Квантовый экран. QD-LED или дисплеи на квантовых точках – почему за ними будущее

На международных выставках демонстрируется много новых дисплейных технологий, однако далеко не все они жизнеспособны и обладают соответствующими возможностями для успешного коммерческого внедрения. Одно из приятных исключений — технология квантовых точек, которая уже применяется в подсветке ЖК-дисплеев. Стоит рассказать об этой технической инновации более подробно.

Квантовые точки

Квантовые точки – это наночастицы полупроводниковых материалов. Их параметры определяются размерами: с уменьшением размеров кристалла растет расстояние между энергетическими уровнями. Когда электрон переходит на более низкий уровень, происходит испускание фотона. Изменяя размеры точки, можно регулировать энергию фотона и, как следствие, цвет света.

Это не новое открытие, на самом деле квантовые точки были созданы еще более тридцати лет назад. Но до последнего времени они применялись только в специальных научных приборах в лабораториях. Строго говоря, квантовые точки – это микроскопические элементы, способные излучать свет в узком диапазоне волн. Причем в зависимости от их размеров свет может быть зеленый, красный или синий.

Изменяя их размер, можно тонко регулировать длину волны испускаемого света. Эта технология, применяемая в современных моделях телевизоров, берет свое начало в 2004 году, когда была организована компания QD Vision. Изначально сотрудники этой исследовательской лаборатории старались применить квантовые точки для замены органических красителей при маркировке различных биологических систем, однако затем технологию решили опробовать в телевизорах.

К этой идее вскоре подключились известные компании. В частности, в 2010 году исследователи работали совместно с компанией LG над проектом QLED. Впрочем, самая концепция технологии применительно к ЖК-телевизорам постоянно подвергалась изменениям, ее рабочее название также несколько раз менялось. Спустя год уже в сотрудничестве с Samsung был создан прототип цветного экрана на квантовых точках. Однако он не пошел в серию. Последняя реализация этой концепции стала частью технологии Color IQ от Sony, которая представила экран с подсветкой Triluminos.

Как известно, все ЖК-телевизоры создают картинку путем смешения базовых цветов – красного, зеленого и синего (модель RGB). Иногда добавляется желтый, что, впрочем, существенно не влияет на саму систему создания картинки на ЖК-экране. Смешение цветов RGB в ЖК-телевизорах осуществляется посредством цветных фильтров, а в плазменных панелях – благодаря люминофору.

В классических ЖК-моделях в роли подсветки применяются «белые» светодиоды. Цвет в белом спектре, проходя через цветные фильтры, дает определенный оттенок. В более продвинутых моделях применяются люминофорные светодиоды, которые испускают свет в синей области. Затем этот свет, смешиваясь с желтым, превращается в визуально белый. Для создания же на экране из подобного белого цвета, соответственно, красного, синего и зеленого применяются светофильтры. Это достаточно эффективно, но все же впустую расходуется много энергии. Кроме того, тут инженерам приходится искать определенный баланс между качеством цветопередачи и яркостью подсветки.

Преимущества телевизоров на квантовых точках

Два года назад компания Sony впервые представила серийно выпускаемые модели телевизионных устройств с подсветкой Triluminos, в которой как раз и реализованы квантовые точки. Это, в частности, KD-65X9000A. В подсветке применяются синие диоды, но здесь нет желтого люминофора. В результате, синий свет, не смешиваясь, напрямую проходит через специальный элемент IQ, который содержит красную и зеленую квантовые точки. Основными достоинствами технологии производитель называет более глубокую цветопередачу и минимизация потерь в яркости.

Предполагается, что в сравнении с LED-подсветкой квантовые точки обеспечат увеличение цветовой гаммы практически на 50 процентов. Цветовой охват в новых TV Sony с подсветкой Triluminos близок к 100% NTSC, модели же с обычной подсветкой имеют около 70% NTSC. Таким образом, можно констатировать, что телевизоры с подсветкой на квантовых точках действительно могут улучшить качество изображения, сделав цветопередачу более реалистичной.

