На выставке CES 2022 Sony представила OLED телевизор с квантовыми точками Bravia XR A95K, 4K QD-OLED-телевизор, который к концу 2022 года первоначально будет доступен в размерах 55 и 65 дюймов. Как следует из названия, эти телевизоры будут использовать технологию квантовых точек для расширения и улучшения существующих OLED-панелей.
Чем именно дисплеи QD-OLED отличаются от текущих OLED-дисплеев, производимых LG Displays, и от существующих QLED телевизоров Samsung? В этом году мы стали свидетелями всплеска mini LED телевизоров, которые будут стоить немного ниже OLED телевизоров. Итак, давайте сравним эти разные телевизионные технологии, чтобы лучше понять, какая из них лучше и почему.
OLED на телевизорах и OLED на телефонах — это не одно и то же
Чтобы понять разницу между этими технологиями отображения и почему они существуют, необходимо сначала прояснить, что OLED дисплеи на телевизорах — это не то же самое, что OLED дисплеи на телефонах.
На ваших телефонах OLED панели имеют красные, зеленые и синие субпиксели, которые испускают излучение от самих себя или излучают свой собственный красный, зеленый и синий свет, и их можно включать и выключать по отдельности.
Однако создание аналогичных OLED панелей для больших телевизоров с отдельными красными, зелеными и синими субпикселями сопряжено с рядом проблем, связанных с производством и долговечностью. Фактически, когда-либо был выпущен только один такой телевизор — Samsung KE55S9C 55-дюймовый UHD OLED, который был представлен в 2013 году.
Технология не была масштабируема для большего разрешения или больших дисплеев, поэтому Samsung перешла на технологию QLED на основе квантовых точек для своих телевизоров премиум-класса. Между тем, LG Displays разработала OLED для телевизоров, где все субпиксели белые, а не RGB.
Белый свет OLED достигается за счет использования синей и желтой подложки. Разные цвета для четырех субпикселей (R, G, B, W) достигаются за счет использования слоя цветового фильтра RGBW поверх практически белых субпикселей OLED.
Это работает, потому что одноцветная OLED-панель проще в изготовлении и тускнеет равномерно — то есть ваш телевизор со временем станет менее ярким, но свет на задней панели по-прежнему будет оставаться однородно синим или однородно желтым.
Однако цветная фильтрующая пленка, используемая перед субпикселями OLED, не является идеальным решением. Фильтры работают, блокируя определенные цвета света, тем самым уменьшая яркость, и, поскольку синий OLED-материал со временем распадается (на красный, зеленый и синий цвета происходит влияние по-разному, т.е. распад не одинаков для всех трех цветов), что приводит к изменению цвета, выгоранию и другим проблемам).
QD OLED или OLED-телевизоры с квантовыми точками призваны решить эти проблемы, используя слой квантовых точек для преобразования цвета вместо цветового фильтра.
Что такое квантовые точки и почему они лучше цветных фильтров?
Квантовые точки представляют собой небольшие нанокристаллы. Когда высокоэнергетический световой фотон сталкивается с квантовыми точками, они поглощают его и испускают новый фотон. Цвет испускаемого фотона зависит от размера квантовой точки, поэтому производители должны использовать один и тот же материал (только разных размеров) для всех цветов, что упрощает производство и способствует равномерному старению.
В телевизорах квантовые точки возбуждаются светом с более высокой энергией или меньшей длиной волны, чем цвет излучения точки. Таким образом, для возбуждения квантовых точек зеленого и красного цветов производители телевизоров используют синий свет, а для синих субпикселей они пропускают синий свет как есть.
Тот же результат, можно получить, используя синие, красные и зеленые квантовые точки и возбуждая их ультрафиолетовым светом. Тем не менее, синие квантовые точки не так легко разработать, как зеленые и красные (у Samsung есть технология синих квантовых точек, но она еще не используется в коммерческих целях).
Квантовые точки действуют как отличный преобразователь цвета и обладают почти 100-процентной квантовой эффективностью. Таким образом, в отличие от цветных фильтров, слой квантовых точек не блокирует свет определенной длины волны или цвета и пропускает всю яркость.
