходит за счет явления люминесценции, т.е. частицы необходимо возбудить дополнительным светом или электрическим током. Эксперименты с квантовыми точками начались около 30 лет назад, но завершенный результат в виде реализованной SUHD технологии представила компания Самсунг в 2015 году.

Дисплей на квантовых точках

Матрица телевизоров QLED состоит из нескольких слоев: подложки, LED-подсветки, квантовых частиц, жидких кристаллов. Слой светофильтров, который используется в обычных LED-матрицах, исключается за ненадобностью, ведь нанокристаллы сами продуцируют нужный цвет. Квантовые частицы поглощают свет синих диодов и переизлучают его с четко определенной длиной волны. Это свойство позволяет получать более чистые базовые цвета: синий, зеленый, красный.

Преимущества и недостатки квантовых телевизоров

Технология квантовых точек не стала колоссальным прорывом в мире науки, она является отличной доработкой технологии LED. Корейской компании Самсунг удалось создать высококачественный продукт. Устройства имеют такие преимущества:

• Увеличенная цветовая гамма. В арсенале телевизоров QLED больше миллиарда цветов, а в обычных LED-дисплеях – немногим больше 16 миллионов.
• Квантовые частицы способны воспроизводить 100% объема цвета. Это подтвердили специалисты немецкого научно-технического объединения Verband Deutscher Elektrotechniker. При формировании изображения в структуру цвета вносится минимальное искажение.
• Пиковая яркость достигает 1500-2000 нит. Показатель открывает возможность использования технологий HDR 10 и Dolby Vision. Такой показатель отчасти достигается путем снижения отражательной способности экрана. Дисплей имеет лучшую цветопередачу, равномерно рассеивает свет.
• Цвета не искажаются при взгляде на экран под любым углом обзора.
• У квантовых телевизоров Samsung великолепный дизайн. Устройство стало тоньше и легче, имеет очень узкие рамки.
• Модели QLED потребляют 140-195 Вт/час. Это немного, энергопотребление плазменного телевизора – 300-500 Вт/час, а ЖК-экрана с большой диагональю – 200-250 Вт/час.

Недостатки у хваленых квантовых телевизоров тоже имеются. Их немного, но для любителей идеального изображения они являются существенными:

• Не самая лучшая контрастность. В модели используются VA-панели, но нет локальных функций затемнения. Из-за этого возможность управления уровнем черного меньше, чем у телевизоров LED LCD и OLED.
• Необходимость LED-подсветки. Технология Quantum dot еще совершенствуется, и пока что существующим квантовым моделям необходимы светодиодные лампы.
• Высокая стоимость. Цена телевизоров QLED стартует от 120 000 рублей, а модели 2019 года стоят около 330 000 р.

Производство

Технология QLED начала активно разрабатываться в 2004 году. Ученые основали исследовательскую лабораторию QD Vision, вскоре к их штату подключись компании LG Electronics и Samsung. В 2011 году специалисты фирмы Самсунг создали прототип цветного экрана на квантовых частицах, но в серийное производство он не пошел. В 2013 году компания SONY представила флагманский квантовый телевизор KD-65X9000A. В основе модели лежит подсветка Triluminos: в ней применяются синие диоды, а желтые люминофоры отсутствуют.

На выставке CES 2015 было представлено немало разработок. Это модель SUHDTV от Samsung, Ultra HD от LG, QD Vision от китайской компании TCL, ULTRA LED от Hinsense. Самые популярные квантовые телевизоры у компании Самсунг, в 2019 году она представила несколько усовершенствованных новинок в линейке SUHD. Самая доступная модель:

• Название: Samsung 49″ Q7F 4K Smart QLED TV (QE49Q7FAMUXRU).
• Цена: 119 900 р.
• Характеристики: плоский экран с разрешением 3840х2160, показатель качества изображения 3100. Технологии HDR 1500, Ultra Black (устранение бликов от источников внешнего освещения), мощный процессор Q Engine. Управление универсальным пультом One Remote, функции Smart View, Auto Detection, поддержка Dolby Digital Plus. Потребляемая мощность 160 Вт, пиковое значение яркости 73%.
• Плюсы: красивый безрамочный дизайн, естественное изображение, насыщенные цвета, четкая картинка, качественный звук, простое управление.
• Минусы: неудобный блок подключения, нет функции улучшения контрастности изображения.

