Χρησιμοποιώντας κβαντικές κουκίδες για να βελτιώσετε την απόδοση της τηλεόρασης LCD

Μάθετε τι πρέπει να γνωρίζετε για τα Quantum Dots (γνωστά και ως QLED)

Κβαντικές κουκίδες και τηλεοράσεις LCD

Εικόνα που δείχνει τη δομή της κβαντικής κηλίδας και πώς κατασκευάζονται. Εικόνα ευγενική παραχώρηση του QD Vision

Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι παρά τις κάποιες αδυναμίες , οι τηλεοράσεις LCD είναι ο κυρίαρχος τύπος τηλεόρασης που πωλείται στους καταναλωτές ως το κέντρο της εμπειρίας οικιακής ψυχαγωγίας. Η ταχεία αποδοχή της τηλεόρασης LCD επιτάχυνε σίγουρα την απομάκρυνση των τηλεοράσεων CRT και οπίσθιας προβολής και είναι επίσης ο κύριος λόγος για τον οποίο οι τηλεοράσεις Plasma δεν είναι πλέον μαζί μας .

Ωστόσο, η τηλεόραση OLED τροφοδοτείται από πολλούς, με την "ενισχυμένη" της απόδοση ως το σωστό διάδοχο της LCD. Στην πραγματικότητα, η LG έχει τοποθετήσει το στοίχημά της στην τεχνολογία αυτή, παράγοντας και προωθώντας ενεργά τηλεοράσεις OLED.

Ωστόσο, όσο οι υποστηρικτές ίσως θελήσουν να σκεφτούν ότι το OLED αντιπροσωπεύει ένα βήμα προς τα πάνω στην τηλεοπτική τεχνολογία, οι τηλεοράσεις LCD μπορούν ακόμα να το καταλάβουν με την ενσωμάτωση των Quantum Dots.

Τι είναι μια κβαντική κηλίδα;

Για τους σκοπούς της εφαρμογής σε τηλεοράσεις και οθόνες βίντεο, ένα Quantum Dot είναι ένα ανθρωπογενές νανοκρυστάλλων με ιδιότητες ημιαγωγών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βελτιώσουν τη φωτεινότητα και την απόδοση χρώματος που εμφανίζονται σε φωτογραφίες και εικόνες βίντεο σε μια οθόνη LCD.

Οι κβαντικές κουκίδες είναι εκπεμπόμενα σωματίδια (κάπως φωσφορίζοντα σε μια τηλεόραση πλάσματος), αλλά στην περίπτωση αυτή, όταν χτυπιούνται με φωτόνια από μια εξωτερική πηγή φωτός (στην περίπτωση της τηλεόρασης LCD ένα μπλε LED), κάθε κουκίδα εκπέμπει χρώμα ενός συγκεκριμένου εύρους ζώνης, το οποίο καθορίζεται από το μέγεθός του.

Μεγαλύτερες κουκίδες εκπέμπουν φως που είναι επικλινές προς το κόκκινο, και καθώς οι κουκίδες γίνονται μικρότερες, εκπέμπουν φως που είναι πιο λοξό προς το πράσινο. Όταν οι κβαντικές κουκίδες καθορισμένων μεγεθών ομαδοποιούνται σε μια δομή (περισσότερο σε αυτό στην επόμενη σελίδα) και συνδυάζονται με μία πηγή φωτός μπλε LED, μπορούν να εκπέμπουν φως σε όλο το εύρος ζώνης χρώματος που απαιτείται για την τηλεοπτική προβολή. Αξιοποιώντας τις ιδιότητες του Quantum Dot, οι κατασκευαστές τηλεοράσεων μπορούν να βελτιώσουν τη φωτεινότητα και την έγχρωμη απόδοση των τηλεοράσεων LCD πάνω από τις τρέχουσες δυνατότητες.

Η παραπάνω εικόνα δείχνει τόσο τη δομή όσο και την κβαντική κουκκίδα (δεξιά), ένα υποθετικό παράδειγμα της σχέσης των ιδιοτήτων εκπομπής χρωμάτων Quantum Dot ανάλογα με το μέγεθος (στα αριστερά) και της μεθόδου με την οποία κατασκευάζονται πραγματικά οι κβαντικές κουκίδες από το εργαστήριο του εργαστηρίου ή του εργαστηρίου χημείας κολλεγίων του Δρ Frankenstein).

