Что приходит после OLED?
Поскольку телевизоры, мониторы и другие гаджеты с OLED-дисплеями постепенно становятся всё более доступными по более низким ценам, внимание переключается на то, какой будет следующая революционная технология для потребительских дисплеев.
Микросветодиоды часто упоминаются в таких дискуссиях, но ожидается, что эта технология не появится в потребительских устройствах до 2030-х годов. Но когда речь заходит о технологиях, которые могли бы серьёзно решить основные проблемы пользователей — такие как качество изображения, цена, долговечность, — квантовые точки на данный момент кажутся наиболее актуальными.
Квантовые точки уже завоевывают популярность в категории дисплеев премиум-класса, особенно в телевизорах и мониторах QD-OLED. Следующим шагом мог бы стать QDEL, сокращение от "электролюминесцентных экранов с квантовыми точками", также известных как NanoLED. Не следует путать с технологией QLED (квантовый светодиод), которая уже доступна в телевизорах, дисплеи QDEL не имеют подсветки. Вместо этого источником света являются квантовые точки. Ожидаемый результат — дисплеи с более широкими цветовыми пространствами, чем у современных QD-OLED-дисплеев (OLED-дисплеев с квантовыми точками), которые также будут ярче, доступнее по цене и устойчивее к выгоранию.
Похоже, что QDEL рассматривается как одна из наиболее перспективных разработок для потребительских дисплеев в ближайшие два года.
Если вы увлекаетесь технологиями для высококачественных дисплеев, QDEL должен быть в поле вашего зрения.
Что такое QDEL?
Возможно, вы знаете QDEL как NanoLED, потому что так его называет Nanosys, поставщик квантовых точек, разрабатывающий эту технологию.QDEL был известен под другими названиями, например QLED, до того, как Samsung присвоила эту аббревиатуру для ЖК-светодиодных телевизоров, использующих квантовые точки. Вы также можете встретить QDEL под названиями QD-EL, QD-LED или EL-QD. Как следует из этого алфавитного хаоса, в этой технологии ещё многое предстоит доработать. В этой статье в основном будет использоваться термин QDEL, но иногда будут упоминаться и NanoLED.
Если ни одно из этих названий вам не знакомо, то, вероятно, это потому, что вы пока не можете купить продукцию QDEL. Поставщики предполагают, что ситуация может измениться в ближайшие несколько лет; Nanosys планирует выпустить продукцию в 2026 году.
Однако эти сроки кажутся довольно амбициозными, учитывая ограниченное количество прототипов, которые мы видели, и ограничения, с которыми всё ещё сталкивается QDEL (подробнее об этом ниже). Но даже если мы не увидим QDEL в ближайшее время, есть причины следить за этой технологией.
Дэвид Хси, старший научный сотрудник исследовательской компании Omdia, занимающейся дисплеями, сообщил мне по электронной почте, что, по его мнению, QDEL окажет наибольшее влияние на телевизоры, дисплеи для ПК и автомобильную промышленность. Если QDEL будет коммерциализирован и запущен в массовое производство, соотношение цены и качества может быть лучше, чем у OLED, но ему всё равно будет сложно конкурировать с ЖК-дисплеями по цене.
В официальном документе (PDF) от Nanosys и производственного партнёра Sharp Display за 2023 год описывается процесс струйной печати, применимый к мониторам и телевизорам QDEL. Сообщается, что процесс фотолитографии сложнее, поскольку в процессе квантовые точки повреждаются, но он может расширить сферу применения QDEL, включив в неё планшеты, ноутбуки, смартфоны, носимые устройства и продукты AR/VR. Джефф Юрек, вице-президент Nanosys по маркетингу, подтвердил мне по электронной почте, что Nanosys ожидает, что продукты QDEL, изготовленные с помощью фотолитографии, первыми появятся на рынке.
Чудо без подсветки
В современных OLED-экранах в качестве источника света используется OLED-материал, а в QD-OLED-экранах для преобразования света в цвет применяются квантовые точки. В QLED-экранах источником света является белая подсветка; в QDEL-экранах электричество подаётся непосредственно на квантовые точки, которые затем генерируют свет.
- Сравнение конструкций QLED (слева), QD-OLED (в центре) и QDEL
QDEL использует слой квантовых точек, расположенный между анодом и катодом, для облегчения прохождения электричества через квантовые точки.