Но вот насколько более реалистичной? Ведь известно, что в тех же телевизорах Sony картинка создается при помощи привычных фильтров, осуществляющих смешение цветов? Ответить на этот вопрос довольно сложно, тут многое зависит от субъективного восприятия качества изображения. Во всяком случае, счастливые обладатели первых телевизоров Sony с новой подсветкой отмечают, что изображение на экране выглядит как картина, написанная более чистыми цветными красками.

То, что и другие ведущие компании мгновенно подключились к внедрению этого технологического новшества, подтверждает тот факт, что квантовые точки не являются исключительно маркетинговым ходом. На CES 2015 компания Samsung представила телевизоры SUHD TV, в которых также была реализована подобная технология. Отмечается, что новые телевизоры обеспечивают более высокое качество изображения при цене ниже, чем у OLED-моделей. Компания LG также представила на выставке ULTRA HD телевизоры с технологией квантовых точек (Quantum Dot).

Сравнение с OLED не случайно. Ведь многие компании сначала обратились к OLED-технологии, как к способу повысить качество изображения современных телевизоров, но столкнулись с проблемой их производства при запуске в серию. Особенно это касается OLED-телевизоров с большой диагональю экрана и сверхвысоким разрешением.

В лице квантовых точек был найден своеобразный запасной вариант — цветовая гамма на таких телевизорах практически так же хороша, как и на OLED-дисплеях, а проблем с промышленным освоением технологии практически нет. Это позволяет компаниям выпускать телевизоры, которые по качеству картинки будут соперничать с OLED-технологией, оставаясь по цене доступными широкому кругу потребителей.

В целом, 10-битный дисплей SUHD телевизора передает наиболее реалистичное изображение и отличается поразительно точной цветопередачей. Квантовые LCD-телевизоры по всем параметрам превосходят LED-экраны предыдущего поколения и ничуть не уступают технологическим решениям OLED.

В прошлом материале мы разобрали почему. Сейчас стоит подробней остановиться на каждой из четырех представленных моделей Samsung SUHD, чтобы оценить их особенности.

Во время загрузки произошла ошибка.

Изящный изгиб экрана KS9000 и KS7500

Модели объединяет красивейший изогнутый экран Curved TV с разрешением 4K и эффектом погружения, который идеально подходит для просмотра широкоформатных фильмов и видеоигр.

Флагманская KS9000 имеет максимальную диагональ в 78-дюймов - это самая большая из всех возможных квантовых панелей Samsung SUHD. Также встречаются диагонали 65, 55 и 49 дюймов с общим для всех размеров элементом дизайна - элегантной металлической ножкой. Изогнутый экран неразрывно с большими диагоналями, поэтому если вы желаете создать из гостиной настоящий домашний кинотеатр, то модели телевизоров Samsung SUHD с экраном Curved TV станут для вас настоящим открытием. Вы испытаете погружение в происходящее на экране не хуже, чем кинотеатре, где все продумано до мелочей.

То же самое касается и красивейших моделей серии KS7500, среди которых можно встретить диагонали 65, 55 и 49 дюймов. Основным общим элементом дизайна KS7500 можно считать красивые ножки, расположенные ближе к бокам телевизора. Уникальность подставки заключается в отсутствии каких-либо винтов крепления - ножки просто защелкиваются на подставке.

Модель Samsung SUHD К7500

Помимо внешних различий существует и одно существенное - запатентованная технология Supreme UHD Dimming. Supreme UHD Dimming - система локального затемнения в телевизорах SUHD, благодаря которой черный цвет выглядит особенно натурально. Старшая модель KS9000 располагает 1152 блоками локального улучшения видеоконтента, а младшая KS7500 - 576.

Среди общих характеристик можно выделить:

• Максимально реалистичная картинка с Quantum Dot дисплеем
• Расширенный динамический диапазон HDR с яркостью 1000 нит
• Антибликовое покрытие экрана Ultra Black
• Безупречный дизайн 360°
• Изогнутый экран Curved TV с эффектом погружения
• 10-битная панель UHD 4K, передающая до миллиарда оттенков
• Универсальный пульт Samsung One Remote
• Smart Hub – теперь любимый контент собран в одном месте
• Ультратонкие рамки экрана

Слева - модель К9000, справа - модель К8000.