Если есть возможность купить телевизор на квантовых точках подороже, обратите внимание на линейку Samsung Q9F. Представленную ниже модель признали лучшей среди телевизоров с функцией HDR, она заняла первое место в трех номинациях: REFERENZ, INNOVATION, HIGHLIGHT 2019. Основные функции такие же, как и у предыдущего устройства, но усовершенствованные:

• Название: Samsung 88" Q9F 4K Smart QLED TV (QE88Q9FAMUXRU).
• Цена: 1 499 990 р.
• Характеристики: технология HDR 2000, широчайшие углы обзора, материал корпуса – металл, показатель качества изображения 3400, есть функция улучшения контрастности, повышения четкости передачи динамических сцен. Потребляемая мощность 395 Вт, пиковое значение яркости 88%.
• Плюсы: тонкий, органично вписывается в любой интерьер, имеет максимальный цветовой диапазон, великолепную контрастность, отличается быстродействием.
• Минусы: дорого.

Чем отличаются QLED и OLED

Это два принципиально разных понятия. OLED (organic light-emitting diode) – технология создания телевизоров на органических светодиодах. Между двумя проводниками помещается органическая пленка на углеродной основе. Проводники излучают электрический ток, который улавливают светодиоды, и начинают светиться. Каждый пиксель испускает волну определенного цвета, и стоящие рядом пиксели никак не влияют друг на друга. Телевизоры OLED серийно производят компании LG, Sony, Panasonic. Сравнительные характеристики технологий:

Критерий		Телевизор на органических светодиодах OLED
Принцип работы	Нанокристиллы светятся определенным цветом, когда на них попадает излучение диодных лам	Органические диоды не требуют источника света, они светятся самостоятельно
Уровень контрастности	Высокий, но неидеальный	Глубокий, яркий черный цвет, идеальный уровень контрастности
Объем цвета	Непревзойденная цветопередача, встроенный мульти-HDR	Отличная цветопередача, но уступает QLED
Время отклика	9,9 мсек – пиксели перемещаются быстро, поэтому изображение получается с меньшим смещением	0,1 мсек – пиксели меняют цвет мгновенно
Угол обзора		Максимальный
Срок службы телевизора	Длительный	2-3 года в режиме умеренного использования (не больше 7000 часов) – пиксели со временем выгорают

Видео

Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!

В последнее время наряду с набирает популярность технология , о которой не так давно мы рассказывали на страницах Mediasat. В этот раз мы хотим познакомить читателей с технологией квантовых точек.

Как пишут журналисты The Conversation UK, корейская компания-производитель электроники LG задала тон всем прочим, объявив еще на январской выставке CES-2015 о грядущем выпуске на рынок телевизоров ультравысокой чёткости (Ultra HD) с дисплеями, при производстве которых использована технология квантовых точек – улучшенный метод производства цветных дисплеев.

Что же такое на самом деле «квантовая точка»?

Принцип действия технологии, ставшей новым значительным шагом в производстве дисплеев после , заключается в пропускании лучей синего света через нано-кристаллы размером от двух до десяти нанометров (нм), которые поглощают свет с одной длиной волны и излучают при этом свет другой, определённой длины волны. Каждая точка, в зависимости от своего размера, излучает свет определённого цвета. Перед блоком подсветки экрана помещается плёнка, состоящая из квантовых точек, имеющих размеры, необходимые для излучения красного и зелёного света. Достижение эффекта свечения при помощи квантовых точек сужает длину волн получаемого таким образом красного и зелёного цвета, что значит уменьшение количества света, задерживаемого LCD-фильтром. А это значит, что мы получаем более чёткую цветопередачу и более яркие цвета.

Кадмиевые квантовые точки дают особенно чистую передачу зелёного цвета. NASA

Своим объявлением компания LG опередила других производителей, желающих завоевать лидерские позиции путём улучшения показателей контрастности, насыщенности и расширения цветовой гаммы (диапазона цветов, которые может воспроизводить дисплей) – то есть, всего того, что может дать использование квантовых точек. Всё это делает подобные дисплеи такими, которые идеально подходят для просмотра контента высокой и ультравысокой чёткости, а также для всех тех, кто работает в области графического дизайна, производства фото и видео.

Переход к новому уровню качества телевещания

Переход к Ultra HD телевидению означает не только увеличение числа пикселей и производство экранов более высокого разрешения. Производители и вещатели желают обеспечить создание среды, в которой видео- и фотоизображения, доставляемые зрителю, должны иметь максимально высокий динамический диапазон при сохранении экономической рентабельности для производителя.

И это не что-то из серии «далёкого будущего». На самом деле, новые стандарты – то есть, то, что необходимо для внедрения в жизнь любой новой технологии – уже чётко определены. Стандарт ITU-rec 2020 для телевидения ультравысокой чёткости предусматривает трансляцию телепрограмм на скорости до 120 кадров в секунду, с более высоким битрейтом, а также с расширенной цветовой гаммой и улученной контрастностью.

