Квантовые точки — ультрамелкие полупроводниковые частицы — в зависимости от размера излучают свет разных цветов, создавая исключительно чистые и яркие оттенки. Samsung Electronics, мировой лидер в производстве телевизоров, использует этот передовой материал для повышения производительности дисплеев.

Samsung Newsroom пообщался с ТхэкВаном Хёном, заслуженным профессором кафедры химического и биологического инжиниринга Сеульского национального университета (SNU), До Чанг Ли (Doh Chang Lee), профессором кафедры химического и биомолекулярного инжиниринга Корейского института перспективных научных исследований (KAIST), и СангХёном Соном, главой Лаборатории передовых дисплеев (Advanced Display Lab), подразделения дисплейных решений (VD) в Samsung Electronics, чтобы обсудить, как квантовые точки открывают новую эру дисплейных технологий.

Понятие энергетической щели

«Чтобы понять квантовые точки, нужно сначала разобраться в понятии энергетической щели», — ТхэкВан Хён, Сеульский национальный университет

Движение электронов вызывает электрический ток. Обычно в этом участвуют внешние электроны — так называемые валентные. Энергетический диапазон, в котором они находятся, называется валентной зоной. Более высокая, незанятая зона, способная принять электроны, называется зоной проводимости.

Электрон может поглотить энергию и перейти из валентной зоны в зону проводимости. При возвращении в валентную зону электрон высвобождает энергию. Разница между этими зонами — это энергетическая щель — та энергия, которую электрон должен получить или потерять при переходе между ними.

▲ Сравнение структур энергетических зон в изоляторах, полупроводниках и проводниках

Изоляторы, такие как резина и стекло, имеют большую энергетическую щель, которая препятствует свободному движению электронов. Напротив, такие проводники, как медь и серебро c перекрывающимися валентными зонами и зонами проводимости, позволяют электронам свободно перемещаться и обеспечивает высокую электропроводность.

Электрическая щель полупроводников имеет промежуточные значения. Такие материалы не проводят ток при обычных условиях, но могут проводить электричество или излучать свет при воздействии тепла, света или электричества.

«Чтобы понять квантовые точки, сначала нужно разобраться, что такое энергетическая щель», — сказал Хён, подчеркивая, что структура энергетических зон играет ключевую роль в определении его электрических свойств.

Квантовые точки — чем меньше частица, тем шире энергетическая щель

«По мере уменьшения размеров квантовых точек длина волны испускаемого света сдвигается от красного к синему», — До Чанг Ли, Корейский институт перспективных научных исследований и технологий (KAIST)

Квантовые точки — это нанокристаллы полупроводника с уникальными электрическими и оптическими свойствами. Их размеры измеряются в нанометрах (нм) — миллиардных долях метра — и составляют лишь несколько тысячных толщины человеческого волоса. При уменьшении полупроводника до наномасштаба его свойства существенно изменяются.

В объемном состоянии электроны в полупроводниковом материале могут свободно перемещаться, не ограничиваясь собственной длиной волны. Это позволяет уровням энергии — состояниям, которые частицы занимают при поглощении или высвобождении энергии, — образовывать непрерывный спектр, подобный длинной горке с пологим склоном. В квантовых точках движение электронов ограничено, поскольку размер частиц меньше длины волны электрона.

▲ Размер определяет ширину энергетической щели в квантовых точках.

Представьте, что вы зачерпываете воду (энергию) из большой кастрюли (объемное состояние) половником (ширина энергетической зоны, соответствующая длине волны электрона). С помощью половника можно плавно регулировать количество воды в кастрюле, что эквивалентно непрерывным энергетическим уровням. Однако если уменьшить кастрюлю до размеров чашки — как в случае с квантовой точкой — половник уже не помещается. Тогда чашку можно либо налить полностью, либо оставить пустой. Это иллюстрирует понятие квантованных энергетических уровней.

«Когда полупроводниковые частицы уменьшаются до нанометрового масштаба, их энергетические уровни становятся квантованными — они могут существовать только в виде дискретных ступеней, — сказал Хён. — Этот эффект называется “квантовой ловушкой”. И на этом уровне масштабов энергетическую щель можно контролировать, изменяя размер частиц».