Πώς οι κβαντικές κουκίδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τηλεοράσεις LCD

Εικόνα του πίνακα εφαρμογών κβαντικών κουκίδων. Εικόνα ευγενική παραχώρηση του QD Vision

Μόλις δημιουργηθούν οι κβαντικές κουκίδες, οι διαφορετικές κουκίδες μεγέθους μπορούν να τοποθετηθούν τυχαία ή με τρόπο οργανωμένο κατά μέγεθος σε ένα περίβλημα το οποίο μπορεί να τοποθετηθεί μέσα σε μια τηλεόραση LCD (με τηλεόραση LCD οι κουκίδες είναι συνήθως δύο μεγέθη, μία βελτιστοποιημένη για πράσινο και το άλλο βελτιστοποιημένο για Κόκκινο).

Η εικόνα που εμφανίζεται σε αυτή τη σελίδα δείχνει πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα κουτάνια κουκίδων σε μια τηλεόραση LCD, ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο περίβλημα τύπου.

Σε κάθε μέθοδο, ένα μπλε LED στέλνει φως μέσα από τις κβαντικές κουκίδες, οι οποίες στη συνέχεια διεγείρονται έτσι ώστε να εκπέμπουν κόκκινο και πράσινο φως (το οποίο επίσης συνδυάζεται με το μπλε που προέρχεται από την πηγή φωτός LED). Το διαφορετικό έγχρωμο φως περνά από τα μάρκες LCD, τα έγχρωμα φίλτρα και στην οθόνη για την απεικόνιση των εικόνων. Το πρόσθετο στρώμα εκπομπής Quantum Dot επιτρέπει στην τηλεόραση LCD να εμφανίζει μια πιο κορεσμένη και ευρύτερη γκάμα χρωμάτων από τις τηλεοράσεις LCD χωρίς την προστιθέμενη στρώση Quantum Dot.

Ελέγξτε μια επίδειξη βίντεο της εφαρμογής κβαντικής κηλίδας σε μια οθόνη LCD (Geeks Home Theater / QD Vision)

Η επίδραση της προσθήκης κβαντικών στιγμών στις τηλεοράσεις LCD

Διάγραμμα που δείχνει την επίδραση της τεχνολογίας QD Vision Color IQ Quantum Dot Color Gamut Boost για τηλεοράσεις. Διάγραμμα ευγενική παραχώρηση του QD Vision

Τα παραπάνω εμφανίζονται τόσο ως γράφημα όσο και ως παράδειγμα για το πώς η προσθήκη κβαντικών κουκίδων σε τηλεοράσεις LCD μπορεί να βελτιώσει την απόδοση χρώματος.

Στο διάγραμμα στην κορυφή υπάρχει μια τυπική γραφική παράσταση που απεικονίζει το πλήρες ορατό φάσμα χρωμάτων. Ωστόσο, οι τηλεοράσεις και οι τεχνολογίες βίντεο δεν μπορούν να εμφανίσουν ολόκληρο το φάσμα χρωμάτων, συνεπώς, με αυτά τα τρίγωνα που εμφανίζονται σε αυτό το φάσμα δείχνουν πόσο κοντά οι διάφορες τεχνολογίες χρώματος που χρησιμοποιούνται σε συσκευές προβολής βίντεο πλησιάζουν αυτόν τον στόχο.

Όπως μπορείτε να δείτε από τα παρατιθέμενα τρίγωνα, οι τηλεοράσεις LCD που χρησιμοποιούν παραδοσιακό λευκό φωτισμό πίσω ή φωτισμό άκρων εμφανίζουν πολύ λιγότερο από το πρότυπο χρώματος NTSC που υιοθετήθηκε το 1953 για μετάδοση χρώματος. Ωστόσο, όπως βλέπετε, όταν προστίθενται κβαντικές κουκίδες στο μείγμα, το χρώμα σε μια τηλεόραση LCD έχει την ικανότητα να εκτείνονται αρκετά μακριά για να καλύψουν τις τυπικές απαιτήσεις χρώματος NTSC.