В настоящее время контент, известный как «программы в стандарте высокой чёткости», транслируется в разрешении 1920 x 1080 пикселей, с определённой частотой кадров, диапазоном цветов и контрастностью, позволяющей воспроизводить его без проблем на любых совместимых дисплеях. Однако как вещательная, так и киноиндустрия уже способны производить материал, который по своему качеству выходит за рамки утвержденного стандарта. Проблема теперь заключается в отсутствии на рынке должного количества устройств, которые могли бы отображать видеоматериал в столь высоком качестве – а стало быть, нет особого смысла производить большое количество контента, который особо не на чем смотреть.

Таким образом, использование квантовых точек расширяет возможности дисплеев ультравысокой чёткости, позволяя в будущем передавать зрителям контент с расширенным динамическим диапазоном. Есть и дополнительное преимущество: квантовые точки намного дешевле всех прочих конкурирующих технологий, используемых для производства дисплеев высокого качества – таких как, например OLED, органические светодиоды. На прошлых выставках CES технология была громко представлена, как следующая величайшая технология будущего, однако, похоже, её звезда начала закатываться, не успев толком взойти на небосвод.

В настоящее время квантовые точки используются лишь в сочетании с другими технологиями подсветки, однако вполне возможна разработка методов, позволяющих использовать их в качестве отдельной технологии. В любом случае, с 2015 года и в ближайшем будущем лучшее в мире качество воспроизведения видео- и фотоконтента в режиме высоких разрешений будут связывать с использованием квантовых точек.

В последнее время компании LG, Sony и Samsung выпускают телевизоры на квантовых точках и полностью отвлекают внимание и ресурсы от разработки -телевизоров.

На выставке CES 2016 компания Samsung показала новые флагманские телевизоры SUHD, в каждом из которых применена технология квантовых точек.

Квантовые точки – технология, которая стимулирует создание телевизоров с высоким динамическим диапазоном () и создание нового стандарта .

Что такое квантовые точки спросите вы? А вот и ответ:

– это невероятно маленькие частицы. Они варьируются от 2 до 10 нанометров в диаметре, что эквивалентно 50 атомам. Вы не можете измерить эти вещи, используя свою школьную линейку. Именно этот небольшой размер придает квантовым точкам уникальные свойства для улучшения этой технологии.

Цветной свет, излучаемый квантовой точкой, непосредственно связан с его размером. Более мелкие точки кажутся синими, более крупные – красными. В жидкокристаллических экранах они применяются как способ устранения необходимости в белых светодиодных подсветках и цветовых фильтрах.

Как объясняет президент DisplayMate «вместо использования существующих белых светодиодов (которые имеют желтый люминофор), которые дают широкий спектр света, но не показывают насыщенные цвета, квантовые точки непосредственно преобразуют свет от светодиодов в насыщенные узкополосные первичные цвета для ЖК-дисплеев ».

Преимущества квантовых точек

Для ЖК-экранов преимущества огромны. Более высокая яркость – одна из причин, по которой производители телевизоров любят квантовые точки, – это то, что они позволяют им выпускать телевизоры с гораздо более высокой яркостью. Это открывает интересные возможности, такие как поддержка для телевизоров высокого динамического диапазона .

Dolby Vision – это стандарт фильмов, который хранит больше информации о цвете и контрасте. В результате получаются изображения более «динамичными» и реалистичными.

Нужно ли Dolby Vision?

• Лучшая цветопередача – еще одно большое преимущество квантовых точек – улучшение цветовой точности. Свет, создаваемый квантовыми точками, настолько тесно связан с их размером, что их можно настроить очень точно, чтобы излучать точный свет.
• Более высокая насыщенность цвета. Одним из преимуществ, которые некоторые называют недостатком является то, что на OLED-экранах и на наблюдается насыщенность цвета. Цвета на экранах OLED просто «трещат» больше из-за огромной цветовой гаммы OLED-экранов. Квантовые точки могут увеличить цветовую гамму на ЖК-экранах на 40-50%.

«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.

4 декабря 2016 в 22:35

Квантовые точки и зачем их ставят

• Мониторы и ТВ ,
• Квантовые технологии

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

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:

1. ħ - приведённая постоянная Планка;
2. d - характерный размер точки;
3. 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.

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.

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.

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.

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.

Так же были новости о продаже компьютерного дисплея на квантовых точках в Китае. К сожалению, воочию проверить, в отличии от телевизора мне еще не довелось.

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

Добавить метки