Чем меньше квантовая точка, тем меньше молекул в частице и тем слабее взаимодействие между молекулярными орбиталями. Это усиливает эффект квантовой ловушки и увеличивает ширину энергетической щели. Поскольку цвет излучаемого света зависит от энергии, выделяемой при переходе электрона из зоны проводимости в валентную, он также меняется с изменением размера частицы.

«По мере уменьшения частиц длина волны испускаемого света смещается от красного к синему, — сказал Ли. — Другими словами, размер нанокристалла квантовой точки определяет его цвет».

Разработка пленок на основе квантовых точек

«Пленка из квантовых точек лежит в основе QLED-телевизоров — это свидетельство глубокой технической экспертизы Samsung», — До Чан Ли, Корейский институт перспективных научных исследований и технологий (KAIST)

Квантовые точки находят применение в солнечных батареях, фотокатализе, медицине и квантовых вычислениях. Однако первой областью успешной коммерциализации стало производство дисплеев.

«Одна из причин, по которой Samsung выбрала квантовые точки — это их исключительно узкий пик излучения, — сказал Сон. — Их узкий спектр и высокая яркость делают квантовые точки идеальным выбором для точной цветопередачи».

▲ Квантовые точки контролируют свет на наноуровне и формируют чистые цвета RGB (красный, зеленый, синий), обеспечивая узкий спектр и высокую яркость.

Для эффективного использования квантовых точек в дисплеях, материалы и структуры должны сохранять свои характеристики при воздействии времени и внешних факторов. В QLED для этого применяется специальная пленка на основе квантовых точек.

«Точная цветопередача в дисплее зависит от того, насколько эффективно пленка использует оптические свойства квантовых точек, — говорит Ли. — Она должна быть прозрачной и эффективно преобразовывать свет».

▲ СангХён Сон

Пленка в QLED-дисплеях Samsung создается путем добавления раствора квантовых точек в полимерную основу, нагретую до высокой температуры. Затем ее растягивают в тонкий слой с последующим отверждением. Хотя это может звучать просто, на самом деле процесс производства является крайне сложным.

«Это как пытаться равномерно размешать порошок корицы в липком меде, не создавая комков, — объясняет Сон. — Для того чтобы равномерно распределить квантовые точки, нужно тщательно подбирать материалы, конструкцию и условия обработки».

Несмотря на сложности, Samsung достигла прорыва — и разработала полимеры, специально оптимизированные для квантовых точек. Это позволяет добиться долговечности дисплеев.

«Мы накопили большой опыт в технологии квантовых точек и создали барьерные пленки для защиты от влаги, а также полимеры, равномерно распределяющие квантовые точки, — добавил он. — Так мы достигли не только массового производства, но и снижения затрат».

Благодаря этой технологии, пленка от Samsung обеспечивает точную цветопередачу и высокую яркость — при ведущей в индустрии долговечности.

«Яркость измеряется в нитах: один нит приравнивается к яркости одной свечи, — объяснил Сон. — Обычные LED-экраны дают около 500 нит, а дисплеи на квантовых точках достигают 2000 нит и выше — эквивалент 2000 свечей, — обеспечивая потрясающее качество изображения».

▲ Сравнение цветовых пространств RGB, видимого спектра, sRGB и DCI-P3 (CIE 1931)

*CIE 1930 — широко распространенная цветовая система, предложенная Международной комиссией по освещению в 1931 году.

*sRGB — стандартное цветовое пространство, разработанное Microsoft и HP в 1996 году для мониторов и принтеров.

*DCI-P3 — цветовое пространство для цифрового HDR-контента; определено Digital Cinema Initiatives.

С помощью квантовых точек Samsung значительно улучшила яркость и цветопередачу— это обеспечивает впечатляющее визуальный опыт, не сравнимый ни с чем до нынешнего момента. QLED-телевизоры Samsung достигают цветопередачи, превышающей 90% цветового охвата DCI-P3 — эталона точности в цифровом кино.

