Квантовото бъдеще на телевизорите – първа част

    –

Към днешен ден повечето телевизори използват дисплеи с течни кристали, които стремително остаряват и отстъпват пазара на новите ярки, тънки и извити телевизори с OLED матрици. Но бъдещето не е само за тях.

А защо? Защото все по-масово започнаха да се появяват матрици с квантови точки (quantum dots, QD). Ако наскоро сте си купили нов телевизор или възнамерявате да си закупите, вероятно сте се сблъскали с QLED TV. Тук ще обърнем внимание на квантовите точки и как работят новия тип матрици, които ги използват. И дори да сте решили да за закупите OLED телевизор, може и да размислите, понеже тази най-нова технология ни два всичко, което ни обещаваха през последните 20 години, като например сгъваем във вид на руло телевизор, който почти не заема място.

Както обикновено, ще започнем от самото начало – какво са квантовите точки и как са устроени.

Устройство на квантовите точки

При диаметър едва няколко нанометра квантовата точка е миниатюрен полупроводник, обикновено направен от цинков селенид, кадмиев селенид или индиев фосфат. Тя може да прави редица полезни неща, но нас засега ни интересува нейната способност да преобразува късовълновата светлина – най-често синята с дължина на вълната от 400 до 495 nm в на практика произволен отенък на цветовете във видимия спектър на светлината.

    –

Когато квантовата точка погълне фотон, тя генерира електронно-дупчеста двойка, която рекомбинира, за да изпусне нов фотон. Това изглежда малко сложно, но най-важното е, че цветът на фотона зависи от размера на квантовата точка – по-големите точки излъчват светлина с по-голяма дължина на вълната (от 620 до 750 nm). По-малките точки излъчват светлина с по-къса дължина на вълната, близо до виолетовата част на спектъра (от 380 до 450 nm).

Това пренастройване е уникално за квантовите точки. В другите излъчващи светлина материали дължината на вълната на генерирания фотон е строго фиксирано свойство на материала и по никакъв начин не зависи от неговите размери. За да създадат квантова точка с точно определен размер, определящ дължината на вълната на излъчваната светлина, специалистите регулират температурата и времето на химическите реакции при тяхното производство.

Работата на квантовите точки силно се отразява на изображението на екрана на телевизора. Всеки пиксел на екрана, излъчва червена, зелена или синя светлина, или комбинация от тези три цвята, образувайки над един милиард уникални отенъци. Доколко точно тези отенъци съответстват на цветовете, записани от телевизионните камери, зависи и точността на цветовете на самия телевизор.

Типове QD матрици

Много от съвременните телевизори използват квантови точки за подобряване на цветовете, създавани от течнокристалните дисплеи със светодиодна подсветка (LED). Но специалистите на всички водещи компании разработват нови способи за създаване на телевизионни изображения с още по-добро качество. Телевизорите с конкуриращата технология на органичните светодиоди (OLED), отдавна се считат за следващата еволюция в телевизията, но засега са много скъпи и активно се търси тяхна по-евтина замяна.

Photo-Enhanced QD TV

Използва се и наименованието QDEF (Quantum Dot Enhancement Film) – филм от квантови точки за подобряване на изображението.

    –

В този вариант квантовите точки във вид на тънък филм се поставят между светодиодния панел и подсветката на телевизора, като я използват, за да образуват по-пълен цветови спектър.

Основни преимущества:

Дълбоки и ясни цветови, дори и при пикова яркост на изображениетоНиска ценаНяма прогарянеПроизвеждат се със сега съществуващите технологии за производството на течнокристалните матрициВече се произвеждатOLED TV

Тази ултратънка технология за производство на дисплеи не използва квантови точки и се базира на органични светодиоди, които излъчват светлина, когато през тях протича електрически ток.

    –

Преимущества:

Дълбоко ниво на чернотоОтлични ъгли на вижданеБързо обновяване на матрицатаВъзможност за използван на гъвкави подложкиВече се произведатФотоемисионни QD TV

Тук квантовите точки заменят цветните филтри и самите те стават червени и зелени субпиксели.

