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.
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.
Дисплей на квантовых точках
Квантовые точки облученные ультрафиолетовым светом. Различные размеры квантовых точек излучают различные цвета.
Для создания прототипа на кремниевую плату наносится слой раствора квантовых точек и напыляется растворитель. Затем в слой квантовых точек аккуратно запрессовывается резиновый штамп с гребенчатой поверхностью, отделяется и штампуется на стекло или гибкий пластик. Так осуществляется нанесение полосок квантовых точек на подложку. В цветных дисплеях каждый пиксель содержит красный, зеленый или синий субпиксель. Эти цвета комбинируются с различной интенсивностью для получения миллионов оттенков. Исследователи смогли создать повторяемые образцы из красных, зеленых и синих полосок, многократно используя технологию штамповки. Полоски наносятся непосредственно на матрицу тонкопленочных транзисторов. Транзисторы сделаны из аморфного гафний-индий-цинкового оксида, способного проводить более высокие токи и обладающего большей стабильностью, чем обычные аморфные кремниевые (a-Si) транзисторы. В результате дисплей имеет субпиксели около 50 микрометров в ширину и 10 микрометров в длину, достаточно малого размера, чтобы было возможно использовать их в экранах телефонов.
По заявлению Сэта Коу-Салливана (Seth Coe-Sullivan), основателя и руководителя компании QD Vision, множество проблем было решено исследователями и инженерами фирмы Samsung, однако лучшие устройства на квантовых точках не столь эффективные как дисплеи на основе органических светодиодов. Также необходимо увеличить срок службы, так как яркость QLED дисплеев начинает уменьшаться спустя 10000 часов.
История
Идея использования квантовых точек в качестве источника света впервые была разработана в 1990-х годах. В начале 2000-х, ученые начали понимать весь потенциал квантовых точек в качестве следующего поколения дисплеев.
Примечания
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Дисплей на квантовых точках" в других словарях:
У этого термина существуют и другие значения, см. Дисплей (значения). Монохромный дисплей телефона … Википедия
Часы с ЖК дисплеем … Википедия
Трансфлективный жидкокристаллический дисплей (монитор) это жидкокристаллический дисплей, который как отражает свет, так и испускает его (светится самостоятельно). Термин образован от английских слов «пропускать» и «отражать» (transflective … Википедия
- (англ. Surface conduction electron Emitter display) дисплей с электронной эмиссией за счёт поверхностной проводимости. Название SED используется компаниями Canon и Toshiba. Аналогичные дисплеи, создаваемые компаниями Sony и AU… … Википедия
- (ELD) тип дисплея, созданный из слоя электролюминесцентного материала, состоящего из специально обработанных кристаллов фосфора или GaAs между двумя слоями проводника (между тонким алюминиевым электродом и прозрачным электродом). При… … Википедия Википедия
- «Качающаяся» стереоскопия. Технология GIF анимации позволяет создать ощущение объёма даже при монокулярном зрении. Похожий механизм восприятия объёма реализует и природа например, куры, качая головой, обеспечивают высококачественное… … Википедия
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
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.
Типы квантовых точек
Различают два типа:- эпитаксиальные квантовые точки;
- коллоидные квантовые точки.
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
2.
3. SUHD-телевизоры Samsung 2016: технология Quantum Dot
4.
Квантовые точки - это полупроводниковые кристаллы размером от 5 до 10 нанометров (чуть больше размеров молекулы ДНК). В зависимости от размера и материала, из которого изготовлены нанокристаллы, под воздействием электрического тока или света они излучают различные цвета. А 10-битная матрица новых телевизоров Samsung позволяет отображать до 1 млрд цветовых оттенков, что делает цветопередачу невероятно точной и насыщенной.
Чем технология Quantum Dot отличается от других?
Какие же преимущества обеспечивает технология Quantum Dot? Первые ЖК-телевизоры уступали современным как в яркости, так и в цветопередаче. ЖК-телевизоры с LED-подсветкой последних поколений сделали существенный шаг вперед в плане увеличения яркости, но не обеспечивали идеальную цветопередачу.
Технология OLED – это компромиссное решение, реализующее качественную цветопередачу, но при небольшой яркости. Использование же квантовых точек позволяет достичь максимального результата как в отношении цветопередачи, так и в отношении яркости, без каких-либо компромиссов. Дисплеи на квантовых точках воспроизводят наиболее яркую и одновременно реалистичную картинку.