- Схема дисплея QDEL/NanoLED («эмиттеры NanoLED» — это квантовые точки)
В дисплеях QDEL пиксели состоят из субпикселей с красными квантовыми точками, субпикселей с зелёными квантовыми точками и — в отличие от современных дисплеев QLED и QD-OLED — субпикселей с синими квантовыми точками. В дисплеях QDEL используются те же ядра на основе квантовых точек, что и в продуктах QD-OLED и QLED, рассказал мне Юрек из Nanosys, добавив: «Функционал внешнего слоя [квантовых точек] необходимо изменить, чтобы он был совместим с каждой архитектурой дисплея, но ядра, которые выполняют основную работу, практически одинаковы во всех случаях».
Поскольку пиксели QDEL сами излучают свет и могут полностью отключаться, дисплеи QDEL могут обеспечивать такую же глубокую чёрную гамму и насыщенный контраст, которые сделали OLED-дисплеи популярными. Но благодаря использованию квантовых точек прямого обзора заинтересованные стороны утверждают, что QDEL-дисплеи могут воспроизводить более широкую цветовую гамму, чем мы видели на потребительских дисплеях раньше. Меньшее количество слоёв и деталей также влияет на стоимость QDEL-дисплеев, их долговечность и даже толщину.
QDEL в действии
Сейчас вы не можете купить что-либо с экраном QDEL, но за последние несколько лет компании продемонстрировали прототипы. Последнее обновление ожидаемой технологии было представлено на выставке CES в январе, когда компания Sharp Display продемонстрировала два прототипа небольшому числу посетителей. Один экран был 12,3 дюйма в диаметре и имел разрешение 1920×720. Другой прототип впервые показал QDEL в масштабе, подходящем для таких продуктов, как мониторы. Однако мы не знаем, какое разрешение у этого 30-дюймового прототипа.
Одним из важнейших преимуществ этих недавних прототипов по сравнению с ранее продемонстрированными образцами QDEL является то, что они были изготовлены при атмосферном давлении, а не в вакуумной камере. Как сообщает CNET, это «большой шаг к экономически эффективному производству».
Преимущества QDEL
Тот факт, что квантовые точки уже успешно применяются в ЖК-светодиодных и OLED-экранах, обнадеживает в отношении будущих продуктов QDEL. Заинтересованные стороны QDEL утверждают, что эта технология может обеспечить такие преимущества, как более низкое энергопотребление и более высокую яркость, чем у OLED. (Исследования с использованием прототипа устройства показали, что светоизлучающие диоды на квантовых точках достигают яркости 614 000 нит. Конечно, это не те результаты, которых вы ожидаете увидеть в реальном потребительском продукте.)
Из-за этих ожидаемых преимуществ некоторые энтузиасты в области дисплеев предсказывают, что QDEL однажды заменит OLED и другие технологии премиум-панелей для высококачественных потребительских устройств.
Есть надежда, что QDEL в конечном итоге прослужит дольше, чем OLED, особенно с учётом того, что QDEL не использует органические материалы, которые могут выгорать. Однако в настоящее время исследователи всё ещё работают над тем, чтобы материалы с синими и зелёными квантовыми точками прослужили достаточно долго, чтобы из них можно было сделать жизнеспособный потребительский гаджет без использования кадмия. В нынешнем виде дисплеи QDEL будут заметно тускнеть быстрее, чем современные OLED-дисплеи.
Но оптимисты считают, что срок службы дисплеев QDEL однажды может сравняться со сроком службы ЖК-дисплеев со светодиодами и превзойти срок службы OLED-дисплеев. Компания Nanosys считает, что материалы с синими квантовыми точками могут прослужить дольше, чем синие OLED-дисплеи, из-за проблем с достижением высокой эффективности и длительного срока службы синих OLED-дисплеев «при правильной длине волны или цвете», — объяснил Юрек.
Он продолжал:
Свет с короткой длиной волны, такой как синий, обладает высокой энергией... Энергия, необходимая для создания глубокого синего света с короткой длиной волны, требуемого стандартами видео, такими как DCI-P3, достаточно высока, чтобы повредить материал, из которого изготовлен источник света. Это одна из основных причин, по которой срок службы синих OLED-дисплеев меньше, чем у дисплеев других цветов.
