Quantum Dots och LCD-TV
Det råder ingen tvekan om att LCD-TV trots vissa brister är den dominerande typen av tv som säljs till konsumenter som centrum för deras hemunderhållningserfarenhet. Den snabba acceptansen av LCD-TV påskyndade definitivt nedgången av CRT och bakprojektions-TV och är också den främsta orsaken till att plasma-TV-apparater inte längre är med oss.
OLED TV är dock utsprångd av många, med sin "förbättrade" prestanda som den rättmätiga efterföljaren till LCD. Faktum är att LG har satsat på denna teknik genom att producera och aktivt främja OLED-TV.
Men så mycket som förespråkare kan tycka att OLED representerar ett steg i TV-tekniken, kan LCD-TV-apparater fortfarande ta det uppe med inkorporeringen av Quantum Dots.
Vad är en Quantum Dot?
För användning i tv och video-skärmar är en Quantum Dot en konstgjord nanokristall med halvledaregenskaper som kan användas för att förbättra ljusstyrkan och färgprestanda som visas i stillbilder och videobilder på en LCD-skärm.
Quantum Dots är emissiva partiklar (något som fosfor på en Plasma TV), men i det här fallet, när de träffas med fotoner från en extern ljuskälla (vid LCD-TV-applikation ett Blått LED-ljus), sänder varje punkt färg av en specifik bandbredd, vilken bestäms av dess storlek.
Större prickar avger ljus som är vinklat mot rött, och eftersom prickarna blir mindre, avger de ljus som är snedställt mer mot grönt. När Quantum Dots av utvalda storlekar grupperas i en struktur (mer på detta på nästa sida) och kombineras med en Blue LED-ljuskälla, kan de ge ljus över hela färgbandbredden som krävs för TV-visning. Med fördel av Quantum Dot-egenskaper kan TV-tillverkare förbättra ljusstyrkan och färgprestandan hos LCD-TV-apparater över nuvarande kapacitet.
Bilden ovan visar både strukturen en kvadratdot (till höger), ett hypotetiskt exempel förhållandet mellan Quantum Dot-färgemissionsegenskaper enligt storlek (till vänster) och metoden som Quantum Dots faktiskt tillverkas av (ser ut som någonting) ut ur Dr Frankensteins laboratorium eller college kemi lab).
Hur Quantum Dots kan användas i LCD-TV
När kvittumpunkter har gjorts kan de olika storlekarna placeras antingen slumpmässigt eller på ett ordentligt sätt i ett hölje som kan placeras i en LCD-TV (med en LCD-TV är prickarna typiskt två storlekar, en optimerad för Grön och den andra optimerade för Röd).
Bilden som visas på denna sida illustrerar hur Quantum Dots kan användas i en LCD-TV, beroende på vilken typ av hölje som används.
- Placeras inuti ett hölje (kallad en kantoptik) längs LCD-panelets kanter mellan en blå LED-kantljuskälla och LCD-panelen (för kantljusdiod / LCD-TV).
- På ett "filmförstärkningsskikt" placerat mellan en Blå LED-ljuskälla och LCD-panelen (för Full Array eller Direct-Lit LED / LCD-TV).
- På ett chip som placeras över blå LED-ljuskällor längs kanten av en LCD-panel (för kantljusdiod / LCD-TV).
I varje metod skickas en blå LED genom Quantum Dots, som sedan är exalterade så att de avger rött och grönt ljus (vilket också kombineras med Blå som kommer från LED-ljuskällan). Det olika färgade ljuset passerar sedan genom LCD-chips, färgfilter och på skärmen för bildvisning. Det extra Quantum Dot-emissiva skiktet gör det möjligt för LCD-TV att visa en mer mättad och bredare färgskala än LCD-TV utan det extra Quantum Dot-skiktet.
Kolla in en videodemonstration av quantum dot-applikation i en LCD-skärm (Home Theater Geeks / QD Vision)
Effekten av att lägga kvanta punkter till LCD-TV
Ovanstående är både ett diagram och ett exempel på hur man lägger till Quantum Dots på LCD-TV kan förbättra färgprestanda.
