Что такое квантовые точки и зачем они нужны в вашем телевизоре?
03.08.2013
В январе, на выставке CES 2013 Sony анонсировала несколько новых ЖК телевизоров с технологией подсветки «Triluminos». Новый метод подсветки должен обеспечить "насыщенные, достоверные цвета, и великолепное воспроизведение красной и зеленой частей цветового спектра". Если копнуть глубже, оказывается, что Triluminos включает в себя оптическую технологию «Сolor IQ» от американской компании QD Vision с использованием так называемых квантовых точек в качестве источников подсветки ЖК панели.
А что же такое квантовые точки?
Квантовая точка — это полупроводник, электрические характеристики которого зависят от его размера и формы. Чем меньше размер кристалла, тем больше расстояние между энергетическими уровнями. При переходе электрона на энергетический уровень ниже, испускается фотон. Регулируя размер квантовой точки, мы можем изменять энергию испускаемого фотона, а значит, можем изменять цвет испускаемого квантовой точкой света. Основное преимущество квантовой точки заключается в возможности, изменяя размер, точно настраивать длину волны излучаемого света.
Если вы не хотите вдаваться в подробности, можете считать, что квантовые точки – это миниатюрные элементы с уникальными свойствами, в том числе со способностью излучения света только в определенном, узком диапазоне волн. Вроде как микроскопические излучатели, которые светятся зеленым, красным или синим цветом, в зависимости от размера элементов.
Красный, зеленый и синий спектр квантовых точек
Все телевизоры создают изображение путем смешивания трех основных цветов: красного, зеленого и синего (RGB). Правда, Sharp добавляет еще и желтый, дополнительный цвет. Но это ни в коем случае не меняет сути системы создания в телевизоре цветного изображения. Источники подсветки со строго заданной длиной волны более оптимальны в системе подсветки, чем белый свет. Чем более точными будут RGB цвета подсветки, тем естественнее будут оттенки цвета на экране. А смешивание в различных пропорциях источников RGB дает все возможные для нынешней системы телевидения оттенки цвета.
Обычные ЖК дисплеи создают эти цвета с помощью цветных фильтров. Плазменные дисплеи создают RGB цвета с помощью люминофора, который светится одним из трех основных цветов (подобным образом работали и кинескопные телевизоры). В OLED телевизорах LG и Samsung сегодня используются разные методы. Технология LG использует белые OLED источники, закрытые цветными фильтрами. Samsung использует самосветящиеся красный, зеленый и синий субпиксели OLED.
Итак, каким же образом Sony использует квантовые точки?
Телевизоры Sony X9005 и W905
Из моделей телевизоров Sony 2013 года с использованием квантовых точек делается подсветка в телевизорах Серий X9005 и W905. В традиционных ЖК LED моделях используются синие светодиоды, покрытые специальным желтым люминофором для создания светового потока в относительно широкой полосе, со спектральным максимумом в желтой области. Что достаточно эффективно, по сравнению с другими технологиями (например, CCFL ЖК и плазма), но по-прежнему впустую расходуется много энергии.
Triluminos использует синие светодиоды, но они не закрываются желтым люминофором, синий свет от светодиода проходит через оптический элемент IQ, содержащий красную и зеленую квантовые точки. Таким образом, синие светодиоды выполняют две функции: создание первичного источника света и возбуждение красного и зеленого источника в виде квантовых точек. Примерно две трети световой энергии синих светодиодов используется для возбуждения квантовых точек.
Кликните на картинку для ее увеличения
На рисунке схематично представлены принципы действия традиционной боковой LED подсветки ЖК панели (вверху) и подсветки в телевизорах Sony Triluminos. В традиционной системе свет от белого LED источника распространяется по световоду вдоль панели (позади ее) и отражаясь от рефлектора освещает пиксельные ячейки панели. На нижнем рисунке принцип распространения света такой же. Но в Triluminos свет синего светодиода проходит через красную и зеленую квантовые точки.