Тем не менее, по словам Хси, срок службы слоя эмиссии квантовых точек, возможно, является основным препятствием для коммерциализации QDEL. Он добавил:
Срок службы синих QDS, не содержащих кадмия, исторически был слишком коротким, чтобы создавать коммерчески жизнеспособные дисплеи. Данные, представленные Nanosys в 2021 году, составили около 10 000 часов, что по крайней мере на две величины (в 100 раз) меньше минимально требуемого. Однако в последние годы срок службы материала QD [эмиссионного слоя] быстро увеличивается, и некоторые ведущие компании вскоре объявят о "прорывных” результатах.
Юрек сказал, что на конференции SID Display Week в мае должны быть анонсированы соответствующие разработки.
А как насчет микро-светодиода?
Микросветодиоды обладают многими преимуществами OLED-дисплеев, в том числе индивидуально излучающими пикселями для теоретически бесконечной контрастности. И, как и QDEL, микросветодиоды не так сильно подвержены выгоранию, как OLED-дисплеи, и могут быть ярче, чем OLED-дисплеи.
Микросветодиоды вроде как уже существуют. Если вы готовы потратить на телевизор шестизначную сумму, вы можете приобрести огромный набор микросветодиодов от таких компаний, как Samsung или C Seed. Однако производственные сложности, связанные с масштабированием технологии до обычных размеров телевизоров надёжным и доступным способом, сделали её недоступной для большинства.
Юрек сказал, что в конечном итоге можно будет производить QDEL дешевле, чем Micro LED, а также OLED и ЖК-светодиоды. Но пока мы не увидим это в действии, нам придётся относиться к этому скептически.
QDEL предположительно можно производить с использованием тех же машин и оборудования, которые в настоящее время применяются для изготовления светодиодных дисплеев. Кроме того, хотя и QDEL, и Micro LED основаны на кристаллических неорганических полупроводниковых материалах, эти материалы обрабатываются по-разному при изготовлении QDEL и Micro LED-дисплеев, причём в последнем случае возникают определённые сложности.
Мы пока не знаем, каким будет качество изображения в реальных продуктах QDEL и сколько технологические бренды в итоге вложат в то, чтобы внедрить QDEL в свои продукты. Но эксперты по дисплеям, с которыми я разговаривал, ожидают, что качество изображения будет таким же, как у микросветодиодов, но с большим количеством цветов. По словам Эрика Вири, главного аналитика по дисплеям в Yole Intelligence, QDEL также должен обеспечить более высокую «чистоту цвета» по сравнению с OLED.
И потребительские продукты Micro LED, и QDEL должны быть ярче, чем OLED-дисплеи, но Вири считает, что преимущество в яркости в конечном итоге будет у продуктов Micro LED, поскольку их «можно использовать на полную мощность, не повреждая».
Некоторые подозревают, что QDEL может оказать более непосредственное влияние, чем Micro LED, из-за задержек, с которыми столкнулась Micro LED при внедрении в массовый продукт. Например, в марте Марк Гурман со ссылкой на анонимные источники в Bloomberg сообщил, что Apple отказалась от производства Apple Watch и, возможно, других гаджетов с Micro LED из-за цены и сложности. Это было сделано после того, как Вирей вложил в эти усилия годы и, по оценкам, миллиарды долларов. В отчёте Гурман говорилось, что Apple продолжит использовать OLED-дисплеи в своих смарт-часах и, возможно, будет искать новых партнёров, чтобы снова вернуться к Micro LED.
В отличие от этого, компания Samsung в сентябре подтвердила, что в будущем телевизоры премиум-класса будут выпускаться с технологией Micro LED.
QDEL и Micro LED могут сосуществовать рядом с OLED
Вполне возможно, что через несколько лет QDEL, Micro LED и OLED станут общедоступными. В этом случае, по мнению Вири из Yole, все три технологии могут стать конкурентоспособными для ноутбуков и планшетов. QDEL может превзойти OLED в телевизорах премиум-класса, как и Micro LED, если его стоимость когда-нибудь снизится, сказал Вири, добавив, что телевизоры, вероятно, являются «приоритетной целью» для QDEL. Но потенциальные усовершенствования OLED-дисплеев, например, в области яркости или снижения риска выгорания, могут повысить конкурентоспособность этой технологии в потребительских устройствах.
Вири считает, что QDEL будет проще добиться ожидаемого улучшения качества изображения на потребительских дисплеях по разумной цене, чем Micro LED. Однако он ожидает захватывающую, напряжённую гонку «в течение следующих нескольких лет».