Плоский минимализм KS8000 и KS7000

Поклонники классических плоских LCD-экранов будут приятно удивлены наличием среди Samsung SUHD моделей KS8000 и KS7000, ведь для некоторых интерьеров незаменим телевизор с плоским экраном или монтируемый на стену. К тому же телевизоры Samsung SUHD уменьшают отражение солнечного света, вы сможете наслаждаться чрезвычайно четким изображением с любого ракурса.

Старшая KS8000 поддерживает технологию Supreme UHD Dimming с идентичным для KS9000 количеством блоков локального улучшения видеоконтента. KS7000 повторяет UHD Dimming характеристики KS7500. Наряду с максимально доступной диагональю в 75 дюймов, старшая модель может предложить размеры на 65, 55, 49 дюймов, младшая - 60, 55 и 49 соответственно.

Бесшовная гладкая конструкция телевизоров Samsung SUHD получила название «Дизайн 360». Чистые линии проходят по всему дисплею – даже сзади. Ни один винт не находится в поле видимости, а богатая матовая текстура добавляет элемент утонченной элегантности. Благодаря продуманным дизайнерским решениям каждый телевизор серии Samsung SUHD гармонично дополняет любой интерьер.

Модель Samsung SUHD К7000

Среди общих характеристик можно выделить.

Еще совсем недавно дисплеи телевизоров на органических светодиодах (OLED) считались последним словом в развитии дисплейных технологий. Однако прогресс не стоит на месте и вниманию покупателей представляется новинка – жидкокристаллические дисплеи на основе квантовых точек.

В переводе с английского означает, собственно, квантовые точки. Они представляют собой мельчайшие частицы с диаметром всего в несколько нанометров. Увидеть невооруженным взглядом их невозможно. Но это является их основным преимуществом. Регулируя размер и придавая определенную форму этому полупроводнику, можно осуществлять точный контроль над электроводностью, а значит, и менять цветность света, исходящего от квантовой точки. Крупные точки будут казаться красными, более мелкие – синими, средние – зелеными. Благодаря своей стабильности, а также точному контролю над размерами частиц, стало возможным получить именно тот цвет, который необходим. При этом заданный оттенок будет практически вечным.

Преимущества нанокристаллов перед LED

Дисплеи современных жидкокристаллических телевизоров со светодиодной подсветкой (LED) имеют большой недостаток: их изображение зависит от светодиодов, которые излучают не чисто белый свет, при этом с узким цветовым спектром. Есть определенные технологии, позволяющие приблизить белый к идеалу, но на выходе полученные цвета все равно не обладают одинаковой интенсивностью (зеленый и синий будут ярче красного). Чтобы как-то сгладить эту разницу используют специальные настройки цветов в телевизоре, понижая значения синего и зеленого, но в результате изображение становится гораздо бледнее, чем необходимо.

Проблема поиска источника идеального белого света, который обеспечил бы при преломлении весь световой спектр с цветами одинаковой интенсивности, была решена при использовании квантовых точек.

Так, при создании дисплеев с использованием нанокристаллов была использована следующая технология. На специальную пленку наносятся квантовые частицы красного и зеленого оттенков. Они не разбиты на субпиксели как в модели RGB, а просто смешаны друг с другом. За этим слоем расположены светодиоды синего цвета. При попадании света от диода, квантовые точки начинают излучать свои красные и зеленые цвета. И как раз в процессе смешивания всех трех цветов получается искомый источник идеального белого света. Это обеспечивает правильную цветопередачу без искажения цветового спектра и потери интенсивности цветов.

