Kropki kwantowe i telewizory LCD
Nie ma wątpliwości, że pomimo pewnych niedociągnięć telewizory LCD są dominującym typem telewizorów sprzedawanych konsumentom jako centrum ich domowej rozrywki. Szybka akceptacja telewizorów LCD zdecydowanie przyspieszyła upadek telewizorów CRT i tylnych projekcji, a także jest głównym powodem, dla którego telewizory plazmowe nie są już z nami.
Jednak telewizory OLED są reklamowane przez wielu, a ich "ulepszona" wydajność jest prawowitym następcą LCD. W rzeczywistości firma LG postawiła na tę technologię, produkując i aktywnie promując telewizory OLED.
Jednakże, nawet jeśli zwolennicy mogą chcieć myśleć, że OLED jest krokiem naprzód w technologii telewizyjnej, telewizory LCD mogą nadal podnosić jakość dzięki wprowadzeniu Quantum Dots.
Co to jest kropka kwantowa?
Do celów zastosowania w telewizorach i wyświetlaczach wideo, kropka kwantowa jest stworzonym przez człowieka nanokryształem o właściwościach półprzewodnikowych, który może być użyty do zwiększenia jasności i wydajności kolorów wyświetlanych w obrazach nieruchomych i wideo na ekranie LCD.
Kropki kwantowe są cząstkami emisyjnymi (trochę jak luminofory na telewizorze plazmowym), ale w tym przypadku, gdy są uderzone fotonami z zewnętrznego źródła światła (w przypadku aplikacji LCD TV niebieskie światło LED), każda kropka emituje kolor określonej przepustowości, która jest określona przez jej rozmiar.
Większe kropki emitują światło, które jest przekrzywione w kierunku czerwieni, a gdy kropki stają się mniejsze, emitują światło, które jest bardziej pochylone w kierunku zieleni. Kiedy kropki kwantowe o określonych rozmiarach są pogrupowane w strukturę (więcej na tej stronie na następnej stronie) i są połączone ze źródłem światła niebieskiego LED, mogą emitować światło w całej szerokości pasma kolorów wymaganej do oglądania telewizji. Korzystając z właściwości Quantum Dot, producenci telewizorów mogą poprawić jasność i kolorystykę telewizorów LCD w porównaniu do obecnych możliwości.
Powyższy obrazek pokazuje zarówno strukturę kropki kwantowej (po prawej), jak i przykład hipotetyczny związek właściwości emisji koloru kwantowego kropki z rozmiarem (po lewej) i metodę, w której faktycznie produkowane są kropki kwantowe (wygląda jak coś z laboratorium dr Frankensteina lub laboratorium chemii uniwersyteckiej).
Jak kwantowe kropki mogą być używane w telewizorach LCD
Po wykonaniu kropek kwantowych, kropki o różnych rozmiarach mogą być rozmieszczone losowo lub w sposób uporządkowany pod względem wielkości w obudowie, która może być umieszczona w telewizorze LCD (w telewizorze LCD kropki mają zazwyczaj dwa rozmiary, jeden zoptymalizowany pod kątem zieleni i drugi zoptymalizowany pod kątem Red).
Obrazek pokazany na tej stronie ilustruje, w jaki sposób można stosować kropki kwantowe w telewizorze LCD, zgodnie z typem obudowy.
- Umieszczony wewnątrz obudowy (określanej jako Edge Optic) wzdłuż krawędzi panelu LCD między niebieskim źródłem światła krawędzi LED a panelem LCD (dla oświetlonych krawędziami telewizorów LED / LCD).
- Na "warstwie wzbogacającej film" umieszczonej między źródłem światła niebieskiego LED a panelem LCD (dla telewizorów LED / LCD Full Array lub Direct-Lit).
- Na chipie umieszczonym nad niebieskimi źródłami światła LED wzdłuż krawędzi panelu LCD (w przypadku telewizorów LED / LCD o podświetlanych krawędziach).
W każdej metodzie niebieska dioda LED wysyła światło przez kropki kwantowe, które są następnie wzbudzane, tak że emitują czerwone i zielone światło (które jest również połączone z niebieskim pochodzącym ze źródła światła LED). Różnokolorowe światło przechodzi następnie przez chipy LCD, filtry kolorów i na ekran w celu wyświetlenia obrazu. Dodana warstwa Emitenta Quantum Dot pozwala telewizorowi LCD wyświetlać bardziej nasyconą i szerszą gamę kolorów niż telewizory LCD bez dodanej warstwy kropek kwantowych.
