Экран на квантовых точках (Quantum dot display)
Мы уже более или менее привыкли, что телевизоры либо светятся сами собой (кинескопные и плазменные), либо используют подсветку в виде различных ламп и светодиодов. Но прогресс не стоит на месте, и вот на смену им идут телевизоры на квантовых точках (QD-LED, QLED).
Квантовая не-точка
Что же собой представляет квантовая точка? На самом деле, называть эти объекты точками — некоторое преувеличение (точнее, "преуменьшение").
Квантовые точки (Quantum Dots или сокращённо QD) представляют собой нанокристаллы полупроводников. То есть кристаллики настолько маленькие (от 2 до 100 нанометров в поперечнике), что различные квантовые эффекты проявляются в нём, что называется, "в полный рост".
В каком-то смысле, можно говорить, что нанокристалл начинает вести себя как единый атом, по крайней мере, как и атом, он может излучать свет не какой попало, а лишь определённой длины волны. Но если у атома эти самые "разрешённые" длины волн определяются природой самого атома (его энергетическими состояниями), то в квантовых точках их можно регулировать размерами кристалла. Подобно акустическим камертонам кристаллы излучают свет в зависимости от своих размеров: большие кристаллы излучают более длинные волны — допустим, красного цвета, кристаллы поменьше — зелёного. А самые маленькие — синего. Именно это свойство квантовых точек и привлекает учёных и инженеров: достаточно научиться выращивать кристаллики заданных размеров, и мы получим почти идеальный источник чистого света заданной длины волны.
Светятся квантовые точки за счёт явления люминесценции, как и известные в технике люминофоры, использовавшиеся, например, в кинескопных и плазменных телевизорах, а также в люминесцентных лампах (не зря они так называются!).
Люминесценция — это излучение света в ответ на внешнее возбуждение. В кинескопе люминофор возбуждался потоком электронов, в плазменных панелях и лампах дневного света — ультрафиолетовым излучением газового разряда. Точно так же и квантовые точки: они могут возбуждаться светом или электрическим током, но в ответ всегда будут светить "правильным", как говорят физики, монохромным светом.
Собственно, сегодня перед химиками стоит последняя, но чрезвычайно важная и сложная задача – организовать массовое производство дешёвых квантовых точек с наперёд заданными параметрами.
Экраны на квантовых точках
Справедливости ради, следует сказать, что впервые о квантовых точках и дисплеях на их основе заговорили довольно давно. Так, первые лабораторные образцы подобных экранов корейская компания Samsung продемонстрировала ещё в 2011 году. И в этих 4-дюймовых экранчиках пикселы были построены из самих квантовых точек, как органические светодиоды в OLED-панели. Увы, пока эти образцы так и остались "игрушками" учёных и инженеров.
Но не всё так уныло, как может показаться! В 2013 году компания Sony представила на рынке свой флагманский телевизор KD-65X9000A, в котором использовались квантовые точки. А на выставке CES 2015 нас ждала целая вереница новинок, в которых активно используются квантовые точки, от корейских LG и Samsung, а также от китайской TCL (первый образец был показан на выставке IFA2014 в Берлине).
Здесь следует отметить, что все эти новинки представляют собой обычные ЖК-телевизоры, в которых квантовым точкам отводится лишь роль подсветки. Фактически, квантовые точки наносятся на специальную тонкую плёнку, которая устанавливается позади ЖК-матрицы. Подсветка из голубых светодиодов подсвечивает её и квантовые точки начинают ярко люминесцировать. Одного этого оказывается достаточно, чтобы существенно улучшить контрастность и расширить цветовой охват ЖК-телевизоров.
Основная проблема современных ЖК-телевизоров со светодиодной подсветкой (LED) заключается в том, что белый свет светодиодов не является по-настоящему белым. И особенно ярко это проявляется при пропускания его через светофильтры (для получения цветного пикселя из трёх субпикселей RGB): цветовые компоненты имеют сильно разную интенсивность, так что обеспечить точную цветопередачу оказывается очень сложно.
В случае же квантовых точек, их можно построить такими, что они будут точно попадать в "окно прозрачности" красного и зелёного светофильтров и светить с одинаковой силой. Синяя квантовая точка оказывается не нужна при использовании синего светодиода подсветки. В результате пиксель на экране телевизора будет иметь в точности тот цвет, какой и требовалось получить, причём с минимальными потерями света на фильтрах. То есть яркость экрана будет максимально возможной, а это наилучшим образом скажется на контрастности.
Впрочем, компания LG не разделяет всеобщего энтузиазма по поводу QD-телевизоров, считая, что они являются просто очередным этапом на пути развития ЖК-телевизоров. Да, корейская компания организует производство моделей на квантовых точках и на CES2016 было представлено несколько новых моделей, но это лишь вопрос сиюминутной конкурентной борьбы. В LG уверены, что будущее телевидения за OLED-телевизорами, которые обеспечивают ещё лучшую яркость, контрастность и широту цветового охвата. Кроме того, благодаря отсутствию подсветки, многочисленных слоёв светофильтров, той самой плёнки с квантовыми точками и т.д. OLED-модели могут быть удивительно тонкими (как, например, телевизор-обои толщиной меньше миллиметра).
Источник: _https://www.mediamarkt.ru/blog/2015/01/20/likbez-kvantovye-tochki/