QLED: что это за технология и как она работает

Что такое QLED-экран

QLED — это технология создания дисплеев, которая базируется на использовании квантовых точек. Аббревиатура расшифровывается как Quantum-dot Light-Emitting Diode — «светодиод на квантовых точках», — что отражает принцип работы. Технологию создали и запатентовали инженеры компании Samsung: первые образцы появились еще в 2011 году, когда южнокорейская фирма представила крошечный 4-дюймовый экран, но впоследствии ее удалось адаптировать под линейку телевизоров.

Исследователи из Института передовых технологий Samsung перенесли образец на стекло и гибкий пластик, а каждый из QLED-пикселей переключался при помощи тонкопленочного транзистора. Дисплеи такого формата должны были стать крайне энергоэффективными и надежными по сравнению с другими технологиями вроде OLED, которая основана на использовании светодиодов, сделанных из органических соединений.

Изначально экраны QLED сравнивали с другими дисплеями смартфонов и MP3-плееров, но портативными гаджетами дело не ограничилось. Прорыв произошел на фоне внедрения другой важной технологии — расширенного динамического диапазона (HDR). В 2015 году стало понятно, что устаревшие типы дисплеев не могут раскрыть потенциал нового формата из-за недостаточной яркости и контрастности.

Новаторский дух окреп с появлением технологии изображения с расширенным динамическим диапазоном (HDR). Она произвела фурор на рынке, позволяя зрителю ощутить на себе слепящее солнце по ту сторону экрана и полюбоваться живыми цветами. Не желая отставать от трендов, в начале 2015 года сразу несколько компаний представили на выставке CES 2015 телевизоры с дисплеем на квантовых точках — среди них были UHD-модели от Samsung.

Учитывая, что конкуренты не отставали и представили свои квантовые инновации — Triluminos и NanoCell, — компания Samsung решила укрепить позиции и создала организацию, получившую говорящее название QLED Alliance. Доступ к этой технологии предоставили китайским производителям TCL и Hisense.

Квантовые точки

Остается вопрос — что такое квантовые точки? Это крохотные искусственные кристаллы, которые невозможно разглядеть невооруженным глазом. Диаметр может быть меньше 15 атомов, варьируется от 2 до 10 нанометров. В зависимости от своего размера точки излучают свет в разных спектрах. Большие кристаллы смещаются к красному цвету, «малыши» — к синему. Процесс контролируется физиками-кристаллографами, которые умеют выращивать частицы нужного размера с заданными свойствами. Ученые послойно укладывают атомы, придавая им различную форму.

В 1980-х годах была создана базовая теория квантовых точек. Но сам термин появился чуть позже благодаря ученому Марку Риду, который с напарником вырастил кристаллы методом литографии и опубликовал работу в начале 1988 года. В 1993 году специалисты Массачусетского технологического института научились контролировать размер кристаллов, чтобы они могли излучать разный свет. А в 1996 году появились точки с ядром, окруженным оболочкой, что позволило стабилизировать их поведение. Это были важные шаги, которые повлияли на будущее технологии.

До начала XXI века ученые проводили опыты и искали области, в которых можно эффективно применять нанокристаллы. Рассматривались разные сферы: от сельского хозяйства и космических полетов до медицины и использования в квантовых компьютерах. Предполагалось, что точки даже смогут атаковать раковые клетки, хотя для человеческого организма такой метод считается слишком токсичным.

К практике перешли уже после Миллениума, благодаря чему на свет начали появляться лазерные диоды, светодиоды, QLED-дисплеи. Ученый Мунги Бавенди, который посвятил большую часть карьеры изучению квантовых точек и воздействию на них электронов с энергией, вспоминал, что в конце века исследования проводились исключительно из любопытства. А сегодня эту технологию можно встретить в десятках моделей телевизоров.

Устройство матрицы QLED

Стандартная матрица напоминает своеобразный «бутерброд», состоящий из нескольких ингредиентов. Создатели используют светодиодную подсветку, слой с жидкокристаллическими ячейками и непосредственно квантовые точки — главное отличие от стандартных дисплеев с жидкими кристаллами. Сегодня используется сразу несколько технологий создания QLED, позволяющих воспользоваться преимуществами нанокристаллов.