Obejrzyj film pokazujący zastosowanie kropki kwantowej w monitorze LCD (kino domowe / wizja QD)
Efekt dodawania kropek kwantowych do telewizorów LCD
Powyżej pokazano zarówno tabelę, jak i przykład, w jaki sposób dodanie kropek kwantowych do telewizorów LCD może poprawić wydajność kolorów.
Na wykresie u góry znajduje się standardowa reprezentacja graficzna ilustrująca pełne widzialne spektrum kolorów. Jednak telewizory i technologie wideo nie mogą wyświetlać całego spektrum kolorów, dlatego trójkąty wyświetlane w tym spektrum pokazują, jak bliskie są różne technologie kolorów używane w urządzeniach wyświetlających wideo do tego celu.
Jak widać z wymienionych trójkątów, telewizory LCD wykorzystujące tradycyjne białe diodowe oświetlenie tylne lub krawędziowe wyświetlają znacznie mniej niż standard kolorów NTSC, który został przyjęty w 1953 roku w celu transmisji kolorów. Jednak, jak również widzisz, kiedy do miksu dodawane są kropki kwantowe, kolor na telewizorze LCD ma możliwość rozszerzenia na tyle daleko, aby spełniał wymagania standardu koloru NTSC.
Efekt praktyczny: kolory są bardziej nasycone i naturalne, co pokazano w porównaniach poniżej wykresu.
Ważne jest również podkreślenie, że kropki kwantowe mogą być również wykorzystywane do spełnienia wymagań standardów kolorów HD (rec. 709) i Ultra HD (rec.2020 / BT.2020), jak omówiono w artykule Kropki kwantowe dla ultra-wysokich gam kolorów w monitorach LCD opublikowane przez Międzynarodowe Towarzystwo Optyki i Fotoniki.
LCD vs OLED
Jak wspomniano w moim wstępie do tego artykułu, telewizory LCD są najczęstszym typem używanym w gospodarstwach domowych na całym świecie. Jednak, jak już powiedziano, telewizory LCD mają wady, które obejmują nasycenie kolorów i poziom czerni, szczególnie w porównaniu do telewizorów plazmowych. Włączenie systemów oświetlenia czarno-krawędziowego LED pomogło nieco, ale to nie wystarczy.
W odpowiedzi na te niedociągnięcia branża telewizyjna (głównie LG) dąży do rozwiązania OLED, ponieważ telewizory wykorzystujące technologię OLED mogą zapewnić zarówno szerszą gamę kolorów, jak i absolutną czerń.
Jednak pomimo, że OLED jest okrzyknięty lepszą alternatywą dla LED / LCD, po latach obietnic i nieudanych próbach dotarcia do rynku, w 2014 r. Tylko LG i Samsung weszły na rynek telewizyjny z wielkoformatowymi telewizorami OLED, które zostały wprowadzone na CES 2013 za pomocą dwóch nieco inne podejścia.
Firma LG wykorzystuje system o nazwie WRGB, który jest subpiksem z subtelnych subtelnych wyświetlaczy OLED emitujących białe światło i filtrami barwnymi do produkcji obrazów, natomiast Samsung zawiera subpiksele OLED o prawdziwie czerwonym, zielonym i niebieskim świetle.
Telewizory OLED naprawdę wyglądają świetnie, ale istnieje jeden poważny problem, który powstrzymuje resztę branży telewizyjnej przed wprowadzeniem telewizorów OLED na rynek na masową skalę, kosztem.
Należy również zauważyć, że Samsung zaprzestał produkcji telewizorów OLED przez konsumentów w 2015 roku, pozostawiając LG i, a teraz Sony, jako jedyne źródło telewizorów OLED skierowanych na rynek konsumencki.
Pomimo twierdzenia, że telewizory LCD są bardziej skomplikowane w budowie niż telewizory OLED, faktem jest, że diody OLED do tej pory były droższe w produkcji w przypadku dużych ekranów wymaganych dla telewizorów. Wynika to z defektów pojawiających się w procesie produkcyjnym, w wyniku których duży procent ekranów OLED może zostać odrzucony z użycia w przypadku dużych ekranów. W rezultacie większość zalecanych przez OLED zalet (takich jak możliwość wyświetlania szerszej gamy kolorów i głębszego poziomu czerni) nad telewizorami LED / LCD jest tłumiona.
Wykorzystując problemy produkcyjne OLED i możliwość zastosowania kropek kwantowych w obecnie wykonywanych projektach LED / LCD TV (i bardzo niewielkie zmiany na linii montażowej), Kwantowe Kropki mogą być bodźcem, aby przybliżyć wydajność telewizorów LED / LCD do co producenci telewizorów mieli nadzieję z OLED - i przy znacznie niższych kosztach.
