Присматривая новый телевизор и изучая описания моделей в онлайн-магазинах или гипермаркетах электроники, все чаще можно встретить обозначение QLED. О чем оно говорит покупателям и чем отличается от чуть более привычных LED и OLED? За четырьмя латинскими буквами QLED скрываются новейшие разработки в области молекулярной химии, информационных технологий и квантовой физики. Забегая чуть вперед, скажем, что это один из вариантов по применению квантов в повседневной жизни.
QLED: что за технология и «с чем ее едят»?
QLED или QD-LED (аббревиатура от англ. quantum dot light-emitting diode, что дословно переводится как «квантовая точка + светодиод») — технология цветопередачи на основе квантовых точек со светодиодными свойствами.
Квантовые точки в таких ТВ-экранах — это полупроводниковые коллоидные нанокристаллы (сверхмалые кристаллы размером от 2–7 до 10 нм), подвергнутые специальной обработке ультрафиолетом, благодаря чему они способны воспроизводить различные цвета под воздействием электрического тока или света.
По сути, QLED-дисплей представляет собой слоеный пирог, где первым (ближним к стене) слоем является подсветка, затем идет квантовое наслоение и завершает пирог ЖК-матрица, на которой транслируемый ТВ-сигнал преображается в картинку. Квантовая «начинка» — это тончайший светофильтр. Он состоит из многократно повторяющихся микрополос красных, зеленых и синих квантовых точек — трех базовых цветов палитры RGB, сочетанием которых можно добиться любого другого цвета. Необходимые оттенки «выдаются» на субпиксели матрицы QLED за счет воздействия на соответствующие отрезки квантовой полосы примерно по такому же принципу, как художник смешивает краски в палитре. Фактически это усовершенствованный LED-экран, где благодаря дополнительной пленке из квантовых точек, фильтрующих свет, цвета выглядят ярче и насыщеннее, а также достигается большая вариативность оттенков. Но, как обещают разработчики, в дальнейшем квантовые точки сами смогут выполнять роль светодиодов, и дисплеям на их основе не потребуется сторонняя светодиодная подсветка. Это означает запредельную контрастность изображения и идеальный иссиня-черный.
Это интересно
Фундамент технологии телевизоров QLED был заложен в 2011 году, когда американская компания Nanosys (специализируется на разработках, связанных с применением квантовых точек в цифровой электронике) представила миру QDEF — пленку с квантовыми точками для улучшения экранного изображения. Создание прототипа потребовало от ученых кропотливого и монотонного труда по многократному воспроизводству и штамповке квантовых полос, но результат явно себя оправдал.
Наличие в QLED-дисплее пленки из квантовых точек приводит к огромной разнице в цветопередаче между ним и более ранней технологией LED. В LED используется подсветка голубыми светодиодами, свет которых, проецируясь на подложку матрицы через простые световые фильтры, выдает цветное изображение хорошего, но не максимально высокого качества. Преломление того же голубого свечения через ультрасовременные фильтры квантовых точек в десятки раз улучшает цветовые характеристики получаемых картинок.
Другая технология — OLED — строится по совершенно иному принципу.
Важной вехой в развитии светотехники и, в частности, предпосылкой к появлению OLED-экранов стало открытие в 1987 году компанией Kodak свойств органического светоизлучающего диода. Еще два десятилетия «вызревала» технология, как сделать каждый пиксель OLED-панели отдельным регулируемым источником света. Современная технология ТВ на органических диодах упрощенно выглядит как органическая углеродная пленка, расположенная между двумя проводниками. Во время подачи электрического тока на определенные участки пленки они излучают свет. Первой OLED дисплеи начала выпускать компания Sony (2008 год), позже за ней потянулись другие азиатские производители.
Итак, OLED-мониторы не имеют подсветки — за ненадобностью. Каждый пиксель матрицы содержит органический светодиод, загорающийся или деактивирующийся — в зависимости от поступившей «команды из центра». Свечение или погашение диодов в доли секунды регулируется воздействием тока. Таким образом удается добиться эталонного локального затемнения областей любого размера вплоть до 1 выключенного (и потому черного) пикселя. Все прочие цвета, кроме черного, смиксованы из голубого и желтого света, пропущенного через красные и зеленые фильтры, как и в случае с LED. Но на фоне насыщенного черного цвета они выглядят намного более контрастно и ярко.