Таким образом, квантовый механизм позволят разрешить целый ряд проблем, имеющихся у обычных ЖК-дисплеев с подсветкой. Среди основных преимуществ технологии QD-LED можно выделить следующие:

1. Применение источника идеального белого света.
2. Отсутствие проблемы с потерями контраста и яркости. Все цвета светового спектра имеют одинаковую степень интенсивности. Ни один цвет не преобладает над другим.
3. Увеличение реалистичности цветопередачи более чем на 50 процентов (около миллиарда оттенков).
4. Насыщенность цветов возрастает на 40 процентов.

Преимущества нанокристаллов перед OLED

OLED-дисплеи, работа которых основана на органических светодиодах, стали очередной ступенью в развитии электроники. По сравнению с обычными жидкокристаллическими дисплеями OLED имеют ряд преимуществ:

• качество изображения не меняется в зависимости от угла обзора;
• отсутствует подсветка;
• уменьшается вес и габариты изделия;
• повышается яркость и контрастность изображения.

Однако, несмотря на все преимущества, у данной технологии имеется целый ряд недостатков. Так, например, срок эксплуатации у OLED-дисплеев небольшой. Синие светодиоды имеют ограниченный несколькими годами непрерывной работы срок службы. А при выходе их из строя точность цветопередачи значительно искажается. Яркость изображения также отражается на длительности работы дисплеев и энергопотреблении: чем выше яркость, тем меньше срок эксплуатации и большее потребление энергии. Но самой значительной проблемой использования органических светодиодов является их серийное производство. Данная технология требует полной замены аппаратуры и конвейеров на заводах-изготовителях, а это приведет к значительному удорожанию продукции.

Использование же квантовых точек требует лишь небольших изменений и усовершенствования имеющихся конвейеров. Это прямо отразится на итоговой стоимости дисплеев. К тому же использование нанокристаллов решает проблему с недолговечностью цветопередачи и энергоэффективностью. В результате выходит качественное изображение, сопоставимое с OLED при этом более доступное для приобретения. /Более подробно читайте в нашем сайте.

Таким образом, квантовые точки становятся новой вехой в развитии жидкокристаллических дисплеев. Хотя кто знает, может не за горами будет новое научное открытие, которое перевернет наши сегодняшние представления о совершенных технологиях.

Квантовые точки - это полупроводниковые кристаллы размером от 5 до 10 нанометров (чуть больше размеров молекулы ДНК). В зависимости от размера и материала, из которого изготовлены нанокристаллы, под воздействием электрического тока или света они излучают различные цвета. А 10-битная матрица новых телевизоров Samsung позволяет отображать до 1 млрд цветовых оттенков, что делает цветопередачу невероятно точной и насыщенной.

Чем технология Quantum Dot отличается от других?

Какие же преимущества обеспечивает технология Quantum Dot? Первые ЖК-телевизоры уступали современным как в яркости, так и в цветопередаче. ЖК-телевизоры с LED-подсветкой последних поколений сделали существенный шаг вперед в плане увеличения яркости, но не обеспечивали идеальную цветопередачу.

Технология OLED – это компромиссное решение, реализующее качественную цветопередачу, но при небольшой яркости. Использование же квантовых точек позволяет достичь максимального результата как в отношении цветопередачи, так и в отношении яркости, без каких-либо компромиссов. Дисплеи на квантовых точках воспроизводят наиболее яркую и одновременно реалистичную картинку.

В телевизорах Samsung SUHD источником света являются квантовые точки. Они излучают свет, который передает естественные цвета и создает реалистичное изображение.

Технология квантовых точек была разработана чтобы преодолеть недостатки OLED. Так, в экранах Quantum Dot используются материалы неорганического происхождения, которые имеют существенно больший срок работы. А для телевизоров, которые эксплуатируются по 7-10 лет, это немаловажно. Кроме того, у телевизоров на базе технологии Quantum Dot полностью отсутствует проблема выгорания, которая имеет место быть при использовании OLED.

Реализована технология квантовых точек в следующих линейках телевизоров SUHD TV Samsung, доступных на российском рынке: топовые KS9000 (изогнутые) и KS8000 (плоские) с диагоналями от 49 до 78 дюймов, а также серии KS7500 (изогнутые) с диагоналями от 49 до 65 дюймов и KS7000 (плоские) с диагоналями от 49 до 60 дюймов.