I diagrammet längst upp är en standard grafisk representation som illustrerar det fullt synliga färgspektret. TV-apparater och videoteknik kan emellertid inte visa hela färgspektrumet, så med tanke på att de trianglar som visas inom det spektrumet visar hur nära olika färgteknologier som används i videovisningsenheter närma sig det målet.
Som du kan se från de angivna trianglarna, använder LCD-TV-apparater med traditionell vit LED-bakgrunds- eller kantbelysning mycket mindre än NTSC-färgstandarden som antogs 1953 för färgöverföring. Men som du också ser, när Quantum Dots läggs till i mixen, har färg på en LCD-TV möjlighet att sträcka sig tillräckligt långt för att uppfylla NTSC-färgstandardkraven.
Den praktiska effekten: Färgerna är mer mättade och naturliga, vilket visas i jämförelserna nedanför grafen.
Det är också viktigt att påpeka att Quantum Dots även kan användas för att uppfylla behoven hos både HD (rec.709) och Ultra HD (rec.2020 / BT.2020) färgstandarder, som diskuteras i artikeln Quantum Dots För Ultra-High Färg Gamuts i LCD-skärmar publicerad av International Society for Optics and Photonics.
LCD vs OLED
Som nämnts i mitt intro till den här artikeln är LCD-TV-apparater den vanligaste typen som används i hushåll i hela världen. Men det sägs att LCD-TV har nackdelar, vilket inkluderar färgmättnad och svart nivå prestanda, speciellt i jämförelse med Plasma-TV. Införlivandet av LED-svarta och kantbelysningssystem har hjälpt något, men det har inte varit tillräckligt.
Som ett svar på dessa brister har TV-industrin (mestadels LG) drivit OLED som lösning, eftersom TV-apparater med OLED-teknik kan producera både en bredare färgkälla och absolut svart.
Men trots att OLED hyllades som ett bättre alternativ till LED / LCD, efter år av löften och misslyckade försök att nå marknaden, gick 2014 och LG bara in i TV-marknaden med OLED-TV med storskärm som introducerades vid CES 2013 med två något annorlunda tillvägagångssätt.
LG använder ett system som kallas WRGB, vilket är en kombination av vita, ljusemitterande OLED-subpixlar och färgfiltre för att producera bilder, medan Samsung inkorporerar sanna röda, gröna och blåljusemitterande OLED-subpixlar.
OLED-tv ser verkligen bra ut, men det finns ett stort problem som stoppar resten av TV-industrin från att få OLED-TV-apparater till marknaden på massskala, kostnad.
Det måste också påpekas att Samsung släppte ut OLED TV-produktion i konsumentprodukter 2015, vilket innebär att LG och nu Sony är de enda källorna till OLED-TV-apparater riktade mot konsumentmarknaden.
Trots påståendet att LCD-tv är mer komplicerade än OLED-tv, är det faktum att OLED-apparater hittills varit dyrare att tillverka i de stora skärmstorlekarna som krävs för tv. Detta beror på brister som uppstår i tillverkningsprocessen, vilket resulterar i att en stor procentandel av OLED-skärmar avvisas från användning för stora skärmstorlekar. Resultatet är att de flesta av OLED: s förmodade fördelar (som att kunna visa en bredare färgomfång och djupare svart nivå) över LED / LCD-TV sönder.
Att utnyttja OLEDs produktionsproblem och möjligheten att införliva Quantum Dots i nuvarande utförd LED / LCD TV-design (och mycket liten förändring behövs i monteringsledningen), kan Quantum Dots vara biljetten för att få LED / LCD-TV-prestanda närmare den av vilka TV-tillverkare hoppades på med OLED - och till mycket lägre kostnad.
LCD med Quantum Dots vs OLED
Visad på denna sida är ett diagram som jämför ljusstyrka, färgdäck och strömförbrukningskrav för två Sony LED / LCD-TV-apparater som innehåller Quantum Dots med första generationens OLED TV-apparater som släppts av Samsung och LG.
