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.

4 декабря 2016 в 22:35

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:

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

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.

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

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

Преимущества нанокристаллов перед LED

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

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

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

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

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

Преимущества нанокристаллов перед OLED

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

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

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

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

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

Пять лет инженеры Samsung усовершенствовали технологию для производства дисплеев супер-высокого SUHD разрешения на квантовых точках . Матрица мониторов такого типа построена на 1-5-нанометровых частицах (в 1000 раз меньше волоса), которые излучают свет в зависимости от напряжения и размера.

Экранные матрицы моделей 7-й серии представлены тремя диагоналями:
49” – 78 000 руб.;
55” – 102 000 руб;
65′ ‘ – 170 000 руб.

Добротный телевизор с диагональю 65 дюймов (наш тестовый) столько и стоит. Разрешение составляет 3840×2160 пикселей (4K Ultra HD).

На самом деле, телевизоры UE65KS7500U – гибридные , потому что к квантовым точкам относятся только красные и зеленые пиксели, а синий – это LED. Причина гибридности кроется в сроке службы монитора – 30 тысяч часов, а синяя квантовая точка живет только 10 тысяч. Поэтому ее заменили на LED-диод.

Преимущества «квантовых» мониторов:

• затраты энергии меньше на 30-50% по сравнению с LCD;
• яркость дисплеев в 50-100 раз выше;
• квантовые точки подходят для гибких панелей;
• из-за сверхмалого размера точек у матрицы высокая пиксельная плотность;
• количество световых оттенков в 64 раза больше, чем на других телевизорах Samsung.

На этом физико-техническую вводную часть закончим и перейдем к тому, что потребители видят глазами – дизайну, управлению, операционной системе, возможностям.

Дизайн

Экран телевизора изогнут, чтобы зритель смог глубже окунуться в картинку перед глазами.

Пару лет назад Самсунг стремился к тонким, невидимым рамкам. Потом их вернул. Видимо, технологически они важны то ли создания ребер жесткости, то ли для размещения электроники по краям. Все равно на рамки мало кто обращает внимание.

Периметр стального цвета элегантно переходит в монолитную подставку на ножках. Вес подставки – 0.5 кг, телевизора – 23.2 кг.

Порты и разъемы

На корпусе ТВ расположены:
– USB
– LAN
– CI/PCMCIA
– Ex-Link

Мало? Самсунг снабжает телевизоры выносным хабом One Connect, кому не хватает встроенных портов.

Дополнительно получаем:
– 2 антенных разъема (кабель и спутник)
– 4 HDMI 2.0a
– 2 USB
– оптический аудиовыход.

Качество изображения

Эффект погружения у Самсунга создается функцией Auto Depth Enhancer , которая увеличивает контрастность объектов на переднем плане по отношению к фону.

Покрытие Ultra Black уменьшает блики на экране. Не полностью, но заметно для глаза.

Вся 7-серия KS7500 – это мощный улучшайзер картинки. Если видео низкого качества, то оно на лету конвертируется в формат SUHD. Если картинка слабоконтрастная, то технология Precision Black регулирует поток света, в результате чего изображение оживает. Телевизор воспроизводит популярные видеоформаты (avi, mkv, mov и др).

4 настройки отвечают за гамму и цветовой охват: динамический, стандартный, обычный, кино.

Единственное, что огорчило: телевизор не справился со сложно-фрактальной структурой кофточки Эммы Стоун из интервью ниже. Получалось, что кофта жила своей жизнью и с секундной задержкой двигалась за актрисой.

Я игрался с настройкой Automotion Plus, но странный эффект не исчезал.

Управление

Управление смарт-ТВ происходит с элегантного пульта. Он минималистичен, как у Apple TV, и в то же время более функционален. У него имеются скрытые под верхней крышкой кнопки, а физическими сделаны лишь главные, вроде громкости и переключения каналов. Пульт не сенсорный.

Управление KS7500 интуитивно-понятное. То, что на пульте с виду практически нет манипуляторов, не мешает в три клика добраться до нужной функции. Единственное, спотыкаешься на вводе символов в поиске фильмов. Пульт оснащен микрофоном для голосового ввода команд, но эта функция внезапно отключилась. Вероятно, в момент теста корейский сервер распознавания голоса упал.

Tizen OS

Операционная система Tizen, на которой работает телевизор, всем хороша за исключением нежелания сторонних разработчиков портировать на нее приложения. В оболочку зашиты основные поставщики медиа-контента. Дополнительно из магазина устанавливаются онлайн-кинотеатры ivi, Okko, Megogo. Игр считай что нет – всего две (казино El Dorado и аркада Monkey Madness). Может, это и к лучшему: хочешь играть – купи отдельно приставку.

Tizen лучше оптимизирован для ТВ и работает быстрее Андроида. Это чувствуется. Начинка управляется 4-ядерным процессором Quad Core.

Вывод

Если абстрагироваться от малого количества приложений и игр, телевизор Samsung SUHD 4K Curved Smart TV 65 KS7500 7 Series отлично справляется с главной задачей – доносить до владельца четкое и живое изображение. Мощный процессор и набор разнообразных технологий вытягивают низкокачественное видео до уровня 4К. Запаса качеств экрана хватит на несколько лет вперед.