Что еще используется для улучшения изображения?

Помимо квантовых точек, в SUHD-телевизорах Samsung используется еще несколько важных технологий для улучшения качества изображения. Например, технология Ultra Black, которая реализована в новых телевизионных панелях, по структуре похожих на строение глаза мотылька.

Такая конструктивная особенность позволяет минимизировать блики на экране, снизив отражение внешнего света до 99,7%, и повысить контраст на 35%. В итоге зритель может насладиться отличной глубиной черного цвета при просмотре телевизора в дневное время суток даже в хорошо освещенной комнате.

Еще одна технология, воплощенная в SUHD-телевизорах Samsung 2016 года - HDR 1000. Она позволяет воссоздавать реалистичный динамический диапазон яркости, сохраняя насыщенные цвета как в темных, так и в светлых участках изображения. В итоге если кадр содержит как очень темные, так и очень светлые области, они будут выглядеть гораздо более естественно, чем на экране телевизора без поддержки HDR. Пиковый показатель яркости новых телевизоров Samsung составляет 1000 нит, что и отражено в названии технологии. Но чтобы насладиться HDR-эффектом, потребуется соотвествующий контент.

Панели RGB против RGBW: какую выбрать?

Телевизоры с разрешением 4К появились сравнительно недавно. При этом на рынке уже имеются устройства с разными типами матриц. Например, есть модели, содержащие только RGB-пиксели (используются в телевизорах Samsung), а есть панели, в которые добавлен пиксель белого цвета - RGBW. Пользователь, который не разбирается в технологических тонкостях, вряд ли почувствует здесь подвох.

А он есть и заключается в следующем: если в телевизоре с RGB-матрицей каждый пиксель состоит из трех субпикселей красного, синего или зеленого цветов, то в RGBW-матрице таких пикселей на 75% меньше. В остальных один из основных цветов, использующихся в дисплеях для формирования полной палитры оттенков, заменен белым. В результате в таких телевизорах только часть пикселей способна отображать все оттенки.

В рамках разработанной организацией ICDM методики измерения качества дисплеев (IDMS) примечателен показатель Contrast Modulation (CM) или «Модуляция контрастности», который позволяет говорить о том, насколько полно дисплей способен отображать картинку.

Данный показатель для RGBW-телевизоров в полтора раза ниже, чем для RGB: в первом случае он составляет 60%, во втором - 95%. В некоторых странах информация о модуляции контрастности уже указывается, наряду с информацией о разрешении.

Без специальных измерительных приборов заметить отличия в качестве изображения тоже можно: например, когда на экране появляются четкие границы цветовых переходов, на телевизорах с RGB-панелью они отображаются корректно, а на RGBW края переходов представляют немного лестничную структуру.

Кроме того, при отображении на RGBW-матрице RGB-сигнала происходит потеря части цветовой информации, в результате чего фильм предстанет перед вами в несколько ином виде, нежели задумывалось режиссером.

Фото: Компании-производители; PlasmaChem GmbH; Samsung Electronics

Пять лет инженеры Samsung усовершенствовали технологию для производства дисплеев супер-высокого SUHD разрешения на квантовых точках . Матрица мониторов такого типа построена на 1-5-нанометровых частицах (в 1000 раз меньше волоса), которые излучают свет в зависимости от напряжения и размера.

Экранные матрицы моделей 7-й серии представлены тремя диагоналями:
49” – 78 000 руб.;
55” – 102 000 руб;
65′ ‘ – 170 000 руб.

Добротный телевизор с диагональю 65 дюймов (наш тестовый) столько и стоит. Разрешение составляет 3840×2160 пикселей (4K Ultra HD).

На самом деле, телевизоры UE65KS7500U – гибридные , потому что к квантовым точкам относятся только красные и зеленые пиксели, а синий – это LED. Причина гибридности кроется в сроке службы монитора – 30 тысяч часов, а синяя квантовая точка живет только 10 тысяч. Поэтому ее заменили на LED-диод.