Если сравнить цвет от органических диодов и квантовых точек, то первые проигрывают квантам в яркости и натуральности отображаемых цветов. С другой стороны, функция вкл/выкл для отдельных пикселей, которая для QLED является «планами на завтра», в OLED реализована уже сегодня.
Ниже рассмотрим преимущества и ограничения QLED, влияющие на выбор покупателей и открывающие перед данной технологией большие перспективы в будущем.
Достоинства QLED в телевизорах
Главный плюс, о котором с гордостью говорят производители QLED ТВ, заключается в том, что металлический нанофильтр из квантовых точек позволяет получать яркие и насыщенные цвета, что увеличивает реалистичность и усиливает спецэффекты при просмотре видео высокого качества в формате 4K HDR. По заключению Ассоциации по тестированию и сертификации Verband Deutscher Elektrotechniker (VDE), эта технология имеет 100% точность воспроизведения цвета. Цветовые характеристики QLED на 4% выше, чем у ближайшего конкурента — OLED, и в среднем на 10% выше, чем у большинства LED-панелей.
Изображение QLED выглядит чище и натуральнее, чем в LED, еще и в силу вдвое меньшего времени отклика (responce time) — времени, за которое пиксель успевает сменить цвет при трансляции движущихся объектов. Это исключает размытость изображения и световые следы, например, при резкой смене цветов в кадре.
Уровень яркости в премиальных моделях QLED доходит до 2000 нит, в то время как предел дисплеев на органических диодах пока составляет 820 нит (для сравнения: яркость обычного монитора компьютера еще в 2–3 раза меньше).
Одним из плюсов, приписываемых телевизорам QLED, считается экономичное энергопотребление. В среднем по этому показателю они до 20% эффективнее LED- и OLED-моделей тех же размеров. Однако экономия не так ощутима, как может показаться на первый взгляд: все три технологии относятся к энергосберегающим, и даже огромные ТВ-полотна в час потребляют всего около четверти киловатта. Итого: при круглосуточном просмотре фильмов экономим порядка 1,2 кВт в день — мелочь, а приятно.
К тому же технология создания пленки с квантовыми точками совершенствуется, что должно привести к удешевлению самого производства QLED-телевизоров и вытеснению ими LED-предшественников.
Недостатки технологии
В своем нынешнем качестве QLED TV — лишь предвестники грядущей цифровой революции. Сегодня они только фильтруют свет, но их потенциал этим не ограничивается — в дальнейшем они должны стать самостоятельным источником света.
Таким образом, квантовые точки в современных QLED-моделях пока еще беспомощны без светодиодной подсветки, и такие телевизоры являются, скорее, продвинутой версией обычных ЖК LED, нежели чем-то радикально новым.
Отсюда и очевидные проблемы QLED. Например, телевизоры на квантовых точках уступают OLED в воспроизведении глубинных уровней черного цвета. К примеру, при тщательном разглядывании мелких светлых символов на черном фоне можно заметить размытые контуры, а черные полосы сверху и снизу экрана при просмотре широкоформатного кино будут не настолько контрастными, как в случае с OLED. Виной тому рассеянный свет, попадающий на черный пиксель от соседних, подсвеченных диодами, пикселей. Попытки борьбы с несовершенным локальным затемнением пока не увенчались заметным успехом. По рассмотренному выше показателю responce time (пиксельному цветовому отклику) OLED тоже немного опережает «кванты». Благодаря физико-химическим свойствам органических светодиодов, их реакция на смену цвета пикселей не просто быстрая, а мгновенная.
Еще один минус: QLED не может в полной мере обеспечить такое удобное для пользователей свойство, как обзорность в 360°. Изогнутые дугой дисплеи возможны пока только на основе органических диодов. В сочетании с минимально возможной толщиной дисплея это дает зеленый свет технологии OLED в создании гибких экранов, легко распрямляющихся и сворачивающихся без потери данных (например, для ношения на запястье). Звучит фантастично, но, возможно, в будущем OLED ТВ-панель можно будет просто свернуть в рулон — чтобы принести на выездную презентацию или переместить при переезде.
Изначально в технологии QLED использовался кадмий, обладающий высокой токсичностью. Это требовало повышенных мер безопасности при производстве и сборке комплектующих, кроме того, вызывало опасения относительно здоровья пользователей. В настоящее время кадмий в QLED-телевизорах заменен на безвредные химические элементы.
В целом список недостатков QLED не так уж велик. У технологии определенно есть будущее — при условии, что квантовые точки удастся заставить работать на всю силу их фотооптического потенциала: не только служить светофильтром, но и самостоятельно излучать свет.