Эпоха LCD — Технология, которая изменила мир
LCD (Liquid Crystal Display) — это технология, которая доминировала на
рынке дисплеев более 30 лет. ее принцип работы основан на свойствах жидких кристаллов — материалов, сочетающих текучесть жидкости и способность изменять оптические свойства под напряжением. вот как это работает:
- поляризационные фильтры:
каждый LCD-экран имеет два поляризационных слоя, расположенных перпендикулярно т.е. выделяющие плоскость поляризации света перпендикулярно друг другу, т.е. свет не может пройти через два таких фильтра. вернее какая-то часть все равно проходит, но незначительная. - жидкие кристаллы:
между фильтрами расположен слой жидких кристаллов играющих роль «светового клапана». при подаче напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются, меняя плоскость поляризации света. т.е. свет выделенный первым фильтром в одной плоскости немного поворачивает плоскость поляризации, что дает ему возможность пройти через второй фильтр, чем это поворот ближе к плоскости поляризации второго фильтра, тем больше света проходит. таким образом регулируется яркость каждого субпикселя.
цветопередача:
для создания цвета используются RGB-фильтры (красный, зеленый, синий), нанесенные поверх жидких кристаллов. недостаток: фильтры блокируют до 70% света, снижая яркость и энергоэффективность.
проблемы LCD:
- низкая контрастность: из-за невозможности полностью блокировать подсветку черный цвет выглядит серым.
- узкие углы обзора: цвета искажаются при взгляде сбоку.
- задержки отклика: жидкие кристаллы физически не успевают поворачиваться в динамичных сценах (например, в играх).
Эволюция — OLED и квантовые точки
технологии не стоят на месте. на смену LCD пришли OLED (Organic Light-Emitting Diodes) и QLED (Quantum Dot LED). OLED все вроде понятно это некий органический материал при подаче напряжения на которой материал начинает светится. QD (квантовая точка) это объект в котором квантовые эффекты преобладают. естественный пример такого объекта это атом. а квантовая точка это искуственный объект который поглощает (еще говорят накачивается) светом одной длинны волны, а излучает свет другой длины волны т.е. выполняет роль частотного преобразователя
- OLED:
Каждый пиксель здесь — это органический светодиод, излучающий свет самостоятельно.
Плюсы: Идеальный черный цвет (пиксели отключаются), широкие углы обзора.
Минусы: Выгорание пикселей, высокая стоимость больших экранов.
- QLED (QD-OLED):
это улучшенная версия LCD. вместо белой LED-подсветки используется синяя, а квантовые точки преобразуют ее свет в R,G и B. свойства квантовой точки зависят от многих факторов например от её размера, а длина волны накачки может быть одной, а квантовая точка преобразует цвет накачки в свет с другой длиной волны. таким образом изменяя интенсивность света накачки мы изменяем и яркость конкретного субпиксила R,G,B.
плюсы: Яркость до 2000 нит, широкая цветовая гамма.
минусы: Те же проблемы с контрастностью, что и у LCD.
MicroLED — Светлое будущее без компромиссов
MicroLED — технология, которая обещает объединить преимущества OLED и QLED, устранив их недостатки. Каждый пиксель здесь — это микроскопический неорганический светодиод (LED), самостоятельно излучающий свет.
преимущества:
- яркость 10 000+ нит (в 5 раз выше, чем у QLED).
- идеальный черный цвет и нулевое выгорание.
- энергоэффективность: Потребляет вдвое меньше энергии, чем OLED.
проблемы:
- сложность производства: размещение миллионов микроскопических LED на подложке требует прецизионной точности и много времени.
- диоды разных цветов изготавливаются по разным технологиям.
- Стоимость: 100-дюймовый MicroLED-телевизор Samsung The Wall стоит $150 000.
Гибридная революция — MicroLED + Квантовые точки
здесь начинается самое интересное. моя идея (возможно её кто-то уже высказывал) объединить неорганические MicroLED с квантовыми точками (QD), что может стать прорывом.
как это работает:
синие MicroLED служат универсальным источником света.
над ними наносятся квантовые точки, преобразующие синий свет в красный (R) и зеленый (G). синий субпиксель (B) остается «чистым» или тонко настраивается через квантовую точку. в общем то принципиальные отличия от QD-OLED отсутствуют.
преимущества:
- долговечно в сравнении с органическими диодами.
- возможность точной калибровки. диоды вряд ли получатся идеально одинаковыми и яркость излучения придётся подстраивать. например подали стандартный ток, а изменяя (выжигая лазером) количество квантовых точек можно обеспечить минимальный разброс параметров.
- упрощение производства в сравнении с MicroLED: Не нужно создавать красные и зеленые LED, которые сложнее миниатюризировать. кроме того диоды разных цветов изготавливаются по разным технологиям.
- цветовая точность: QD обеспечивают более узкие спектральные пики, чем традиционные фильтры. что позволяет более тонко передавать цвета т.е. увеличить цветовой охват.
недостатки:
- производство большого экрана все еще довольно сложно, может даже сложнее чем OLED, где используется эффективный метод - печать.
- КПД ниже чем MicroLED т.к. квантовые точки имеют не 100% КПД частотного преобразования.
Будущее за модульностью
возможно изготовление модулей скажем 100×100 пикселей решит главную проблему MicroLED — массовость производства. вот как это может выглядеть:
- заводская калибровка:
каждый модуль автономно тестируется и настраивается, что исключает брак на уровне сборки. и дает возможность самой такой сборки - модуль настраивается на одинаковый ток диодов накачивающих субпикселы. тут придется работать с каждым субпикселом, что вообще говоря является недостатком подхода. - бесшовная интеграция:
здесь тоже продеться повозится, что тоже можно записать в недостатки подхода. - сферы применения:
от кинотеатров до компьютерных мониторов, определяется свойствами модулей.
что же ждет нас в будущем? предсказать сложно. в марте Sony представила технологию RGB LED. какой подход победит неизвестно. с другой стороны LCD-технология устарела, OLED ограничена долговечностью, а классические MicroLED слишком дороги. гибридные решения на стыке MicroLED, QD и модульности — это один из немногих путей к дисплеям нового поколения. Sony, с ее опытом в внедрения принципиально новых технологий, опытом в Crystal LED, опытом работы в сегменте экранов для профессионального применения от киностудий до кинотеатров, идеально подходит для реализации этой концепции.