QD, LCD LED, OLED, טכנולוגיות מסכים בעתיד הקרוב

בתקופה האחרונה התפרסם בפורום מאמר שמדבר על ההבדלים בין הטכנולוגיות השונות שבשימוש כיום במסכים
(סיקור טכנולוגי: OLED מול LED ), בהמשך להסברים על הטכנולוגיות, OLED ו- LCD LED, מאמר זה ירחיב מעט את על מה שידוע לנו על המשך ההתפתחות של הטכנולוגיות הללו בעתיד הקרוב והיותר רחוק,

מסכי ה- LCD כבר התקדמו בשנים האחרונות לשימוש בטכנולוגיית QD בשיטה בשיטה שתוארה במאמר הקודם. בעיקרון, באותם המסכים משתמשים בשכבת פילם עם קריסטלי QD אשר ממוקמת מאחורי פאנל ה- LCD ואשר הופכת את האור שמגיע מלדים כחולים (לרוב מצידי המסך) לאור לבן. אור שמורכב מבחינה ספקטרלית מרכיבים בתחום הצבעים אדום כחול וירוק שפולטים אותם ה- QD בפילם כשמאירים עליהם באותו האור הכחול.

האור הלבן מאותו פילם עובר דרך התת פיקסלים בפאנל ה-LCD וביציאה מאותם התת פיקסלים אותו האור הלבן עובר דרך פילטר שמעביר רק את הצבע שאמור לצאת מאותו תת הפיקסל הספציפי. שיטת QDEF ( או Quantum dot Enhancement film ) מנסים להביא את אותו הפילם להוציא אור לבן שמורכב רק מרכיבי צבע אדום ירוק וכחול באורכי גל כמה שיותר צרים בכל צבע וזאת כדי לחסוך באנרגיה בייצור של האור. כך ניתן בהשקעה של כמות האנרגיה זהה לקבל עוצמת הארה גבוהה יותר תוך השקעה של אותה אנרגיה בדיוק. 

באותו הזמן, ככל שיצליחו להצר את תחום אורכי הגל בכל צבע כך גם יגדילו את רוחב הגאמוט שהמסך מסוגל לכסות. הבעיה בשיטה זו עדיין יש בזבוז לא קטן של אנרגיה בצורך ליצור אור לבן שאחר כך בכל תת פיקסל עובר סינון של רכיבי האור שאותו תת הפיקסל לא אמורים להוציא. 

בצעד הבא בשיפור השימוש ב- QD במסכים שיקרא QDCF (או Quantum Dot Color Filter ) כבר מוותרים לחלוטין על הפילטר צבע. במקום זאת, משתמשים ישירות בקריסטלים של ה-QD בתור השיטה להפיכת האור הכחול מהלדים. ביישום הזה כל התת פיקסלים מעבירים את האור הכחול מהלדים ורק ביציאה שלהם הם עוברים שכבה של QD (שמחליפה את הפילטר צבע הפרטני) ורק אז מיוצר צבע האור הנכוןבתחום הצר של אורכי גל עבור אותו תת הפיקסל.

לשימוש ביישום זה של QD יהיו כמה יתרונות על השיטה הנוכחית (ה-QDEF ), בשיטה הזו אנחנו כבר לא צריכים להשתמש באנרגיה של האור מהתאורה האחורית לייצר שלשה רכיבי צבע לאור לבן ואחר כך לסנן שניים מהם אחרי המעבר דרך תת הפיקסל ובכך לבזבז את האנרגיה שמושקעת בהם, בשיטה הזו כבר משתמשים ישירות באותה אנרגית האור מהתאורה האחורית ליצור רק צבע אחד בתחום אורכי גל מאוד צר ביציאה מכל תת פיקסל, ובכך לנצל את אותה הארגיה בצורה יותר יעילה כדי לקבל רמת הארה הרבה יותר גבוהה ובאותו הזמן, בגלל שאותם ה- QD ביציאת התת פיקסל שבפאנל יצרו אור בצבע אחד בתחום אורכי גל יותר צר, לקבל גאמוט מדוייק ויותר רחב מהמסך.

שיטה זו יכולה גם לעזור עם עוד כמה בעיות ידועות של מסכי LCD כמו זליגות אור, שבעזרת שיטה זו אפשר לגרום לכך שהן יהיו הרבה פחות מורגשות, וגם תיאורטית שיטה זו יכולה לעזור מעט עם בעיות של זוויות הראייה של התמונה ממסכי ה- LCD.