Το πρακτικό αποτέλεσμα: Τα χρώματα είναι πιο κορεσμένα και φυσικά, όπως φαίνεται στις συγκρίσεις κάτω από το γράφημα.

Είναι επίσης σημαντικό να επισημάνουμε ότι τα Quantum Dots μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη των αναγκών των προτύπων χρώματος HD (rec.709) και Ultra HD (rec.2020 / BT.2020), όπως αναφέρεται στο άρθρο Quantum Dots For Ultra - υψηλής γκάμας χρωμάτων σε οθόνες LCD που δημοσιεύει η Διεθνής Εταιρεία Οπτικής και Φωτονικής.

LCD vs OLED

Διάγραμμα σύγκρισης της τηλεόρασης LCD με τις κβαντικές κουκίδες χρώματος IQ έναντι της τηλεόρασης OLED. Διάγραμμα ευγενική παραχώρηση του QD Vision

Όπως αναφέρθηκε στην εισαγωγή μου σε αυτό το άρθρο, οι τηλεοράσεις LCD είναι ο συνηθέστερος τύπος που χρησιμοποιείται σε νοικοκυριά σε ολόκληρο τον κόσμο. Ωστόσο, αυτό λέγεται ότι οι τηλεοράσεις LCD έχουν μειονεκτήματα, τα οποία περιλαμβάνουν κορεσμό χρωμάτων και επιδόσεις μαύρου επιπέδου, ιδιαίτερα σε σύγκριση με τις τηλεοράσεις Plasma. Η ενσωμάτωση των συστημάτων φωτισμού LED μαύρου και ματιού βοήθησε κάπως, αλλά αυτό δεν ήταν αρκετό.

Ως απόκριση σε αυτές τις αδυναμίες, ο κλάδος της τηλεόρασης (ως επί το πλείστον η LG) επιδιώκει την OLED ως λύση, καθώς οι τηλεοράσεις που ενσωματώνουν τεχνολογία OLED μπορούν να παράγουν τόσο ευρύτερο φάσμα χρωμάτων όσο και απόλυτο μαύρο χρώμα.

Ωστόσο, παρόλο που η OLED θεωρείται ως καλύτερη εναλλακτική λύση σε LED / LCD, μετά από χρόνια υποσχέσεων και αποτυχημένων προσπαθειών να φτάσει στην αγορά, το 2014, μόνο η LG και η Samsung εισήλθαν στην αγορά τηλεοράσεων με τηλεοράσεις OLED μεγάλου μεγέθους που εισήχθησαν στο CES 2013 χρησιμοποιώντας δύο ελαφρά διαφορετικές προσεγγίσεις.

Η LG χρησιμοποιεί ένα σύστημα που ονομάζεται WRGB, το οποίο είναι ένα υποβέλκτημα OLED συνδυασμού λευκού φωτός και έγχρωμων φίλτρων για την παραγωγή εικόνων, ενώ η Samsung ενσωματώνει αληθινά κόκκινα, πράσινα και μπλε φώτα που εκπέμπουν OLED subpixels.

Οι τηλεοράσεις OLED πραγματικά φαίνονται εξαιρετικά, αλλά υπάρχει ένα σημαντικό ζήτημα που εμποδίζει τον υπόλοιπο κλάδο της τηλεόρασης να φέρει στην αγορά OLED τηλεοράσεις σε μαζική κλίμακα, κόστος.

Επίσης, πρέπει να επισημανθεί ότι η Samsung εγκατέλειψε την παραγωγή τηλεοπτικών OLED τηλεοράσεων το 2015, αφήνοντας την LG και, τώρα τη Sony, ως μοναδικές πηγές για τηλεοράσεις OLED που απευθύνονται στην καταναλωτική αγορά.

Παρά τον ισχυρισμό ότι οι τηλεοράσεις LCD είναι πιο περίπλοκες σε σχέση με τις τηλεοράσεις OLED, το πραγματικό γεγονός είναι ότι οι OLEDs έχουν μέχρι τώρα κατασκευαστεί πιο δαπανηρά για την κατασκευή μεγάλων μεγεθών οθόνης που απαιτούνται για τηλεοράσεις. Αυτό οφείλεται σε ελαττώματα που εμφανίζονται στη διαδικασία κατασκευής που οδηγούν σε μεγάλο ποσοστό οθονών OLED να απορριφθούν από τη χρήση για μεγάλα μεγέθη οθόνης. Ως αποτέλεσμα, τα περισσότερα από τα υποτιθέμενα πλεονεκτήματα (όπως η δυνατότητα εμφάνισης ευρύτερης χρωματικής κλίμακας και βαθύτερου μαύρου επιπέδου) σε τηλεοράσεις LED / LCD καταπνίγονται.