По словам Вири, OLED-дисплеи должны и дальше доминировать в смартфонах из-за необходимости высокой плотности пикселей, чего сложно добиться с помощью QDEL из-за процесса печати. Он добавил, что этот процесс «достаточно хорош для телевизоров, возможно, ноутбуков и планшетов, но его сложно улучшить до уровня смартфонов». По словам Вири, смартфоны — «безусловно, самое сложное применение» для Micro LED из-за ограничений по стоимости.
Интересно, что, когда пыль уляжется, Юрек считает, что QDEL станет новым лидером среди дисплеев премиум-класса:
Я также ожидаю, что и Micro LED, и NanoLED будут позиционироваться как более премиальные технологии, чем OLED, учитывая более высокую потенциальную яркость и долговечность. Однако все три технологии обеспечивают высокое качество. Таким образом, ключевыми различиями будут производство и стоимость.NanoLED обещает быть более простым в производстве, чем OLED или MicroLED. Вот почему я считаю, что NanoLED станет идеальной технологией отображения в долгосрочной перспективе.
Хси из Omdia менее уверен в том, что покупатели будут выбирать между Micro LED и QDEL в качестве вариантов дисплеев премиум-класса. «На данном этапе всё ещё трудно сказать, будут ли Micro LED и QDEL сосуществовать или нет. Это будет зависеть от масштабов производства QDEL и его стоимости после того, как он выйдет на рынок... в 2025–2026 годах», — сказал он.
Устройства QDEL могут быть проще в изготовлении, чем микро-светодиодные
Для создания микросветодиодных дисплеев микросветодиодные чипы выращиваются эпитаксиально на полупроводниковых пластинах. С помощью процесса «выбери и помести» тысячи микросветодиодных чипов переносятся на подложку. Сделать это надёжным, быстрым и сопоставимым по цене с производственными процессами других типов дисплеев способом оказалось непросто, и эти препятствия на протяжении многих лет ограничивали доступность микросветодиодов.
Тем временем дисплеи QDEL можно было бы производить с помощью того же процесса фотолитографии, который уже используется для изготовления различных электронных устройств и плоских дисплеев, в том числе ЖК-дисплеев со светодиодами. Это также означает, что было бы достаточно просто производить дисплеи QDEL размером с самые большие из доступных сегодня потребительских телевизоров.
Юрек объяснил:
QD [квантовые точки] для наносветодиодов получают методом растворения. Возможность производить полупроводники в огромных масштабах на оборудовании для химической обработки позволяет нам изготавливать точные оптические излучатели по чрезвычайно низкой цене по сравнению с фабричным производством. Мы подсчитали, что для производства 1 грамма QD с помощью традиционного производства полупроводников потребовалось бы 50 квадратных метров площади пластины.
Затем эти квантовые точки в растворе можно использовать в качестве чернил или фоторезистов для создания узоров на дисплеях с помощью струйной печати или фотолитографии. Цель состоит в том, чтобы можно было делать это в обычной атмосфере, не помещая весь дисплей в вакуум (как это необходимо для высокочувствительных OLED-дисплеев).
Тем не менее, остаются проблемы, связанные с оптимизацией и масштабированием производственного процесса для QDEL, будь то фотолитография или струйная печать.
Доступность QDEL
«В наших публичных дорожных картах мы ориентируемся на 2026 год для коммерческой готовности материалов. Когда потребители получат доступ к этой технологии, зависит от брендов и конкретных продуктов, которые они хотят выпустить», — сказал мне Юрек из Nanosys.
Это обнадеживает, но не даёт чёткого представления о том, когда можно будет купить телевизор QDEL, и я не удивлюсь, если дата выхода на рынок будет перенесена. Даже если бы Nanosys была готова продавать другим брендам, есть много других факторов, которые должны совпасть, прежде чем люди смогут купить продукт с квантовыми точками прямого просмотра. И первые продукты могут не оправдать ожиданий, как это иногда бывает с новыми технологиями.
Итак, что же будет после OLED? Есть несколько идей, в том числе просто больше и лучше OLED. Но жюри, в состав которого входят исследователи и коммерческие фирмы, занимающиеся исследованиями и разработками, технологические бренды и, в конечном счёте, пользователи, ещё не приняло решение. И пройдут годы, прежде чем решение будет принято.
Пока мы ждём, тем из нас, кто заинтересован в исключительном качестве изображения по более доступным ценам, легко болеть за QDEL.
https://arstechnica.com/gadgets/2024/04 ... emium-tvs/