Un afișaj cu puncte cuantice este un dispozitiv de afișare care utilizează puncte cuantice pentru a produce lumină roșie, verde și albastră. În momentul de față, există modele comerciale de afișaje bazate pe diode emițătoare de lumină cu puncte cuantice (QD-LED sau QD-OLED).
QLED (din engleză quantum dot , „quantum dot”) este numele de marketing pentru tehnologia de fabricare a ecranelor LCD cu iluminare din spate LED pe puncte cuantice de la Samsung . O tehnologie similară de la LG Electronics se numește NanoCell, de la Sony - Triluminos [1] , de la SHARP - Q-COLOUR, de la Hisense - ULED.
Punctele cuantice sunt cristale care strălucesc atunci când sunt expuse la curent sau la lumină. Ele emit culori diferite in functie de marimea si materialul din care sunt confectionate. Cercetătorii spun că afișajele cu puncte cuantice pot avea un consum de energie de până la cinci ori mai mic decât LCD -urile convenționale , precum și o durată de viață mai lungă decât afișajele OLED . De asemenea, se susține că costul de producție poate fi jumătate din cel al afișajelor LCD și OLED [2] .
Potrivit creatorilor, oferă un consum mai mic de energie decât alte tehnologii, inclusiv OLED, și costuri de producție reduse (cum ar fi hârtia electronică, afișajele OLED (și, de asemenea, într-o oarecare măsură, LCD), pretinde a fi principala tehnologie în afișajele flexibile ). În același timp, luminozitatea și contrastul sunt mult mai mari decât cele ale tehnologiilor concurente .
Scopul inițial al QD Vision a fost realizarea unui întreg ecran de televiziune din puncte cuantice, în loc să le folosească doar ca iluminare de fundal. Trebuia să ia structura unui dispozitiv OLED , dar să folosească puncte cuantice ca strat de emisie [3] . Ele produc lumină monocromatică și, prin urmare, sunt mai eficiente decât sursele de lumină albă [4] . Ecranele QD-LED vor folosi puncte cuantice electroluminiscente ca elemente emitatoare conduse de o matrice activă de tranzistori cu film subțire ( TFT ).
În momentul de față, există doar mostre de laborator de afișaje cu electroemisii. Până acum, toate produsele comerciale folosesc puncte cuantice fotoluminiscente pentru a ilumina din spate ecranele cu cristale lichide. După cum sa dovedit, utilizarea punctelor cuantice pentru a obține culoarea spectrală pură este o modalitate relativ ieftină de a oferi o reproducere aproape naturală a culorii pentru matricele de cristale lichide.
În afișajele color, fiecare pixel conține un subpixel roșu, verde și albastru. Aceste culori sunt combinate cu intensități diferite pentru a crea milioane de nuanțe. Cercetătorii au reușit să creeze modele repetabile de dungi roșii, verzi și albastre prin repetarea tehnicii de depunere litografică de mai multe ori. Benzile sunt aplicate direct pe matricea tranzistoarelor cu peliculă subțire. Tranzistoarele sunt fabricate din oxid amorf de indiu - galiu - zinc ( IGZnO), care are o mobilitate mai mare a electronilor și este un semiconductor de tip conductivitate electronică cu o stabilitate mai bună decât tranzistoarele cu siliciu hidrogenat amorf (a-Si). Afișajul rezultat are sub-pixeli de aproximativ 50 de micrometri lățime și 10 micrometri lungime, suficient de mici pentru a fi utilizați pe ecranele telefonului [2] .
Ideea utilizării punctelor cuantice ca sursă de lumină a fost dezvoltată pentru prima dată în anii 1990. .
La începutul anilor 2000, oamenii de știință au început să realizeze întregul potențial al punctelor cuantice ca următoarea generație de afișaje. În 2004, QD Vision Laboratory (SUA, Lexington (Massachusetts) ) a fost fondat pentru a dezvolta tehnologia QLED . Ulterior i s-au alăturat LG Electronics și Samsung Electronics .
