Технология квантовых точек

Долгое время о возможности использования квантовых точек Samsung рассуждали только в теории. Но недавно ситуация кардинально поменялась, и теперь наночастицы активно применяют во многих сферах, в том числе и на коммерческом рынке.

Что это?

Квантовая точка – это элемент со свойствами проводника или полупроводника с ограниченным в трех пространствах носителем заряда. Название «квантовая» точка получила благодаря тому, что несмотря на небольшие размеры частица имеет характеристики, присущие электронам.

Область применения

Итак, что такое квантовые точки, понятно. Теперь стоит рассмотреть применение частиц. Элементы нашли активное применение во многих сферах. Их задействуют в:

• телевизорах;
• лазерах;
• солнечных батареях.

Везде, где необходимо перестроить длину оптической волны, пригодятся наночастицы. Особенность квантовых точек – уникальное поведение электрона. В кристалле он начинает вести себя так, словно находится в трехмерной яме из потенциалов.
Эффект, который формируют квантовые точки, объясняется квантованием энергии носителей заряда с ограниченным направлением движения. Об это уже говорилось ранее. В результате такое ограничение приводит к возникновению дискретных уровней квантования элементов.
Ключевая особенность элементов подобного типа – высокая фотостабильность. Такие частицы не выцветают на протяжении нескольких часов и дней. Поэтому наночастицы стали использовать в телевизорах. Сегодня подобная технология применяется для сборки QLED-дисплеев.

В чем суть квантовых точек?

В упрощенном варианте рассмотрения принципа действия наночастиц нет ничего сложного. Формирование изображение происходит так же, как в LED-ТВ. Единственная разница в наличии дополнительного фильтра. Его устанавливают в пространстве между подложкой и матрицей на квантовых точках. Фильтр содержит наночастицы, которые создают световой поток.
Плюсы использования подобной технологии:

• в разы больше света;
• насыщеннее цвета.

Слой с нанокристаллами представляет собой пленку, покрытую раствором из жидкого металла. Внутри располагаются полупроводники, в роли которых и выступают кванты. Размер полупроводников достигает 7 нанометров. Именно эти частицы отвечают за образование света. Грубо говоря, точки ловят свет волн одной длины, используя синие светодиоды матрицы, и выдают свет другой длины. Параметр волны определяется размерами наночастиц. Большие элементы формируют красные волны, поменьше – зеленые световые потоки.
Огромное количество точек одновременно излучают яркий белый свет, собранный из одинаковых по размеру разноцветных волн. Такой подход позволяет получить четкое насыщенное изображение на дисплее телевизора на квантовых точках. Если совсем просто, то подобные элементы помогают улучшить цветовые характеристики экрана.

Как работает обычная LED-подсветка?

Чтобы перейти к сравнению различных технологий, стоит подробно изучить каждую и разобраться, например, с тем, как работает стандартный ЖК-экран. Обычный дисплей – это слоеная конструкция, основу которой представляют кристаллы. Сами по себе элементы светить не могут. Поэтому важно обеспечить подачу света на элементы. Принцип работы достаточно прост:

1. Сзади стандартного LED-телевизора расположена светодиодная матрица. Она светится постоянным белым цветом, яркость которого не меняется.
2. Свет, который выдает матрица, поступает на рассеивающий слой, а затем проникает на другую матрицу, в основе которой лежат жидкие кристаллы.
3. Наночастицы представляют собой пиксели с предусмотренными субпикселями в количестве трех штук. В каждом субпикселе содержатся фильтры из красного, зеленого и синего цвета.
4. Транзистор, предусмотренный конструкцией, регулирует подачу и яркость света, направленного на кристаллы. В результате такого контроля формируется цвет и свет пикселей.

В конце зритель получает изображение, которое показывает экран. В нем пиксели образуют единую картинку.Становится понятно, что для достижения нужного цветового качества требуется два фактора: точные цвета светофильтров и правильная подсветка матрицы с широким спектром. Обычно с последним у LED-телевизоров возникают проблемы.
Большая часть матриц в таких устройствах не белые и обладают небольшим цветовым спектром. Обычно производители расширяют спектр за счет использования специальных покрытий. Но полученный в результате таких решений цвет нельзя назвать идеальным.

Как работает QLED-подсветка?

Итак, технология квантовых точек – что это? Нужно начать сначала – разбора современного экрана. Аббревиатуру квантовые телевизоры получили от сокращенного термина «Quantum Dot» – квантовая точка. Как раз эти элементы и принято считать изюминкой конструкции новых ТВ-устройств. Создателями техники нового поколения был предусмотрен посредник при передаче света на матрицу, формирующую цвет пикселей. Этим посредником и стали квантовые точки, излучающие дополнительный свет.
Принцип работы QLED-подсветки:

1. Позади экрана устроена светодиодная подсветка. Она образует световой поток, который не меняется со временем и характеризуется насыщенным синим цветом.
2. Поток перемещается на слой, где находятся точки. Наночастицы при попадании на них светового потока возбуждаются и формируют собственное излучение с длиной волны, определяемой размерами кванта.
3. Происходит смешивание световых потоков. Они сливаются в белый цвет и проникают на жидкокристаллическую матрицу.
4. В ЖК-матрице происходит передача цветов пикселям и формирование цветов будущего изображения.

Квантовый телевизор – что это? Это QLED-дисплей, отличие которого в передаче на экран насыщенной цветами картинки с отрегулированной яркостью и контрастностью. Благодаря технологии квантовых точек в телевизорах удалось предотвратить потерю интенсивного белого цвета.

