En kvantpunktsskärm är en displayenhet som använder kvantprickar för att producera rött, grönt och blått ljus. För närvarande finns det kommersiella modeller av skärmar baserade på quantum dot light emitting dioder (QD-LED eller QD-OLED).
QLED (från engelska. quantum dot , "quantum dot") är marknadsföringsnamnet för tekniken för tillverkning av LCD-skärmar med LED-bakgrundsbelysning på kvantprickar från Samsung . En liknande teknik från LG Electronics heter NanoCell, från Sony - Triluminos [1] , från SHARP - Q-COLOUR, från Hisense - ULED.
Kvantprickar är kristaller som lyser när de utsätts för ström eller ljus. De avger olika färger beroende på storlek och material som de är gjorda av. Forskarna säger att kvantpunktsskärmar kan ha upp till fem gånger lägre strömförbrukning än konventionella LCD -skärmar , samt en längre livslängd än OLED- skärmar. Det hävdas också att tillverkningskostnaden kan vara hälften så stor som för LCD- och OLED-skärmar [2] .
Enligt skaparna ger det lägre energiförbrukning än andra tekniker, inklusive OLED, och låga produktionskostnader (som elektroniskt papper, OLED-skärmar (och även, till viss del, LCD), påstår sig vara huvudtekniken i flexibla bildskärmar ). Samtidigt är ljusstyrkan och kontrasten mycket högre än för konkurrerande teknologier .
Att göra en hel tv-skärm av kvantprickar, snarare än att bara använda dem som bakgrundsbelysning, var det första målet med QD Vision. Det var tänkt att ta strukturen av en OLED- enhet , men använd kvantprickar som ett emissionslager [3] . De producerar monokromatiskt ljus och är därför mer effektiva än vita ljuskällor [4] . QD-LED-skärmar kommer att använda elektroluminescerande kvantpunkter som emitterande element som drivs av en aktiv matris av tunnfilmstransistorer ( TFT ).
För närvarande finns det bara laboratorieprover av elektroemissionsskärmar. Hittills använder alla kommersiella produkter fotoluminescerande kvantprickar för att belysa flytande kristallskärmar. Som det visade sig är användningen av kvantprickar för att erhålla ren spektral färg ett relativt billigt sätt att tillhandahålla nära naturlig färgåtergivning för flytande kristallmatriser.
På färgskärmar innehåller varje pixel en röd, grön och blå subpixel. Dessa färger kombineras med olika intensiteter för att skapa miljontals nyanser. Forskarna kunde skapa repeterbara mönster av röda, gröna och blå ränder genom att upprepa den litografiska avsättningstekniken många gånger om. Remsorna appliceras direkt på matrisen av tunnfilmstransistorer. Transistorerna är gjorda av amorf indium - gallium - zinkoxid ( IGZnO ), som har högre elektronmobilitet och är en halvledare av elektronisk konduktivitetstyp med bättre stabilitet än amorfa hydrerade kiseltransistorer (a-Si). Den resulterande displayen har subpixlar som är cirka 50 mikrometer breda och 10 mikrometer långa, tillräckligt små för att användas i telefonskärmar [2] .
Idén att använda kvantprickar som ljuskälla utvecklades först på 1990-talet. .
I början av 2000-talet började forskare inse kvantprickarnas fulla potential som nästa generations displayer. 2004 grundades QD Vision Laboratory (USA, Lexington (Massachusetts) ) för att utveckla QLED- teknik . Det fick därefter sällskap av LG Electronics och Samsung Electronics .
I februari 2011 presenterade forskare från Samsung utvecklingen av den första fullfärgsskärmen baserad på kvantprickar – QLED. 4-tumsskärmen drevs av en aktiv matris , vilket innebar att varje kvantpunktsfärgpixel kunde slås på och av av en tunnfilmstransistor . Forskarna gjorde en prototyp på glas och flexibel plast. För att skapa en prototyp appliceras ett lager av en lösning av kvantprickar på kiselskivan och ett lösningsmedel sprayas. Lagret av kvantprickar pressas sedan försiktigt in i en gummistämpel med en kamyta, skalas av och stämplas på glas eller flexibel plast. Det är så ränder av kvantprickar avsätts på ett substrat [5] .
Användningen av mycket giftigt kadmium, som främst användes vid framställning av kvantprickar, är begränsad till 0,01 viktprocent av ett homogent material [6] . Samsung samarbetade med Dow Chemical 2015 för att lösa problemet genom att använda material som innehåller indium istället för kadmium [7] . LG samarbetar också med Dow Chemical och LG Chem för att skapa kadmiumfri quantum dot-teknik .
Alla befintliga skärmar som påstår sig vara QLED är i själva verket LCD -matriser med quantum dot LED-bakgrundsbelysning , det vill säga deras enda fördel gentemot LCD är det utökade färgomfånget . Jämfört med OLED- TV- apparater ( där själva pixlarna är små lysdioder) som använder elektroluminescens, har QLED-TV-apparater inte äkta svärta och oändlig kontrast, de använder fotoluminescens - återutsändning av ljus i ett annat frekvensområde. I analogi är LED-TV inte heller elektroluminiscerande strålning som OLED, utan en typ av bakgrundsbelysning där en panel av lysdioder (LED) används istället för de tidigare använda kallkatodlysrören.
Tekniken utvecklades av QD Vision och användes i Sony TV-apparater som släpptes 2013 [8] , TCL Corporation , Hisense (K7100) [9] .