În februarie 2011, cercetătorii de la Samsung au prezentat dezvoltarea primului afișaj color bazat pe puncte cuantice - QLED. Ecranul de 4 inchi a fost condus de o matrice activă , ceea ce înseamnă că fiecare pixel de culoare cu punct cuantic putea fi pornit și oprit de un tranzistor cu film subțire . Cercetătorii au realizat un prototip pe sticlă și plastic flexibil. Pentru a crea un prototip, un strat dintr-o soluție de puncte cuantice este aplicat pe placa de silicon și este pulverizat un solvent. Stratul de puncte cuantice este apoi presat ușor într-o ștampilă de cauciuc cu o suprafață de pieptene, dezlipit și ștanțat pe sticlă sau plastic flexibil. Așa se depun dungi de puncte cuantice pe un substrat [5] .
Utilizarea cadmiului foarte toxic, care a fost folosit în principal la producerea punctelor cuantice, este limitată la 0,01% din greutate dintr-un material omogen [6] . Samsung a colaborat cu Dow Chemical în 2015 pentru a rezolva problema folosind materiale care conțin indiu în loc de cadmiu [7] . LG colaborează, de asemenea, cu Dow Chemical și LG Chem pentru a crea o tehnologie cu puncte cuantice fără cadmiu .
Toate afișajele existente care pretind a fi QLED sunt, de fapt, matrice LCD cu iluminare din spate LED cu puncte cuantice , adică singurul lor avantaj față de LCD este gama extinsă de culori . În comparație cu televizoarele OLED ( unde pixelii înșiși sunt LED-uri mici) care utilizează electroluminiscență, televizoarele QLED nu au negru adevărat și contrast infinit, ele folosesc fotoluminiscența - reemisia luminii într-un interval de frecvență diferit. Prin analogie, televizoarele LED nu sunt, de asemenea, radiații electroluminiscente precum OLED-ul, ci un tip de iluminare de fundal în care se folosește un panou de diode emițătoare de lumină (LED) în locul lămpilor fluorescente cu catod rece utilizate anterior.
Tehnologia a fost dezvoltată de QD Vision și utilizată în televizoarele Sony lansate în 2013 [8] , TCL Corporation , Hisense (K7100) [9] .
Lumina de la un LED albastru trece printr-un tub plin cu puncte cuantice roșii și verzi, care fac fluorescență și generează lumină roșie și verde. Din tub iese lumină albă, constând dintr-un amestec de albastru pur original, roșu pur și verde pur. Tuburile de iluminare de fundal sunt plasate la marginile afișajului [10] .
Numele aparține Samsung, dar este permis să fie folosit de toți membrii Alianței QLED, creată în aprilie 2017 [11] .
Tehnologia a fost dezvoltată de Nanosysși prezentat la expoziția SIDîn 2011. Este conceput pentru a îmbunătăți gama de culori, luminozitatea și contrastul ecranului. Această tehnologie este utilizată în televizoarele Samsung , TCL Corporation , Hisense , Philips , tableta Amazon Kindle Fire HD 7, laptopul ASUS Zenbook NX-500.
În panourile LCD, o peliculă impregnată cu puncte cuantice distribuite aleatoriu de două dimensiuni diferite este adăugată între iluminarea de fundal cu LED albastru și stratul de cristale lichide (LCM) - unul emite lumină verde, celălalt emite roșu. Lumina roșie și verde este amestecată cu lumina albastră neabsorbită pentru a forma alb. Apoi trece printr-un filtru de culoare sub-pixeli (BEF).
Tehnologia a apărut în 2018, iar televizoarele cu ecrane QDOG ar trebui să apară în 2019. Tehnologia permite ca televizoarele să fie mai subțiri și mai ieftine [13] .
Punctele cuantice sunt depuse pe o foaie subțire de sticlă care servește drept ghid de lumină.