Плюсы нанокристаллов перед LED

В последнее время экраны из квантовых точек становятся все более популярным и вытесняют телевизоры с LED-мониторами. Плюсы устройств, в которых использованы наночастицы:

• максимальная четкость изображения;
• мгновенный отклик картинки;
• широкий угол обзора;
• проработанная яркость;
• насыщенные цвета.

Сегодня ТВ на квантовых точках превосходят устройства с LED картинкой по всем параметрам.

Плюсы нанокристаллов перед OLED

Здесь ситуация посложнее. К плюсам QLED-дисплеев можно отнести продолжительный срок службы и большой выбор цветов. Органические светодиоды по сравнению с нанокристаллами выгорают быстрее, и срок службы у них небольшой. Яркость тоже у телевизоров, в которых используется технология квантовых точек, тоже лучше по сравнению со стандартными моделями ТВ-устройств.
Если же рассматривать другие характеристики, то при сравнении многое зависит от модели квантового телевизора Samsung. Примечательно, что некоторые экраны OLED TB не уступают дорогим квантовым аналогам.

Чем хорош QLED телевизор?

Не секрет, что телевизоры на квантовых точках – удовольствие не из дешевых. Поэтому часто звучит вопрос: стоит ли так тратиться? Ответ: да! Аргументы в пользу такого решения:

1. Поддержка HDR. Причем большинство новых моделей QLED-телевизоров соответствуют стандарту HDR 10+. Если говорить простым языком, то техника самостоятельно настраивает световые и цветовые характеристики изображения вне зависимости от начальных параметров.
2. Увеличенные углы обзора. Однако QLED-подсветка не способна повлиять на результат отображаемой картинки. В этом случае «спасибо» стоит сказать инженерам современных устройств. В ТВ устройствах нового поколения работает технология Quantum Dot, которая равномерно распределяет световой поток во все стороны.
3. Высокое качество цветов. Особое внимание стоит уделить черному цвету, достичь которого удается за счет предусмотренного антибликового покрытия.
4. Отсутствие потери качества изображения. Здесь QLED можно назвать сильными конкурентами OLED-дисплеев, которые со временем заметно выгорают.

Дополнительно у большей части QLED-экранов отмечают использование технологии FreeSync. Она делает динамичные сцены плавными за счет уменьшения задержки выхода новой картинки взамен предыдущего изображения. Итак, квантовые телевизоры – что это? Это модернизированный экран с улучшенным изображением.

Технология Ultra-Black

Создатель технологии - бренд Samsung. Ее используют, чтобы поглотить световые блики, когда солнечные лучи попадают на дисплей на квантовых точках. Достичь нужного эффекта удалось за счет применения матовых экранов. Неоднородная структура такого дисплея успешно поглощает солнечные блики и позволяет насладиться передаваемым изображением.

Технология LG NanoCell

Разумеется, решение о повышении качества изображения на ТВ-устройствах приняли не только в компании Samsung. Недавно ассортимент телевизоров обновил концерн LG, создавший технологию NanoCell. Компания не сильно делится особенностями технологии.

Известно, что в новом технопроцессе NanoCell тоже задействованы квантовые точки LG. Отличие – неизменная длина всех наночастиц, которая составляет 1нм. Такой подход позволил предотвратить распространение световых волн в красно-зеленом спектре. Другими словами, за счет принятого решения производителям удалось сформировать чистый световой поток, за счет чего удалось получить яркую и чистую картинку на экране телевизора.

Дополнительно LG улучшил углы обзора. В NanoCell они отличаются. Достигается это уже не за счет квантовых точек, а с помощью усовершенствованной IPS-матрицы. Телевизоры на квантовых точках – что это? Это выход на новый уровень.

Сколько стоит «квантовый телевизор»?

Впервые ТВ-устройства с технологией квантовых точек появились на рынке в 2015 году. Первыми QLED-дисплеи выпустили компании Samsung, LG, Sony. Сегодня стоимость таких устройств выше стандартных моделей, и это вполне объяснимо. Стоит отметить, что производители обещают доработать Quantum dot color технологию и снизить цены на инновационные телевизоры.

Перспективы

Инженеры и физики уверены, что технология будет развиваться. До сих пор ведутся работы по улучшению работы телевизионных дисплеев. Кроме того, ученые расширяют сферы применения наночастиц, модернизируя оборудование и технологии.

Лазеры

Квантовые точки активно используют не только в телевизорах на квантовых точках Samsung, но и лазерах. Особенность подобных устройств в возможности варьирования длины волны люминесценции, что делает их привлекательными и востребованными на рынке. Другие плюсы квантовых лазеров:

1. высокая фотостойкость по сравнению с органическими носителями;
2. улучшенная полоса частот;
3. небольшая интенсивность шума.

Подобные устройства менее чувствительны к перепадам температур, что позволяет расширить возможности для эксплуатации оборудования. Сегодня лазеры, в которых применена технология квантовых точек, используют в медицинской практике. Например, не так давно создали лазерный скальпель, который позволяет добиться максимальной точности при оперировании.

Энергетика

Квантовые точки в энергетической сфере используют для обслуживания и организации работы солнечных батарей. С их помощью удается ускорить процесс преобразования солнечной энергии электроток постоянного типа.

Квантовые технологии – что это такое? Это ниша, в которой нужно развиваться. Сегодня исследованиями в этой области занимаются специалисты QD Vision и инженеры крупной компании Samsung. Вероятно, совсем скоро на рынке появятся модернизированные модели телевизоров с экранами на квантовых точках, которые формируют не световой поток, а изображение сразу.

Мы в Telegram