QD-телевизор — или почему квантовые точки так важны для телевизора

LED, QLED, OLED, microLED – в многообразии технологий формирования изображения в телевизорах сегодня очень просто запутаться. Этому способствуют и производители – аббревиатуры OLED и QLED графически похожи совсем не случайно – маркетологи свой хлеб едят совсем не зря. Но если про OLED за годы развития этой технологии накопилось достаточно много информации, то нюансы QLED и использования квантовых точек пока не столь очевидны. Попробуем в этом разобраться.

Светодиоды и различное их применение

Всё многообразие технологий, актуальное для современного телевизора, имеет в своих названиях LED – аббревиатуру от Light Emitting Diode, или просто «светодиод». В начале века была конкурирующая технология формирования изображения – так называемая «плазма», но не выдержав конкуренции она осталась в истории, напоминая о себе лишь изредка встречающимся жаргонным названием любого плоского телевизора. Итак, все современные телевизоры используют светодиоды как источники света. Но делают они это по-разному. Самая заслуженная технология – LED. Фактически, это обычный жидкокристаллический телевизор с подсветкой на основе белых светодиодов, которые могут располагаться как по периметру экрана, так и по всей его площади. Цветное изображение достигается в результате применения фильтров разного цвета.

Иной принцип предлагают технологии OLED и microLED. Здесь светодиоды непосредственно формируют картинку. То есть, триада таких диодов (субпикселей основных цветов – RGB) образуют реальный пиксель на экране. Главным отличием от других технологий формирования изображения является то, что в панелях OLED и microLED отсутствует подсветка. В результате такие экраны обеспечивают не только натуральную цветопередачу и широкий цветовой охват, но и способны формировать абсолютный чёрный цвет – другими словами, в темном участке экрана обеспечить нулевой уровень излучения. С использованием подсветки такого результата достичь невозможно.

Технология OLED (Organic Light Emitting Diode) использует органические светодиоды, а microLED – неорганические, имеющие ряд преимуществ. В частности, неорганические светодиоды способны обеспечить существенно более высокую яркость, более широкий цветовой охват и более высокую стабильность работы. Неорганические светодиоды не подвержены «выгоранию», поддерживают высокие частоты обновления картинки и отличаются низким временем отклика, выражаемом в наносекундах. Вишенкой на торте станут большие углы обзора экранов microLED и существенно меньшее в сравнении с OLED и ЖК-телевизорами энергопотребление. В общем, у этой технологии практически одни преимущества. Сдерживает её распространение тот факт, что это самая молодая технология, которая должна пережить проблемы роста и решить ряд технологических проблем производства таких экранов. Ну и пока такие телевизоры очень дороги, что неудивительно для аппаратов, базирующихся на совсем свежей технологии.

QLED – подсветка, но иная

Прежде чем перейти к технологии QLED, нужно определить, что такое «квантовые точки», на которых эта технология базируется. Квантовая точка – это полупроводниковый кристалл, свойства которого зависят от его размера. Такой кристалл способен излучать свет под воздействием электрического тока или света. Чтобы достичь выраженного квантово-размерного эффекта, этот кристалл должен быть очень малого размера. От размера зависит энергия испускаемого света, которая определяет цветовой оттенок свечения. Если такие квантовые точки равномерно нанести на тонкую пленку, которую подсветить внешним источником, то эта пленка будет люминесцировать. Учитывая то, что размер таких кристаллов контролировать достаточно просто, легко получать точные цветовые оттенки. Такие люминесцирующие покрытия назвали QDEF (Quantum Dot Enhancement Film).

В технологии QLED, предложенной компанией Samsung Electronics, а также в родственных технологиях NanoCell от LG Electronics, Triluminos от Sony или ULED от Hisense, квантовые точки используются в подсветке ЖК-экрана. В подсветке здесь работают не белые, а синие светодиоды гораздо большей, чем в обычных LED-телевизорах мощности, что позволяет достигать гораздо большей яркости. Особенно это качество QLED-телевизоров будет полезным для демонстрации видео с расширенным динамическим диапазоном HDR, предъявляющего особые требования к пиковым значениям яркости устройства отображения. Выбор именно синих светодиодов для подсветки QDEF обусловлено тем фактом, что для излучения синего света требуются квантовые точки наименьшего размера – около 2 нм (15 атомов) в диаметре. Для сравнения, размер красных квантовых точек составляет 7 нм (150 атомов), а зелёных – 3 нм (30 атомов). Из-за малых размеров синие квантовые точки неустойчивы и сложны и в производстве, и в эксплуатации.

Использование квантовых точек в подсветке позволяет достигать большего цветового охвата, вплотную приближающегося к стандарту DCI-P3. Другими словами, квантовые точки обеспечивают гораздо лучшую насыщенность и глубину цветов. Тем не менее, все же, подсветка остается подсветкой – потому по глубине чёрного цвета, а значит – по контрастности, экраны на квантовых точках уступают дисплеям OLED и microLED.

Краеугольный камень богатой цветовой палитры – источник правильного света

На одном моменте хотелось бы остановиться подробнее. Как отмечалось выше, в подсветке обычных LED-телевизоров используются белые светодиоды. Для получения корректной цветопередачи с широким цветовым охватом необходимо, чтобы источник обеспечивал свечение, пропустив которое через призму получался бы радужный спектр с компонентами одинаковой интенсивности. Проблема в том, что белый светодиод не может обеспечить такое излучение. В реальности у светодиодов весьма узкий цветовой спектр, а белый цвет чаще всего достигается применением люминофоров с добавкой желтой компоненты. Но даже эти меры не дают идеального результата – после призмы излучение таких диодов дает разные по интенсивности цветовые компоненты. Например, яркость красной составляющей оказывается меньше двух других. Чтобы скомпенсировать этот дисбаланс, приходится в настройках уменьшать яркость зелёного и синего компонентов, что приводит к общему снижению яркости картинки.

Использование квантовых точек в подсветке помогает во многом решить эту проблему. Упрощенно источник света с квантовыми точками представляет собой тонкую пленку с нанесенным покрытием из квантовых точек QDEF, генерирующих зеленый и красный цвет. Важно подчеркнуть – квантовые точки на этом покрытии тщательно перемешаны. Если такую пленку подсветить синими светодиодами, то в результате смешения трех основных цветовых составляющих мы получим источник белого света, по характеристикам близкий к идеальному. Качественный белый свет, получаемый от подсветки, позволяет достичь натуральной цветопередачи, поскольку для этого нет необходимости проводить никаких искусственных настроек, которые искажают спектр. Бонусом мы получаем высокую яркость картинки.

Вывод:

Редакция Hi-Fi.ru