LCD z kropkami kwantowymi vs OLED
Na tej stronie pokazano wykres porównujący wymagania dotyczące jasności, pokrycia kolorów i zużycia energii przez dwa telewizory LED / LCD firmy Sony, które zawierają kropki kwantowe z telewizorami OLED pierwszej generacji wydanymi przez Samsung i LG.
Nie wchodząc w szczegóły techniczne, porównując wszystkie cztery zestawy, można zauważyć, że dwa zestawy Sony / LCD LCD Sony Quantum Dot są używane do porównania, a oryginalny zestaw OLED firmy Samsung jest bardzo blisko, podczas gdy LG OLED wydaje się, że zestaw jest niepełny.
Z drugiej strony, podczas gdy zestaw Samsung ma wysoką jasność, oba zestawy Sony LED LCD / LCD i LG OLED Sony są bardzo blisko siebie.
Jednak najbardziej znaczącą różnicą jest zużycie energii. Jak widać, obydwa telewizory OLED zużywają więcej energii niż zestaw Sony wykorzystany w tym porównaniu, zwłaszcza jeśli weźmie się pod uwagę, że 65-calowy zestaw Sony 4K zużywa mniej energii niż w przypadku 55-calowego telewizora OLED. Oznaczałoby to, poza wszelkimi postępami inżynieryjnymi w przyszłych generacjach telewizorów OLED, że 65-calowy telewizor OLED może zużywać więcej energii niż jego odpowiednik obsługujący technologię kropek kwantowych LED / LCD.
Należy również pamiętać o tym, że podczas gdy telewizory LED / LCD pobierają moc na bardziej stabilnym poziomie, niezależnie od jasności (chociaż inne funkcje telewizora, takie jak Smart TV itp., Po włączeniu mogą wpływać na zużycie energii) , Zużycie energii OLED TV zmienia się wraz z poziomem jasności wymaganym do wytworzenia obrazu. Im jaśniejsza zawartość, tym więcej energii zużywanej - i oczywiście angażującej Smart TV i inne funkcje również to zmieni.
Tak więc, jak widać na wykresie, dodatkowy koszt w produkcji i zakupie telewizora OLED może nie zapewnić tak znacznej poprawy w porównaniu z telewizorem LED / LCD wyposażonym w technologię Quantum Dot.
Kropki kwantowe - kolorowa teraźniejszość i przyszłość
Istnieją trzy główne firmy oferujące technologię Quantum Dot do zastosowania w telewizorach, QD Vision (która zapewnia rozwiązanie krawędziowe dla telewizorów LED / LCD o podświetlanych krawędziach) oraz Nanosys i 3M (które zapewniają opcję filmu z kropką kwantową (QDEF) - do użytku z podświetlanymi telewizorami LED / LCD z pełną matrycą).
Po lewej stronie zdjęcia pokazanego powyżej, telewizor po lewej stronie to Samsung 4K LED / LCD TV, a na prawo i na dole jest telewizor LG 4K OLED. Tuż nad telewizorem LG OLED znajduje się telewizor Philips 4K LED / LCD Philips wyposażony w technologię Quantum Dot. Jak widać, czerwone wyskakują więcej na zestawie Philips niż na Samsungie i są nieco bardziej nasycone niż czerwone wyświetlacze na zestawie LG OLED.
Po prawej stronie zdjęcia znajdują się przykłady telewizorów z technologią Quantum Dot firmy TCL i Hisense.
Wykorzystanie Quantum Dots zrobiło duży krok naprzód, ponieważ kilku producentów telewizyjnych zaprezentowało telewizory z obsługą Quantum Dot na CES 2016, w tym Samsung, TCL, Hisense / Sharp, Vizio i Philips.
Jednak, o dziwo, LG, które wyświetlało prototypy Quantum Dot TV w 2015 roku, najwyraźniej zdecydowało się wycofać i umieścić więcej zasobów w ich droższej technologii telewizji OLED.
Z drugiej strony, w przypadku LG i Sony (od 2017 r.) Jako jedyni twórcy telewizorów OLED (telewizory OLED firmy Sony używają paneli LG OLED), alternatywa Quantum Dot do wzbogacania kolorów oferowana przez QD Vision, Nanosys i 3M może umożliwić LCD kontynuację dominacji na rynku przez lata i dekady. Tak więc, następnym razem, gdy idziesz na zakupy do telewizora, sprawdź, czy ma on "Kolor IQ", "QLED" "QD", "QDT" lub podobną etykietę na zestawie, lub w instrukcji obsługi - która mówi ty, że telewizor korzysta z technologii Quantum Dot.
Kropki kwantowe i HDR: Lepiej razem: połączenie HDR i kropek kwantowych (wizja QD)
Kropki kwantowe w mobilnych wyświetlaczach: Apple Retina (Tech Radar)