Utan att få mycket teknisk detaljer, när du jämför alla fyra uppsättningar, finner du den färgdäckningen de två Sony Quantum Dot-utrustade LED / LCD-uppsättningarna som används för jämförelse, och den ursprungliga Samsung OLED-uppsättningen är mycket nära, medan LG OLED set verkar faktiskt underförstå.
Å andra sidan, medan Samsung-enheten har hög ljusstyrka, är både Sony Quantum Dot LED / LCD och LG OLED-uppsättningar mycket nära.
Den mest uppenbara skillnaden är emellertid i strömförbrukningen. Som du kan se, förbrukar båda OLED-TV-apparaterna mer ström än vad som helst Sony-set som används i denna jämförelse, speciellt när du vidare anser att 65-tums Sony 4K-apparaten förbrukar mindre ström än antingen 55-tums OLED-TV. Detta skulle innebära att ingen teknikutveckling i framtida generationer av OLED-TV-apparater skulle kunna innebära att en 65-tums OLED-tv kan förbruka mer ström än sin kvadratdot-aktiverade LED / LCD TV-ekvivalent.
Också en annan sak att tänka på är att medan LED / LCD TV-apparater förbrukar strömmen på mer stabil nivå oavsett ljusstyrkautgången (även om andra funktioner på TV: n, t.ex. Smart TV etc …, när den är förlovad kan påverka strömförbrukningen) , Ändras OLED TV-strömförbrukningen med den ljusstyrka som krävs för att producera bilder. Ju ljusare innehållet desto mer ström förbrukas - och det kommer givetvis också att förändras med Smart TV och andra funktioner.
Såsom du kan se som visas i diagrammet kan extrakostnadsfaktorn i både tillverkning och inköp av en OLED-TV kanske inte leverera så mycket av en förbättring över en Quantum Dot-utrustad LED / LCD-TV.
Quantum Dots - En Färgrik Present och Framtid
Det finns tre huvudleverantörer av Quantum Dot Technology för användning i TV, QD Vision (som ger kanten-optisk lösning för kantljusdiod / LCD-TV) och Nanosys och 3M (som ger alternativet Quantum Dot film (QDEF) för användning med Full Array bakgrundsbelyst LED / LCD-TV).
På vänster sida av bilden som visas ovan är TV: n längst till vänster en Samsung 4K LED / LCD-TV, och bara till höger och botten är en LG 4K OLED TV. Strax ovanför LG OLED TV är en Philips 4K LED / LCD-TV utrustad med Quantum Dot-teknik. Som du kan se, visar röda ut mer på Philips än på Samsung-enheten och är lite mer mättade än de röda som visas på LG OLED-uppsättningen.
På höger sida av fotot finns exempel på Quantum Dot-utrustade TV-apparater från TCL och Hisense.
Användningen av Quantum Dots har tagit stort steg framåt, eftersom flera tv-tillverkare visade upp Quantum Dot-aktiverade TV-apparater vid 2016 CES, inklusive Samsung, TCL, Hisense / Sharp, Vizio och Philips.
Emellertid märkligt nog, LG, som visade några Quantum Dot TV-prototyper vid 2015, har uppenbarligen beslutat att backa och lägga mer resurser i deras dyrare OLED-TV-teknik.
Å andra sidan, med LG och Sony (från och med 2017) som de enda tillverkarna av OLED-tv (Sony OLED-tv använder LG OLED-paneler), kunde Quantum Dot-alternativet för färgförbättring som erbjuds av QD Vision, Nanosys och 3M faktiskt aktivera LCD-skärmen för att fortsätta sin dominans på marknaden under åren, och årtionden framöver. Så nästa gång du handlar för en TV, kontrollera om den har "Color IQ", "QLED" "QD", "QDT" eller liknande etikett på uppsättningen eller i användarhandboken - som kommer att berätta du att TV: n använder sig av Quantum Dot Technology.
Quantum Dots och HDR: Bättre tillsammans: Kombinera HDR och Quantum Dots (QD Vision)
Kvantumpunkter i mobilskärmar: Apple Retina (Tech Radar)