В телевизорах Samsung SUHD источником света являются квантовые точки. Они излучают свет, который передает естественные цвета и создает реалистичное изображение.
Технология квантовых точек была разработана чтобы преодолеть недостатки OLED. Так, в экранах Quantum Dot используются материалы неорганического происхождения, которые имеют существенно больший срок работы. А для телевизоров, которые эксплуатируются по 7-10 лет, это немаловажно. Кроме того, у телевизоров на базе технологии Quantum Dot полностью отсутствует проблема выгорания, которая имеет место быть при использовании OLED.
Реализована технология квантовых точек в следующих линейках телевизоров SUHD TV Samsung, доступных на российском рынке: топовые KS9000 (изогнутые) и KS8000 (плоские) с диагоналями от 49 до 78 дюймов, а также серии KS7500 (изогнутые) с диагоналями от 49 до 65 дюймов и KS7000 (плоские) с диагоналями от 49 до 60 дюймов.
Нано-технология покрытия экрана Samsung Ultra Black позволяет поглощать блики света, отражаемого экраном, даже в ярко освещенной комнате.
Что еще используется для улучшения изображения?
Помимо квантовых точек, в SUHD-телевизорах Samsung используется еще несколько важных технологий для улучшения качества изображения. Например, технология Ultra Black, которая реализована в новых телевизионных панелях, по структуре похожих на строение глаза мотылька.
Такая конструктивная особенность позволяет минимизировать блики на экране, снизив отражение внешнего света до 99,7%, и повысить контраст на 35%. В итоге зритель может насладиться отличной глубиной черного цвета при просмотре телевизора в дневное время суток даже в хорошо освещенной комнате.
Технология HDR 1000 (справа) обеспечивает исключительно точную цветопередачу в широком диапазоне оттенков и высокий уровень детализации.
Еще одна технология, воплощенная в SUHD-телевизорах Samsung 2016 года - HDR 1000. Она позволяет воссоздавать реалистичный динамический диапазон яркости, сохраняя насыщенные цвета как в темных, так и в светлых участках изображения. В итоге если кадр содержит как очень темные, так и очень светлые области, они будут выглядеть гораздо более естественно, чем на экране телевизора без поддержки HDR. Пиковый показатель яркости новых телевизоров Samsung составляет 1000 нит, что и отражено в названии технологии. Но чтобы насладиться HDR-эффектом, потребуется соотвествующий контент.
Панели RGB против RGBW: какую выбрать?
Телевизоры с разрешением 4К появились сравнительно недавно. При этом на рынке уже имеются устройства с разными типами матриц. Например, есть модели, содержащие только RGB-пиксели (используются в телевизорах Samsung), а есть панели, в которые добавлен пиксель белого цвета - RGBW. Пользователь, который не разбирается в технологических тонкостях, вряд ли почувствует здесь подвох.
А он есть и заключается в следующем: если в телевизоре с RGB-матрицей каждый пиксель состоит из трех субпикселей красного, синего или зеленого цветов, то в RGBW-матрице таких пикселей на 75% меньше. В остальных один из основных цветов, использующихся в дисплеях для формирования полной палитры оттенков, заменен белым. В результате в таких телевизорах только часть пикселей способна отображать все оттенки.
В рамках разработанной организацией ICDM методики измерения качества дисплеев (IDMS) примечателен показатель Contrast Modulation (CM) или «Модуляция контрастности», который позволяет говорить о том, насколько полно дисплей способен отображать картинку.
Данный показатель для RGBW-телевизоров в полтора раза ниже, чем для RGB: в первом случае он составляет 60%, во втором - 95%. В некоторых странах информация о модуляции контрастности уже указывается, наряду с информацией о разрешении.
Без специальных измерительных приборов заметить отличия в качестве изображения тоже можно: например, когда на экране появляются четкие границы цветовых переходов, на телевизорах с RGB-панелью они отображаются корректно, а на RGBW края переходов представляют немного лестничную структуру.
Кроме того, при отображении на RGBW-матрице RGB-сигнала происходит потеря части цветовой информации, в результате чего фильм предстанет перед вами в несколько ином виде, нежели задумывалось режиссером.
Фото:
Компании-производители; PlasmaChem GmbH; Samsung Electronics