Ljus från en blå LED passerar genom ett rör fyllt med röda och gröna kvantprickar, som fluorescerar och genererar rött och grönt ljus. Vitt ljus kommer ut ur röret, som består av en blandning av den ursprungliga rena blåa, rena röda och rena gröna. Bakgrundsbelysningsrör är placerade vid kanterna av displayen [10] .
Namnet tillhör Samsung, men det är tillåtet att användas av alla medlemmar i QLED Alliance, skapad i april 2017 [11] .
Tekniken har utvecklats av Nanosysoch presenteras på SID- utställningenunder 2011. Den är utformad för att förbättra färgomfånget, ljusstyrkan och kontrasten på skärmen. Denna teknik används i Samsung , TCL Corporation , Hisense , Philips TV , Amazon Kindle Fire HD 7 surfplatta, ASUS Zenbook NX-500 laptop.
I LCD-paneler läggs en film impregnerad med slumpmässigt fördelade kvantprickar av två olika storlekar mellan den blå LED-bakgrundsbelysningen och skiktet med flytande kristaller (LCM) - en avger grönt ljus, den andra avger rött. Rött och grönt ljus blandas med oabsorberat blått ljus för att bilda vitt. Den passerar sedan genom ett sub-pixel färgfilter (BEF).
Tekniken dök upp 2018, och TV-apparater med QDOG-skärmar bör dyka upp 2019. Tekniken gör att TV-apparater kan göras tunnare och billigare [13] .
Kvantprickar avsätts på en tunn glasskiva som fungerar som en ljusledare.
Tekniken eliminerar behovet av ett färgmatrisfilter. Istället för gröna och röda subpixlar används celler med kvantprickar, istället för en blå subpixel används ett transparent spridningslager som överför blått ljus från LED-bakgrundsbelysningen. Metodens komplexitet ligger i det faktum att kvantprickar måste vara placerade mycket nära varandra så att blått ljus inte passerar mellan dem och inte stör erhållandet av rena färger. Nanosys i samarbete med bläcktillverkaren Dic Corporationutvecklat en metod för att applicera kvantprickar med hjälp av bläckstråleutskrift, som presenterades 2017 [14] .
Tekniken introducerades av LG Display 2017 på CES [15] . Det gjorde det möjligt att utöka färgomfånget och öka betraktningsvinkeln.
Traditionella IPS-skärmar är vanligtvis utrustade med vit ljusdiod (WLED) bakgrundsbelysning, vilket gör att de kan återge färger i standard RGB-färgrymden. I Nano IPS-tekniken appliceras ett lager av nanopartiklar (därav namnet Nano IPS) på vita lysdioder (och inte på ett extra ljusspridande lager, som i QLED) - kvantprickar med en storlek på mindre än 2 nm. De absorberar ljus vid vissa våglängder, såsom oönskade nyanser av gult och orange, vilket förbättrar troheten hos röda nyanser [16] .
LG Electronics använder kadmiumfria Nanoco Quantum Dotslevereras av Dow Chemical .
Distributören MMD (Philips Monitors) och QD Vision meddelade att Kina har lanserat världens första kvantpunktsmonitor . Bildskärmarna tillverkas av Hongkongföretaget TPV Technology , som köpte varumärket Philips 2011-2014 [17] . Vi talar om 27-tumsskärmen 276E6ADS, som tack vare QD Vision-tekniken låter oss prata om framväxten av professionella skärmar till priset av konsumentmodeller. Den presenterades på CES 2015. Enheten är baserad på en IPS-panel, en panelupplösning på 1920x1080 pixlar, en svarstid på 4 ms och en maximal ljusstyrka på 300 cd/m². Bildskärmen täcker 99 % av Adobe RGB- utrymmet [18] .
2013: TV- apparater i Sony W900-serien (modell Ultra HD 55W900) [ 19] och X900 (65X900, 55X900) [8] , surfplatta Amazon Kindle Fire HDX 7 [20] .
2014: ASUS introducerade Zenbook NX500 på Computex med en QDEF-skärm (Quantum Dot Enhancement Film) [21] .
2015: TV-apparater från TCL Corporation , Hisense , Samsung , LG Electronics [22] .
2016: Direktskärms-TV från Samsung Q9F- och Q7F-serierna (75-, 65- och 55-tumsmodeller).
2017: Samsung Q7C (49" och 55" och Q8C (55", 65" och 75") böjda TV-skärmar och Samsungs skärmar i CHG90- och CHG70-serien. Bokstaven "C" i serien betyder "Böjd" (böjd). På CES 2017 döpte Samsung om sin bakgrundsbelysningsteknik till "SUHD" till "QLED" [23] . TV-apparater från serierna LG SJ9500, SJ8500 och SJ8000. Även i år har Acers Quantum Dot Iconia Tab 10 [24] surfplatta , Acer Predator X27 spelmonitorer och ASUS ROG Swift PG27UQ dykt upp.
2018: ASUS ProArt PA32UC-skärm [25] .
Enligt Seth Coe-Sullivan, grundare och VD för QD Vision, har många problem lösts av Samsungs forskare och ingenjörer, men de bästa kvantpricksenheterna är inte lika effektiva som OLED-skärmar. Det är också nödvändigt att öka livslängden, eftersom ljusstyrkan på QLED-skärmar börjar minska efter 10 000 timmar [2] .
| Displayteknik _ | |
|---|---|
| Video visas |
|
| Icke-video |
|
| 3D-skärmar |
|
| Statisk | |
| se även |
|