המאמר הזה מגיע כחודש לפני תערוכת 2017 CES וקשה לצפות מה מהחידושים הללו יציגו היצרנים בתערוכה זו, השמועות מדברות על כך ששגם סמסונג וגם LG צפויים להציג כבר בתערוכה זו מסכי LCD LED שמשתמשים בשיטת QDCF אשר יוכלו להגיע כבר לרמת הארה מקסימלית של כ-3000 עד 4000 ניט (ללא שינוי בצריכת ההספק או חום המסך), וגם לרוחב גאמוט שמאוד קרוב ל- 2020 .REC, ושמסכים כאלה כבר יהיו זמינים לקניה באמצע השנה הבאה.

קשה לדעת בשלב הזה השמועות נכונות, אבל גם אם לא יוצגו כאלה מסכים כבר בתערוכה הקרובה אנחנו כנראה נתחיל לראות
מסכים כאלה בשנה או שנתיים הקרובות.

המאמר הקודם נתן תאור טוב של מצב טכנולוגית ה- OLED כיום וגם מדבר על תהליכי הייצור של מסכים כאלה בעתיד. עם זאת קיימת בעיה לשפר את היכולות של הטכנולוגיה הזו בתחומים שחשובים למסכים העתידיים בעיקר בשל קשיים להשיג רמת הארה גבוהה בצורה משמעותית ממה שניתן לקבל מהטכנולוגיה כיום. יש קושי גם בהצרת טווח אורכי הגל שניתן לקבל מאותם החומרים האורגנים שמשתמשים בהם ליצירת האור בטכנולוגיה זו. בעיות אלה עלולות להפריע לקדם מסכים בטכנולוגית OLED מלספק רמות הארה ורוחב גאמוט שיתחרו בטכנולוגיות כמו QDCF. דבר זה נכון במסכי OLED בשיטת RGB אבל במיוחד במסכי ה- OLED של LG שבהם משתמשים בשיטת RGBW. בשיטה זו כל אחד מארבעת התת פיקסלים מייצר אור לבן בעל שלשה רכיבים (אדום ירוק וכחול) שאחרכך בשלשה מתוך ארבעת תת הפיקסלים עובר סינון של שניים מאותם הרכיבים (לפי האור שאמור לספק אותו תת הפיקסל) דבר שיוצר ביזבוז של אנרגיה, ואם רוצים להעלות האת רמת ההארה צריכים להשקיע יותר אנרגיה בכל שלשת רכיבי האור הלבן דבר שמגדיל את ביזבוז האנרגיה. וכאן גם קיימת הבעיה להצר את תחום אורכי הגל שפולט החומר שמאיר דבר שהיה יכול לעזור יותר להקטין את כמות האנרגיה המבוזבזת ובאותו הזמן להגדיל את הגאמוט של המסך.rn

ההתקדמות הבאה בטכנולוגית ה- QD (אחרי ה- QDCF ) צפויה להגיע בשנים הקרובות תקרא QLED. טכנולוגיה זו אמורה לתת לנו את כל היתרונות שנותנים מסכי ה- OLED (רמת השחורים המאוד נמוכים, והדיוק בהארת התמונה לרמת הפיקסל הבודד) ובאותו הזמן להתגבר על המגבלות שציינו בהמשך התקדמות יכולות ה-OLED (שיפור משמעותי ברמת הארה מקסימלית והצרת תחום אורכי הגל שפולט החומר בכל צבע).

ייצור מסכים בטכנולוגיה הזו כנראה יהיה בעתיד דומה מאוד לדרכים שבהם מייצרים פאנלים למסכים בטכנולוגית ה- OLED, ההבדל הגדול יהיה שבמקום להשתמש בחומרים אורגניים ליצירת האור ב- OLED, בטכנולוגיית ה- QLED ישתמשו בחומרים שמכילים QD שבהזרמת זרם דרכם ייצרו אור בצבע מסויים. רמת שחורים מאוד נמוכה עם דיוק גבוה בהארת התמונה לרמת הפיקסל הבודד ובאותו הזמן הארה מאוד חזקה שתביא אותנו יותר קרוב למקסימום הארה שמדברים עליה בדולבי ויז'ן וב- 10 HDR ושביחד עם זה ממוקדת בתחום אורכי גל צר של כל צבע מסויים ובכך גם להגדיל את הגאמוט כדי שיהיה כמה שיותר קרוב ל- 2020 .REC.

פיתרון קצר טווח בנושא הזה הוא מעבר של כל התת פיקסלים של OLED להפקת אור כחול בלבד (במקום RGBW כפי שהפאנלים של LGD מייצרים כיום) והוספת פילטרי צבע QDCF מעליהם בכדי ליצור אור צר-פס.