Преимущества «квантовых» мониторов:

• затраты энергии меньше на 30-50% по сравнению с LCD;
• яркость дисплеев в 50-100 раз выше;
• квантовые точки подходят для гибких панелей;
• из-за сверхмалого размера точек у матрицы высокая пиксельная плотность;
• количество световых оттенков в 64 раза больше, чем на других телевизорах Samsung.

На этом физико-техническую вводную часть закончим и перейдем к тому, что потребители видят глазами – дизайну, управлению, операционной системе, возможностям.

Дизайн

Экран телевизора изогнут, чтобы зритель смог глубже окунуться в картинку перед глазами.

Пару лет назад Самсунг стремился к тонким, невидимым рамкам. Потом их вернул. Видимо, технологически они важны то ли создания ребер жесткости, то ли для размещения электроники по краям. Все равно на рамки мало кто обращает внимание.

Периметр стального цвета элегантно переходит в монолитную подставку на ножках. Вес подставки – 0.5 кг, телевизора – 23.2 кг.

Порты и разъемы

На корпусе ТВ расположены:
– USB
– LAN
– CI/PCMCIA
– Ex-Link

Мало? Самсунг снабжает телевизоры выносным хабом One Connect, кому не хватает встроенных портов.

Дополнительно получаем:
– 2 антенных разъема (кабель и спутник)
– 4 HDMI 2.0a
– 2 USB
– оптический аудиовыход.

Качество изображения

Эффект погружения у Самсунга создается функцией Auto Depth Enhancer , которая увеличивает контрастность объектов на переднем плане по отношению к фону.

Покрытие Ultra Black уменьшает блики на экране. Не полностью, но заметно для глаза.

Вся 7-серия KS7500 – это мощный улучшайзер картинки. Если видео низкого качества, то оно на лету конвертируется в формат SUHD. Если картинка слабоконтрастная, то технология Precision Black регулирует поток света, в результате чего изображение оживает. Телевизор воспроизводит популярные видеоформаты (avi, mkv, mov и др).

4 настройки отвечают за гамму и цветовой охват: динамический, стандартный, обычный, кино.

Единственное, что огорчило: телевизор не справился со сложно-фрактальной структурой кофточки Эммы Стоун из интервью ниже. Получалось, что кофта жила своей жизнью и с секундной задержкой двигалась за актрисой.

Я игрался с настройкой Automotion Plus, но странный эффект не исчезал.

Управление

Управление смарт-ТВ происходит с элегантного пульта. Он минималистичен, как у Apple TV, и в то же время более функционален. У него имеются скрытые под верхней крышкой кнопки, а физическими сделаны лишь главные, вроде громкости и переключения каналов. Пульт не сенсорный.

Управление KS7500 интуитивно-понятное. То, что на пульте с виду практически нет манипуляторов, не мешает в три клика добраться до нужной функции. Единственное, спотыкаешься на вводе символов в поиске фильмов. Пульт оснащен микрофоном для голосового ввода команд, но эта функция внезапно отключилась. Вероятно, в момент теста корейский сервер распознавания голоса упал.

Tizen OS

Операционная система Tizen, на которой работает телевизор, всем хороша за исключением нежелания сторонних разработчиков портировать на нее приложения. В оболочку зашиты основные поставщики медиа-контента. Дополнительно из магазина устанавливаются онлайн-кинотеатры ivi, Okko, Megogo. Игр считай что нет – всего две (казино El Dorado и аркада Monkey Madness). Может, это и к лучшему: хочешь играть – купи отдельно приставку.

Tizen лучше оптимизирован для ТВ и работает быстрее Андроида. Это чувствуется. Начинка управляется 4-ядерным процессором Quad Core.

Вывод

Если абстрагироваться от малого количества приложений и игр, телевизор Samsung SUHD 4K Curved Smart TV 65 KS7500 7 Series отлично справляется с главной задачей – доносить до владельца четкое и живое изображение. Мощный процессор и набор разнообразных технологий вытягивают низкокачественное видео до уровня 4К. Запаса качеств экрана хватит на несколько лет вперед.