QD-OLED против OLED: почему дисплеи QD-OLED лучше
Как упоминалось выше, преобразование цвета в дисплеях QD-OLED осуществляется с помощью квантовых точек, которые размещаются или формируются на субпиксельном уровне над синими OLED.
Итак, у нас есть синий излучающий слой на задней панели, где все пиксели синие. А затем находятся слои с зелеными и красными квантовыми точками, которые дают зеленый или красный цвет.
Цвета преобразуются в красных субпикселях с помощью красных квантовых точек и в зеленых субпикселях с помощью зеленых квантовых точек. Используя эту технологию, конечный результат аналогичен тому, что вы получили бы с отдельными красными, зелеными и синими субпикселями, как при использовании AMOLED-дисплеев на телефонах.
Квантовые точки как преобразователи цвета очень эффективны и намного лучше, чем цветные фильтры, которые могут блокировать до 60% света.
Еще одно преимущество этой реализации по сравнению с цветовым фильтром заключается в том, что по мере того, как синий свет OLED со временем становится тусклее, красный и зеленый свет, исходящий от квантовых точек, будет пропорционально тускнеть.
Таким образом, с течением времени дисплей вашего телевизора может стать менее ярким, но цвета останутся неизменными. Использование квантовых точек также помогает получить более широкую цветовую гамму с меньшим количеством артефактов изображения, лучшей яркостью и улучшенным HDR.
Сегодня в OLED-телевизорах используются панели LG Display с белым пикселем, а также красными, зелеными и синими субпикселями (их также называют WOLED или White OLED). Они используются для увеличения яркости, но при этом у них сниженная насыщенность цвета. Будущие QD-OLED панели в некотором роде восстановят RGB OLED с более глубокими, яркими и насыщенными цветами.
Недостатки QD-OLED дисплеев
Мы обсудили несколько теоретических преимуществ QD-OLED выше, а теперь давайте поговорим о некоторых недостатках технологии. Samsung в настоящее время разрабатывает QD-OLED панели, которые мы увидим в первой волне QD-OLED телевизоров, и они не будут идеальными.
Одна из проблем заключается в том, что квантовые точки в QD-OLED телевизорах могут возбуждаться ультрафиолетовым светом, падающим на телевизор снаружи. Во-вторых, материалы для преобразования цвета с квантовыми точками не всегда улавливают весь синий свет, который используется для их возбуждения, и часть его может переходить в красные и зеленые субпиксели.
Чтобы противостоять этим проблемам, Samsung Displays, вероятно, будет использовать какой-то цветовой фильтр, который, будет устранен по мере перехода к QD-OLED панелям второго или третьего поколения. Тем временем еще предстоит увидеть, насколько сильно будет снижена яркость.
Как решается проблема выгорания QD-OLED?
Известно, что технология OLED имеет проблемы с деградацией, но нынешнее поколение OLED-телевизоров справляется с этим на удивление хорошо. Существует незначительная вероятность того, что пользователи столкнутся с такими проблемами, как выгорание OLED в течение срока службы от 5 до 8 лет.
В QD-OLED все субпиксели поддерживаются одним и тем же источником синего света, поэтому смещение цвета практически отсутствует. Однако синие органические материалы обычно имеют более короткий срок службы по сравнению с красными и зелеными материалами, поэтому субпиксели в QD-OLED могут со временем тускнеть быстрее, чем в WOLED. Это также может означать, что QD-OLED могут быть более склонны к выгоранию, которое происходит, когда некоторые участки дисплея деградируют заметно больше (или меньше), чем их окружение. Конечно, нам просто нужно подождать и посмотреть, станет ли в итоге это проблемой.
«Нюанс заключается в том, что субпиксели RGB QD-OLED можно сделать больше, чем в RGBW WOLED. Большие площади субпикселей увеличивают срок службы излучателя.»