«Даже если вы уже создали квантовые точки, нужно обеспечить их долгосрочную стабильность, — сказал Ли. — Разработанные Samsung передовые технологии синтеза квантовых на основе фосфида индия (InP) и их интеграции в пленку подтверждают высокий уровень экспертизы компании».

Настоящие квантовые QLED

«Настоящий телевизор на квантовых точках должен использовать эффект квантовой ловушки», — ТхэкВан Хён, Сеульский университет (SNU)

По мере того, как в индустрии рос интерес к квантовым точкам, на рынок вышло множество продуктов. Однако не все «телевизоры с квантовыми точками» действительно используют технологию по назначению.

▲ ТхэкВан Хён

«Допустимость использования термина “телевизор на квантовых точках” зависит от того, используется ли в нем эффект квантовой ловушки, — сказал Хён. — Первое и фундаментальное требование — использовать квантовые точки для формирования цвета».

«Для того, чтобы телевизор считался по-настоящему квантовым, точки должны выступать либо в роли основного материала для преобразования света, либо как главный источник излучения, — добавил Ли. — В случае преобразующих свет квантовых точек дисплей должен содержать достаточное количество таких точек, чтобы поглощать и преобразовывать синий свет, излучаемый подсветкой».

▲ До Чанг Ли

«Пленка с квантовыми точками должна содержать достаточное количество квантовых точек для эффективной работы», — повторил Сон, подчеркивая важность содержания квантовых точек. — В Samsung QLED используется более 3000 ppm (частей на миллион) квантовых точек. 100% красного и зеленого цветов формируются с их помощью».

Samsung начала разработку технологии квантовых точек в 2001 году и в 2015 году представила первый в мире телевизор с квантовыми точками без кадмия — SUHD TV. В 2017 году компания запустила премиальную линейку QLED, еще больше укрепив лидерство в индустрии дисплеев с квантовыми точками.

Во второй части интервью Samsung Newsroom подробнее расскажет о том, как компания не только коммерциализировала технологию дисплеев с квантовыми точками, но и разработала  безкадмиевый материал — инновацию, признанную лауреатами Нобелевской премии по химии.

¹ Когда полупроводниковый материал находится в объемном состоянии, его энергетическая щель остается фиксированной и не зависит от размера частиц.

Музей Ванки, расположенный в центре Сеула, был основан в 1992 году. Культурный центр представляет обширную коллекцию работ Кима Ванки и регулярно проводит выставки современных художников. Музей придерживается концепции «искусство для всех», стремясь познакомить с работами художников всех посетителей, независимо от их социального статуса, и стать открытой площадкой для общения, основанного на «художественной энергии».

Музей Ванки

Художественное видение Кима Ванки, воплощенное на The Frame

Восприятие искусства меняется — оно все больше становится частью повседневной жизни людей. Подобные музею Ванки культурные центры разрабатывают новые способы знакомства с творчеством художников, объединяя его с цифровыми технологиями. С 2018 года музей Ванки представил десять основных работ Кима Ванки в «Магазине искусства». Это позволило пользователям интерьерных телевизоров The Frame познакомиться с работами мастера, в которых сочетаются восточная эстетика и абстракционизм.

Утренняя звезда, 1964 г.

12-V-70 # 172, 1970

Помимо картин, в «Магазине искусства» доступна подробная информация о произведениях, которая знакомит с художественным видением автора и мнениями критиков.

Ким Ванки — пионер корейской абстрактной живописи, создавший уникальные работы, основанные на корейском лиризме. Его работы представлены в центрах современного искусства по всему миру, в том числе в Париже и Нью-Йорке. Samsung Electronics сотрудничает с музеем Ванки с 2018 года. Партнерство позволяет представить произведения художника покупателям по всему миру и познакомить их с современной корейской живописью.

Недавно продажи The Frame по всему миру превысили 1 миллион устройств, подробнее об этом читайте по ссылке.

Бамбуковые зонтики (2019)

Взгляд сверху 

Когда Кларк впервые взял в руки фотоаппарат, он уже знал, что фотография – дело его жизни. «Я понял, что мне легче всего запечатлеть то, что я хочу, на камеру, — говорит он. — Кроме того, я могу всегда взять ее с собой!»