Αξιοποιώντας τα προβλήματα παραγωγής της OLED και την δυνατότητα ενσωμάτωσης των κβαντικών κουκίδων σε τρέχοντα σχεδιασμό LED / LCD τηλεόρασης (και ελάχιστη αλλαγή στη γραμμή συναρμολόγησης), τα Quantum Dots μπορεί να είναι το εισιτήριο για την απόδοση της απόδοσης της LED / LCD TV πιο κοντά σε αυτήν τι οι κατασκευαστές τηλεοράσεων ελπίζουν για το OLED - και με πολύ χαμηλότερο κόστος.

LCD με κβαντικές κουκίδες σε σύγκριση με OLED

Διάγραμμα που συγκρίνει τις τηλεοράσεις LCD της Sony με τις αποχρώσεις IQ Quantum Dot σε σχέση με τις τηλεοράσεις LG και Samsung OLED. Διάγραμμα ευγενική παραχώρηση του QD Vision

Εμφανίζεται σε αυτή τη σελίδα ένας πίνακας που συγκρίνει τις απαιτήσεις φωτεινότητας, χρώματος και κατανάλωσης ισχύος δύο τηλεοράσεων Sony LED / LCD που ενσωματώνουν τις κβαντικές κουκίδες με τις τηλεοράσεις OLED πρώτης γενιάς που κυκλοφορούν από τη Samsung και την LG.

Χωρίς να καταλήξουμε σε πολλές τεχνικές λεπτομέρειες, όταν συγκρίνετε και τα τέσσερα σετ, διαπιστώνετε ότι η κάλυψη των χρωμάτων των δύο σειρών LED / LCD που είναι εξοπλισμένα με τη Sony Quantum Dot και η αρχική σειρά OLED της Samsung είναι πολύ κοντά, ενώ το LG OLED το σύνολο φαίνεται να έχει υποεκτιμηθεί.

Από την άλλη πλευρά, ενώ το σετ Samsung είναι ικανό για υψηλή έξοδο φωτεινότητας, τόσο οι σειρές Sony Quantum Dot LED / LCD και LG OLED είναι πολύ κοντά.

Ωστόσο, η πιο διαδεδομένη διαφορά είναι στην κατανάλωση ενέργειας. Όπως μπορείτε να διαπιστώσετε, τόσο οι τηλεοράσεις OLED καταναλώνουν περισσότερη ισχύ από τη συσκευή Sony που χρησιμοποιείται σε αυτή τη σύγκριση, ειδικά όταν θεωρείτε επιπλέον ότι το σετ Sony 4K των 65 ιντσών καταναλώνει λιγότερη ενέργεια από την τηλεόραση OLED 55 ιντσών. Αυτό θα σήμαινε, αποκλείοντας κάθε τεχνολογική εξέλιξη στις μελλοντικές γενιές τηλεοράσεων OLED, ότι μια τηλεοράδα OLED 65 ιντσών μπορεί να καταναλώνει περισσότερη ισχύ από το αντίστοιχο ισοδύναμο LED / LCD TV με κβαντική κουκκίδα.

Επίσης, ένα άλλο πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι ότι ενώ οι τηλεοράσεις LED / LCD καταναλώνουν ισχύ σε σταθερότερο επίπεδο ανεξάρτητα από την έξοδο φωτεινότητας (αν και άλλα χαρακτηριστικά στην τηλεόραση, όπως η έξυπνη τηλεόραση κλπ., Όταν εμπλακεί μπορεί να επηρεάσει την κατανάλωση ρεύματος) , Η κατανάλωση ενέργειας OLED TV αλλάζει με το επίπεδο φωτεινότητας που απαιτείται για την παραγωγή εικόνων. Έτσι, όσο πιο φωτεινό είναι το περιεχόμενο, τόσο περισσότερη δύναμη καταναλώνεται - και βεβαίως, η εμπλοκή της Smart TV και άλλων χαρακτηριστικών θα αλλάξει και αυτό.