Еще одна фундаментальная конструкция OLED — это субпиксельная матрица PenTile, наиболее часто встречающаяся в дисплеях смартфонов. В принципе, она работает аналогично тому, как WOLED упаковывает свои белые субпиксели: с комбинацией красных, зеленых и синих излучателей в разных количествах и размерах, чтобы они затухали более равномерно. В частности, в дизайне PenTile больше мелких зеленых субпикселей, поскольку они наиболее эффективны, в то время как синие субпиксели сделаны намного большими, чтобы продлить срок их службы.
QLED против QD-OLED: в чем разница?
Теперь, когда мы обсудили, как квантовые точки улучшают существующие OLED телевизоры, вам может быть интересно, как технология квантовых точек реализована в существующих QLED телевизорах Samsung. В отличие от телевизоров QD-OLED, телевизоры QLED используют квантовые точки в качестве технологии объединительной платы с задней стороны ЖК дисплея.
QLED телевизор работает так же, как ЖК телевизоры, но перед синей светодиодной подсветкой используется пленка для улучшения изображения с квантовыми точками (QDEF), которая преобразует части синего света в красный и зеленый, чтобы получить чистый белый свет. Это помогает повысить яркость и расширить цветовую гамму для лучшей производительности HDR.
QLED-телевизоры лучше справляются с тем, чтобы подсветка не отражалась на цветах дисплея, по сравнению с обычными LED или mini-LED телевизорами. Высококачественные QLED-модели Samsung также могут быть ярче, чем OLED-дисплеи телевизоров. Преобразование цвета по-прежнему выполняется с помощью цветового фильтра перед ЖК-модулем.
А как насчет mini-LED?
LED телевизоры не имеют самоизлучающих пикселей, и отключить отдельные пиксели невозможно. Подложка ЖК-дисплея просто блокирует белый свет от задней подсветки, чтобы отобразить черный цвет, в результате чего черный цвет становится слегка сероватым, более заметным в темноте. Однако контрастность и уровень черного можно улучшить, отключив часть или зону подсветки.
Вот где появляются mini-LED телевизоры. Эти телевизоры имеют множество мини-светодиодов за экраном, которые можно отключать по отдельности для части экрана. Эти мини-светодиоды не сопоставляют пиксели один к одному, но наличие большего количества зон помогает лучше управлять локальным затемнением и, таким образом, повышает качество по сравнению с обычными LED дисплеями имеющими Edge-lit (боковую) подсветку.
Производители также работают над добавлением улучшений квантовых точек в подсветку micro-LED (аналогично усовершенствованиям в QD-OLED телевизорах).
Когда мы увидим телевизоры QD OLED в продаже?
Samsung Displays производит дисплеи QD-OLED, но Samsung Electronics не стремится внедрять эту технологию. Это связано с тем, что Samsung годами продвигала QLED как превосходящую OLED-панели, и возврат к OLED или телевизорам на основе OLED заставит их потерять лицо. Однако панели QD-OLED поставляются ряду других производителей, включая Sony, поэтому и появился 4K QD-OLED-телевизор Bravia XR A95K.
Первоначально QD-OLED не будет дешевым — эти новые дисплеи, вероятно, будут намного дороже, чем WOLED. Но, есть надежды, после того, как технология начнет развиваться, мы увидим, что эта конкуренция приведет к снижению цен на OLED по всем направлениям. Мы также можем увидеть, что в будущем QD-OLED станет дешевле, чем WOLED, поскольку он использует только синий органический материал вместо множества, которые LG Display должна использовать для своего WOLED.
Заглядывая в будущее, следующий естественный прогресс OLED заключается в том, чтобы полностью отказаться от органических материалов, оставив нам LED дисплей другого типа. OLED сильно ограничен эффективностью синего органического материала, поэтому синтез альтернативного источника света открывает ворота для совершенно нового поколения экранов. В видимом горизонте Samsung Display работает над еще одной технологией отображения под названием QNED, что означает Quantum Nano Emitting Diode. Этот дизайн похож на QD-OLED, но вместо использования органических синих материалов QNED использует светодиоды Nanorod из нитрида галлия в качестве источника света, в то же время используя квантовые точки для его формования. Но, пока эта технология не реализована.