Любовь Томми Кларка к аэрофотосъемке позволила ему объехать весь мир, от Майами-Бич до Исландии, в поисках интересных сюжетов и сцен. «Основной вопрос, которым я обычно задаюсь, — смогу ли я пролететь над этой местностью на вертолете или самолете, — рассказывает фотограф. — Если все складывается удачно, я беру фотоаппарат и приступаю к работе».

Вместо того, чтобы заниматься постановочной съемкой, Кларк фотографирует  то, что происходит на земле. При этом он старается находиться на оптимальной высоте: так, чтобы оставалась возможность  заснять все детали, и так, чтобы люди его не заметили.

Томми Кларк (Tommy Clarke)

Красочный мир 

«Цвет, пожалуй, — самая важная часть моих фотографий. Это то, что в первую очередь бросается в глаза, и именно поэтому мои фотографии пользуются популярностью, — отмечает он. — Игра цветов, будь то песчаные косы в Австралии или красочные пляжные полотенца в Сен-Тропе придают моим работам атмосферу».

Разумеется, технологии играют огромную роль в передаче цветов, которые видит фотограф. «Я привык работать с лучшими принтерами в мире и качественной бумагой, и когда я впервые увидел свои снимки на The Frame, я был потрясен, — отмечает он. — На этом телевизоре мои работы воспроизводятся так же, как на распечатанной фотографии».

Береговая линия Плайя (2015)

Переосмысление норм 

«Я бы хотел организовать цифровую выставку. Технологии The Frame, дают мне полную уверенность в том, что мои снимки будут отображаться, как я хочу, — рассказывает фотограф. — Если при подготовке выставки мне предстоит выбрать между установкой пяти экранов со сменяющимися снимками с одной стороны и печатью и обрамлением сорока работ с другой, я предпочту вариант с использованием ТВ».

Сегодня в «Магазине искусства» на телевизорах The Frame доступно восемь работ Томми Кларка.

Подробнее об интерьерных телевизорах Samsung читайте по ссылке.

История Лувра завораживает: бывший королевский дворец был краеугольным камнем истории Франции на протяжении более восьми веков. Открытые для публики с 1793 года коллекции мировых шедевров художественного музея охватывают несколько тысяч лет и огромные географические пространства, от Америки до Азии и за ее пределами. Наследие Лувра представлено одними из самых узнаваемых произведений искусства в мире, включая картину «Мона Лиза» и скульптуры «Ника Самофракийская» и «Венера Милосская».

Янн Ле Тухер (Yann Le Touher), руководитель отдела развития, лицензирования бренда и коммерческих партнерств Лувра, рассказал, чем знаменательно сотрудничество с Samsung.

Стеклянная пирамида Лувра (2021), Никола Гирад

Лувр у вас дома

Пандемия внесла значительные изменения в повседневную жизнь  —  искусство и сфера развлечений оказались под ударом. Для того чтобы обеспечить людям возможность по-прежнему наслаждаться художественными реликвиями музея, Лувр искал инновационный способ представления своих экспозиций, в том числе и в digital-формате.

По словам Янна Ле Тухера, было важно убедиться в том, что Лувр выполняет свою главную миссию, предоставляя искусство как можно большему количеству людей.

«Важно делиться знаниями и информацией обо всех экспонатах, сохранившихся в музее, – подчеркнул Тухер. –  Мы считаем, что онлайн-платформу, предоставляющую тысячи наших произведений, оценят не только искусствоведы и исследователи, но и поклонники искусства».

«Мона Лиза» (1503-1519), Леонардо да Винчи

Телевизоры The Frame отличаются QLED-экраном с реалистичным и качественным изображением в формате 4K¹ . Дисплей на базе квантовых точек обеспечивает 100% цветовой объем и погружает зрителей в мир насыщенных и реалистичных оттенков, благодаря чему Samsung удалось сблизить фанатов скульптуры и живописи с шедеврами одного из крупнейших и самых популярных художественных музеев мира. «Нас впечатлили возможности The Frame, и мы были заинтересованы в идее привлечения искусства в дома людей, делая его более доступным,» – отметил Тухер.