Έτσι, όπως βλέπετε, όπως φαίνεται στο γράφημα, ο πρόσθετος παράγοντας κόστους τόσο στην κατασκευή όσο και στην αγορά μιας τηλεοράσεως OLED μπορεί να μην προσφέρει τόσο μεγάλη βελτίωση σε σχέση με μια τηλεόραση με LED / LCD που διαθέτει Quantum Dot.

Κβαντικές κουκίδες - ένα πολύχρωμο δώρο και μέλλον

Τεχνική επίδειξη τεχνολογίας κβαντικών κουκίδων και παραδείγματα τηλεοράσεων με κβαντικό σημείο στο 2016 CES. Φωτογραφία © Robert Silva - Άδεια για να το

Υπάρχουν τρεις κύριοι προμηθευτές τεχνολογίας Quantum Dot για χρήση σε τηλεοράσεις, το QD Vision (το οποίο παρέχει την οπτική λύση για τις τηλεοράσεις LED / LCD με άκρη) και το Nanosys και το 3M (που παρέχουν την επιλογή Quantum Dot Film (QDEF) για χρήση με τηλεοράσεις LCD / LCD με οπίσθιο φωτισμό Full Array).

Στην αριστερή πλευρά της φωτογραφίας που απεικονίζεται παραπάνω, η τηλεόραση στην άκρη αριστερά είναι μια τηλεοράδα LED 4K LED / LCD της Samsung, και ακριβώς δεξιά και στο κάτω μέρος είναι μια τηλεόραση LG 4K OLED. Ακριβώς πάνω από την τηλεόραση LG OLED είναι η Philips 4K LED / LCD τηλεόραση εξοπλισμένη με την τεχνολογία Quantum Dot. Όπως βλέπετε, τα κόκκινα στοιχεία εμφανίζονται περισσότερο στη συσκευή Philips παρά στη συσκευή Samsung και είναι λίγο πιο κορεσμένα από τα κόκκινα που εμφανίζονται στο σετ LG OLED.

Στη δεξιά πλευρά της φωτογραφίας υπάρχουν παραδείγματα τηλεοράσεων εξοπλισμένων με Quantum Dot από την TCL και το Hisense.

Η χρήση των Quantum Dots έχει κάνει μεγάλο άλμα προς τα εμπρός, καθώς αρκετοί κατασκευαστές τηλεοράσεων παρουσίασαν τηλεοράσεις με δυνατότητα Quantum Dot στο 2016 CES, συμπεριλαμβανομένων των Samsung, TCL, Hisense / Sharp, Vizio και Philips.

Ωστόσο, παράξενα, η LG, η οποία παρουσίασε μερικά πρωτότυπα Quantum Dot TV το 2015 , προφανώς αποφάσισε να αποσυρθεί και να βάλει περισσότερους πόρους στην ακριβότερη τεχνολογία OLED TV.

Από την άλλη, η LG και η Sony (από το 2017) που είναι οι μοναδικοί κατασκευαστές τηλεοράσεων OLED (οι τηλεοράσεις Sony OLED χρησιμοποιούν πάνελ LG OLED), η εναλλακτική λύση Quantum Dot για την ενίσχυση χρώματος που προσφέρουν τα QD Vision, Nanosys και 3M επιτρέπουν στην LCD να συνεχίσει την κυριαρχία της στην αγορά για χρόνια και τις επόμενες δεκαετίες. Έτσι, την επόμενη φορά που θα πάτε για ψώνια για μια τηλεόραση, ελέγξτε αν υπάρχει η ετικέτα "Color IQ", "QLED", "QD", "QDT" ή παρόμοια ετικέτα στη συσκευή ή στον οδηγό χρήσης - ότι η τηλεόραση χρησιμοποιεί τεχνολογία κβαντικής κηλίδας.

Κβαντικές Dots και HDR: Καλύτερα Μαζί: Συνδυάζοντας HDR και Κβαντικές Dots (QD Vision)

Κβαντικές κουκίδες σε κινητές οθόνες: Apple Retina (Tech Radar)