    –

Преимущества:

Широки ъгли на вижданеПотенциален трикратен скок на ефективността и яркостта в сравнение с LCD дисплеитеПроизвеждат се със сега съществуващите технологии за производството на течнокристалните матрици

Принципите на работа на двете основни QD технологии са показани на горното изображение

QD TV с електронна емисия

В този случай квантовите точки самостоятелно излъчват светлина при подаването на електрически ток

    –

Основни преимущества:

Идеални ъгли на вижданеИдеално ниво на чернотоПотенциално неособено скъпо производствоВисока скорост на опресняване на изображениетоГъвкави подложкиНе се налага използването на цветни филтриДълъг срок на експлоатацияMicro-LED TV с квантови точки

Това е разновидност на Micro-LED технологията и включва масив микроскопични монохромни светодиоди, осигуряващи генерирането на светлината за червените и зелените субпиксели, ролята на които играят именно квантовите точки.

    –

Основни преимущества:

Идеални ъгли на вижданеНе се налага използването на цветни филтриИдеален черен цвятМаксимална яркостВисока скорост на обновяванетоВъзможно е използването на гъвкава подложкаПринцип на работа на LED подсветката

Съвременните течнокристални телевизори, които навярно използвате вкъщи, възпроизвеждат цветовете чрез източник на светлина отзад – подсветката, която обикновено излъчва синьо-бяла светлина. Към днешен ден, най-често се използва подсветка от масив светодиоди с бяла светлина. Старите LCD дисплеи използваха луминесцентни лампи за подсветка, а не светодиоди. Всеки пиксел е съставен от червен, зелен и син субпиксел. Всеки един от тях е миниатюрен регион със светлинен филтър и течнокристален гейт, който контролира колко светлина да премине през този филтър. Чрез промяна на относителните пропорции светлина, излъчвана от всеки субпиксел, пикселът може да пресъздава повечето от цветовете на реалния свят. Ключовият момент тук е следният: колкото по-чиста е светлината на всеки субпиксел (по-малко паразитни отенъци на други цветове), толкова по-тесен е неговият спектър и могат да се генерират по-точни цветове.

Производителите на LCD телевизори използват два основни начина, за да постигане на много тесен спектър на излъчване на субпикселите. Първият начин е използването на много строги светлинни филтри, които пропускат съвсем тесен спектър на всеки от основните цветове (червен, зелен и син). Алтернативният начин е подобряването на подсветката. Да си припомним, че белият цвят може да бъде получен като смес от червен, зелен и син цвят. Тоест, необходима е подсветка, която е комбинация именно от тези три цвята, всеки от които има спектрално разпределение с резки пикове именно с дължината на вълните на цветните филтри.

    –  Така изглежда светодиодната подсветка на екрана в iPod Touch

Към днешен ден по-добри резултати дава вторият метод, понеже стесняването на спектъра на цветния филтър заглушава изображението, което не е добре за телевизионните екрани. Специалистите се концентрират предимно върху подобряване спектъра на подсветката.

Подсветката в обикновените бюджетни телевизори работи по почти същия начин, като светодиодните лампи, които стават все по-разпространени в домовете. Те генерират светлина с пикове в червения, зеления и синия спектър, която нашето око възприема като бяла.

В типичната светодиодна подсветка светодиодът от галиев нитрид генерира синя светлина. Тази светлина възбужда итрий-алуминиевия луминофор, който генерира жълта светлина. Жълтото и синьото излъчване създават светлина, която изглежда бяла, но е богата предимно на жълти и сини дължини на вълната и е твърде бедна на вълни в зеления и червения диапазон на спектъра.

Когато субпикселите на LCD дисплея филтрират светлината, за да се получи червен и зелен цвят, просто не достига енергия, за да се получат ярки червени и зелени цветове с използването само на LED подсветката. Цветните филтри компенсират този недостиг на енергия като пропускат по-широк диапазон светлина. Но по този начин зеленият субпиксел има примеси на син и жълт цвят, докато червеният цвят има оранжеви примеси. В крайна сметка, с тези неточни цветове няма как да се предаде цялата красота на реалния видим свят.

Тук на помощ идват квантовите точки, които перфектно се справят с тази ситуация, но на това ще се спрем в следващата част.

Your Guide to Television’s Quantum-Dot Future

Коментари
Все още няма коментари
Статистика
Прегледи 2
Коментари 0
Рейтинг
Добавена на11 Ян 2019
ИзточникKaldata

Тагове
OLED
Ние във фейсбук