В поисках вдохновения

За многовековую историю своего существования Лувр зарекомендовал себя как место, где художники вдохновлялись работами великих мастеров. «Величайшие архитекторы, художники, скульпторы и мастера не только украшали дворец своими творениями, но и жили, работали и выставляли свои работы в музее более трехсот лет», – отметил Ле Тухер.

В сентябре Лувр открыл выставку, посвященную греческому искусству. Этот проект делает акцент на культурных, исторических и художественных связях между Францией и Грецией в XIX веке и показывает, как повторное открытие греческой античности, изменило европейский взгляд на Грецию.

Так, коллекция произведений в приложении «Магазин искусства» телевизоров The Frame пополнилась 40 картинами из собрания самого посещаемого музея в мире и фотографиями его сооружений.

Коронация Наполеона (1806-1807), Жак Луи Давид

«Коллекция произведений Лувра включает в себя такие великие шедевры, как «Свобода, ведущая народ» и «Большая одалиска», – подчеркнул Ле Тухер. –  Мы также стремимся продвигать менее известные картины, имеющие ценность в истории искусства». В связи с этим, в рамках сотрудничества в приложение «Магазин искусства» была добавлена картина «Две охотничьи собаки, привязанные ко пню» (1548) Якопо да Понте Бассано как первый портрет в западной анималистике.

«Мы гордимся тем, что входим в число партнеров Samsung, имеющих отношение к развитию «Магазина искусства»,» – заявил Янн Ле Тухер.  – Благодаря технологиям и инновациям Samsung, мы можем дать людям возможность наслаждаться и вдохновляться любимыми произведениями у себя дома. Очевидно, что это не заменит очное посещение музея, но мы твердо уверенны, что это может привнести вдохновение и радость в дома».

¹ 32-дюймовая модель оснащена QLED панелью с разрешением Full HD.

На примере своих работ из серии «Summer Vibes» из «Магазина Искусства» The Frame,  художник рассказал, почему этот ТВ идеально подходит для демонстрации его снимков.

Яркие цвета — ключевой аспект для фотографа. «Я всегда стараюсь передать ощущения места, где я сделал снимок, — рассказал он. — Цвет — один из способов добиться этого.  Например, когда я делаю фото бассейна, я стремлюсь передать эмоции, которые вы испытываете, снимая темные очки в ясный день — солнце отражается от поверхностей, а вода ослепляет. В глаза бросается яркий купальник и блестящая кожа».

Искусство, по мнению Уэста — это серия сложных образов, объединенных одной идеей. «Чтобы создавать эффектные кадры, важно понимать, как работает свет. Любой человек может оказаться в нужное время в нужном месте и запечатлеть что-то прекрасное, но на то, чтобы научиться создавать сложные картины, требуются годы. Ключ к успеху в том, чтобы быть любопытным, не бояться экспериментировать и находить время для творчества».

«Миры искусства и технологий тесно переплетаются, — отметил Уэст. — Художники всегда применяли лучшие доступные им инструменты и с возникновением  IT-инновации они будут использовать их в своем творчестве».

На сегодняшний день в приложении «Магазин Искусства» The Frame доступны 15 произведений Дина Уэста.

The Frame — интерьерный телевизор, внешний вид которого пользователь создает сам. В выключенном режиме на его экране можно отображать произведения искусства, а во включенном — смотреть фильмы в высоком качестве 4К QLED. Благодаря сотрудничеству Samsung с галереями по всему миру, пользователи могут любоваться на The Frame 1400 работами различных художников и фотографов. Более миллиона людей по всему миру уже пользуются сервисом, предоставляющим  доступ к шедевров из собраний таких музеев и галерей, как Музей Прадо, Современная галерея Тейт в Лондоне, Эрмитаж в Санкт-Петербурге, Музей Ван Гога в Амстердаме и другие.

В «Магазине Искусства» можно найти картины и снимки, соответствующие любому вкусу, настроению и интерьеру. В постоянно расширяющейся коллекции приложения представлены произведения мастеров самых разных эпох, от 47 глобальных партнеров и 626 художников.