Tehnologia elimină necesitatea unui filtru matrice de culoare. În loc de subpixeli verzi și roșii, se folosesc celule cu puncte cuantice, în loc de un subpixel albastru se folosește un strat de împrăștiere transparent care transmite lumină albastră de la iluminarea LED-urilor. Complexitatea metodei constă în faptul că punctele cuantice trebuie amplasate foarte aproape unele de altele, astfel încât lumina albastră să nu treacă între ele și să nu interfereze cu obținerea culorilor pure. Nanosys în parteneriat cu producătorul de cerneală Dic Corporationa dezvoltat o metodă de aplicare a punctelor cuantice folosind imprimarea cu jet de cerneală, care a fost prezentată în 2017 [14] .
Tehnologia a fost introdusă de LG Display în 2017 la CES [15] . A permis extinderea gamei de culori și creșterea unghiului de vizualizare.
Ecranele IPS tradiționale sunt echipate de obicei cu iluminare de fundal cu diode emițătoare de lumină albă (WLED), care le permite să reproducă culorile în spațiul de culoare RGB standard. În tehnologia Nano IPS, un strat de nanoparticule (de unde și numele Nano IPS) este aplicat LED-urilor albe (și nu unui strat suplimentar de difuzare a luminii, ca în QLED) - puncte cuantice cu o dimensiune mai mică de 2 nm. Ele absorb lumina la anumite lungimi de undă, cum ar fi nuanțele nedorite de galben și portocaliu, ceea ce îmbunătățește fidelitatea nuanțelor roșii [16] .
LG Electronics folosește Nanoco Quantum Dots fără cadmiufurnizat de Dow Chemical .
Distribuitorul MMD (Philips Monitors) și QD Vision au anunțat că China a lansat primul monitor cu puncte cuantice din lume. Monitoarele sunt produse de compania din Hong Kong TPV Technology , care a cumpărat marca Philips în 2011-2014 [17] . Vorbim despre monitorul 276E6ADS de 27 inch, care, grație tehnologiei QD Vision, ne permite să vorbim despre apariția display-urilor profesionale la prețul modelelor de consum. A fost prezentat la CES 2015. Dispozitivul se bazează pe un panou IPS, o rezoluție a panoului de 1920x1080 pixeli, un timp de răspuns de 4 ms și o luminozitate maximă de 300 cd/m². Monitorul acoperă 99% din spațiul Adobe RGB [18] .
2013: Televizoare Sony din seria W900 (modelul Ultra HD 55W900) [ 19] și X900 (65X900, 55X900) [8] , tabletă Amazon Kindle Fire HDX 7 [20] .
2014: ASUS a prezentat Zenbook NX500 la Computex cu un afișaj QDEF (Quantum Dot Enhancement Film) [21] .
2015: Televizoare de la TCL Corporation , Hisense , Samsung , LG Electronics [22] .
2016: Televizoare cu ecran direct din seriile Samsung Q9F și Q7F (modele de 75, 65 și 55 de inchi).
2017: Televizoare cu ecran curbat Samsung Q7C (49" și 55" și Q8C (55", 65" și 75") și monitoare din seriile CHG90 și CHG70 de la Samsung. Litera „C” din serie înseamnă „Curbat” (curbat). La CES 2017, Samsung și-a redenumit tehnologia de iluminare de fundal „SUHD” în „QLED” [23] . Televizoare din seriile LG SJ9500, SJ8500 și SJ8000. Tot anul acesta au apărut tableta Acer Quantum Dot Iconia Tab 10 [24] , monitoarele de gaming Acer Predator X27 și ASUS ROG Swift PG27UQ.
2018: Monitor ASUS ProArt PA32UC [25] .
Potrivit lui Seth Coe-Sullivan, fondatorul și CEO-ul QD Vision, multe probleme au fost rezolvate de cercetătorii și inginerii Samsung, dar cele mai bune dispozitive cu puncte cuantice nu sunt la fel de eficiente precum afișajele OLED. De asemenea, este necesar să se mărească durata de viață, deoarece luminozitatea afișajelor QLED începe să scadă după 10.000 de ore [2] .
| Tehnologii de afișare | |
|---|---|
| Afișează video |
|
| Non-video |
|
| Afișări 3D |
|
| Static |
|
| Vezi si |
|