Возможно, кто-то помнит телевизоры под маркой "Triluminos", которые Sony производила ранее с использованием цветных светодиодов. Но вариант "Triluminos" 2013 года отличается не только применением квантовых точек. Сегодня в моделях Sony Triluminos используется конструкция с боковой подсветкой ЖК панели, тогда как в 2008 году был задействован полный массив RGB источников позади панели.
Что дают квантовые точки в телевизоре?
Sony утверждает, что по сравнению с ЖК телевизорами, использующими белые светодиоды, ее новая технология подсветки расширяет цветовую гамму в сторону потенциально достижимых оттенков, т. е. при наличии соответствующих источников видео. Но поскольку все современные телевизоры способны полностью воспроизводить все имеющиеся в стандартных видеоисточниках оттенки цвета, это заявление в некотором смысле является маркетинговой гиперболой.
Тем не менее, преимущества у новой технологии есть, даже если абстрагироваться от назойливого маркетинга и преимуществ, предполагаемых в последующем при появлении видео источников с расширенной цветовой гаммой. Когда мы оценивали цветопередачу откалиброванных в соответствии с требованиями REC. 709 проекторов с LED источниками отметили, что цвет от RGB светодиодов выглядит более естественно, чем аналогичный, но созданный с помощью цветных фильтров (проекторы DLP), двухцветных зеркал (проекторы LCD / LCOS) или ртутных проекционных ламп. Один из специалистов по ТВ технологиям заметил, что свет от LED источников, это как картина, написанная более чистыми красками.
А некоторые обозреватели cnet.com при тестировании обычных ЖК LED телевизоров отмечают в своих отзывах голубоватый оттенок на экранах, по сравнению, скажем, с плазменными дисплеями. Этот эффект, как правило, наиболее часто отмечается в темных областях, но я замечал легкий голубоватый " холод "и в более ярких материалах, и на телесном тоне. В некоторых случаях это заметно даже несмотря на, казалось бы, отличный цвет по результатам измерений.
Так что, вполне вероятно, что при одинаковых измеренных результатах точности цветопередачи, картинка на дисплеях с квантовыми точками окажется более реалистичной. А вот насколько, неизвестно? Но не приведет ли смешение перенасыщенных цветов к другим проблемам? Как будут действовать цветные фильтры, которые по-прежнему используются на ЖК дисплее, при «чистом» цвете подсветки? Ответы на эти предположения и вопросы следует искать в обзорах новых телевизоров серии X9005 и любых других телевизоров с подсветкой на квантовых точках.
Кликните на картинку для ее увеличения
Нынешнее поколение технологии квантовых точек в телевизорах использует первичный источник света, как синие светодиоды в Sony Triluminos. Но это необязательно и не всегда так будет. Можно возбуждать квантовые точки и непосредственно. Таким образом, полностью на квантовых точках можно создать систему подсветки ЖК панели. Но на квантовых точках можно сделать и не только подсветку. Можно сделать и непосредственно самосветящийся дисплей, подобный OLED дисплеям. Но вместо органических светодиодов будут использоваться самоизлучающие квантовые точки трех основных цветов. Компания QD Vision называет такие дисплей «QLED», и они могут иметь характеристики подобные тем, что демонстрируют сегодня дисплеи OLED (например, бесконечная контрастность ). Смогут ли они при этом обеспечить еще лучшую цветопередачу и меньшее энергопотребление? На данный момент, пока не ясно. Учитывая технологические трудности в процессе освоения массового производства OLED телевизоров, очень обнадеживающим является тот факт что в перспективе есть еще одна технология, которая может обладать аналогичными потенциально захватывающими возможностями.
Кликните на картинку для ее увеличения
Заключение
В отличие от многих новых технологий, демонстрируемых сегодня на выставках, технология квантовых точек уже реально используется и имеет хорошие потенциальные возможности для дальнейшего совершенствования. На данный момент квантовые точки используются лишь в системе подсветки некоторых из лучших ЖК телевизоров Sony. Но, как и дисплеи на OLED источниках, они могут стать перспективной основой дисплеев будущего. Насколько это возможно? Поживем, увидим.
Вернуться назад