QDEF подразумевает использование подсветки с синими светодиодами и пленку с квантовыми точками, излучающими зеленый и красный свет. Они смешиваются с непоглощенным синим светом, а результат проходит через субпиксельный цветной фильтр. Технология QDОG появилась позже и позволяет наносить квантовые точки на тонкое стекло, благодаря чему габариты телевизоров уменьшились. А QDCF отказывается от цветного матричного фильтра, вместо зеленых и красных субпикселей внутри поместили ячейки с квантовыми точками.

Источник картинки: TCL.com

Как работает QLED: светодиодная подсветка в задней части экрана излучает световой поток, который поступает на «квантовый слой» и заставляет точки излучать нужный цвет. Затем потоки поляризуются, смешиваются, а в жидкокристаллической матрице уже образуются разные цвета пикселей.

Плюсы QLED

Работа с HDR-контентом

Топовые модели телевизоров способны выводить изображение с феноменальной яркостью вплоть до 2000 нит. Именно яркость играет решающую роль в работе с HDR. Некоторые студии выпускают фильмы, рассчитанные на яркость до 4000 нит, и чем хуже будут параметры телевизора, тем больше будет теряться деталей в самых ярких областях.

Насыщенные цвета

Квантовые точки с металлическим покрытием позволяют эффективно воспроизводить широкий диапазон цветовых тонов, за счет чего изображение получается максимально ярким и насыщенным — это тоже важно для просмотра контента в HDR-формате. А новые модели с технологией Neo QLED и вовсе первыми в мире получили сертификат Pantone Validated, что говорит о высокой точности цветопередачи.

Минимальное время отклика

Современные QLED-матрицы самостоятельно контролируют быструю смену цвета пикселя, благодаря чему достигается минимальное время отклика. Им удается избавиться от размытия изображения в движении, а также световых следов, способных испортить впечатление от просмотра.

Долговечность

QLED-телевизоры не страдают от быстрой деградации компонентов в отличие от органических светодиодов, используемых в OLED. Представители Samsung рассказали, что в среднем девайс с таким экраном прослужит 7−10 лет с «примерно одинаковым» качеством изображения и без выгорания.

Эволюция технологии

Современные разработки позволяют избавиться от минусов QLED, а широко распространенные пленки с квантовыми нанокристаллами постепенно дешевеют, что сказывается на стоимости производства и конечной цене для потребителя.

Минусы QLED

Недостаточно глубокий черный цвет

По сравнению с OLED-моделями телевизоры на квантовых точках не могут воспроизвести идеальный черный. То и дело возникают размытые полосы, а недостаточный уровень цвета сказывается и на контрастности. Недостаток связан с рассеянным светом, который попадает на черные пиксели от «соседей», которые подсвечены диодами.

Габариты телевизора

Как правило, QLED-телевизоры толще OLED, и проблема во многом обусловлена «слоеной конструкцией», до некоторых пор не было подвижек с изогнутыми и гибкими экранами. QLED не поспевал за трендами в том числе из-за того, что раньше в производстве использовался токсичный кадмий. В то же время OLED открыт для инноваций — любители новых технологий могут даже повесить на стену сворачивающийся экран.

Стоит ли покупать телевизоры с технологией QLED

Инженеры продолжают работать над технологией, предлагая опробовать новые вариации. К примеру, Neo QLED использует ультратонкий слой светодиодов Quantum Mini LED, достигая более впечатляющей глубины черного цвета. Помогают и другие факторы вроде развития процессоров, позволяющих сгладить недостатки и улучшить качество изображения до премиального уровня.

Постепенно уменьшается толщина телевизоров, а рынок в целом не страдает от нехватки QLED-моделей. Любители кино и видеоигр могут найти и не очень дорогой вариант «пятидесятидюймовика» с 4К, и напичканные самыми современными технологиями флагманские модели. QLED-телевизоры подходят для воспроизведения различного контента и готовы окончательно отправить на пенсию классические LED-панели.

Короче говоря, QLED — это больше не дорогущая инновация, а вполне доступный вариант для тех, кому важно качественное изображение на экране.