使用量子點提高液晶電視的性能

找出你需要了解的量子點(又名QLED)

量子點和液晶電視

圖像顯示量子點結構及其製造方法。 圖片感謝QD Vision

毫無疑問, 儘管存在一些缺點液晶電視作為其家庭娛樂體驗的中心向消費者出售的主要類型的電視機。 液晶電視的迅速普及絕對加速了CRT和背投影電視的消亡,也是等離子電視不再與我們同在的主要原因。

然而, OLED電視被許多人吹捧,其“增強”性能作為LCD的合適接班人。 事實上,LG公司通過生產並積極推廣OLED電視來投入這項技術。

然而,儘管支持者可能會認為OLED代表了電視技術的進步,但液晶電視仍然可以通過納入量子點來提高它的品質。

什麼是量子點?

為了應用於電視和視頻顯示器,量子點是一種具有半導體特性的人造納米晶體,可用於增強LCD屏幕上靜態和視頻圖像中顯示的亮度和色彩表現。

量子點是發射粒子(有點像等離子電視上的熒光粉),但在這種情況下,當它們被來自外部光源的光子擊中時(在LCD TV應用情況下為藍色LED燈),每個點發出彩色特定帶寬的大小,由其大小決定。

較大的點發出歪斜為紅色的光,並且隨著點變小,它們發出的光更偏向綠色。 當指定尺寸的量子點在一個結構中組合在一起(更多信息見下頁),並與藍色LED光源結合使用時,它們可以在電視觀看所需的整個色彩帶寬上發光。 利用量子點特性,電視製造商可以提高液晶電視的亮度和色彩性能,超過目前的能力。

上圖顯示了一個量子點的結構(右邊),一個假設的例子,根據大小(左邊)量子點顏色發射性質的關係,以及量子點實際製造的方法(看起來像是某種東西離開弗蘭肯斯坦博士的實驗室或大學化學實驗室)。

量子點如何在液晶電視中使用

量子點應用圖的圖像。 圖片感謝QD Vision

一旦量子點製成後,不同尺寸的點可以隨機放置或以尺寸組織的方式放置在可放置在液晶電視機內的外殼中(對於液晶電視機,點通常為兩種尺寸,一種為綠色和另一個針對紅色進行了優化)。

本頁顯示的圖像說明瞭如何根據所使用的外殼類型在LCD TV中使用Quantum Dots。

在每種方法中,藍色LED通過量子點發出光線,然後被激發,使它們發出紅光和綠光(這也與來自LED光源的藍光相結合)。 然後不同顏色的光通過LCD芯片,彩色濾光片,並進入圖像顯示屏。 添加的量子點發射層允許液晶電視顯示比沒有添加量子點層的LCD電視更飽和和更寬的色域

在液晶顯示器中觀看量子點應用的視頻演示(家庭影院極客/ QD視覺)

向液晶電視添加量子點的效果

圖表顯示QD Vision Color IQ Quantum Dot色域增強電視的效果。 圖片由QD Vision提供

上圖所示既是一個圖表,也是一個如何將Quantum Dots添加到LCD TV以提高色彩性能的示例。

在頂部的圖表是一個標準的圖形表示,說明了完整的可見色譜。 然而,電視和視頻技術無法顯示整個色譜,因此考慮到這一點,顯示在該光譜內的三角形顯示了視頻顯示設備中使用的各種色彩技術接近該目標的程度。

從參考三角形中可以看出,使用傳統白色LED背光或邊緣照明的LCD電視顯示器遠遠低於1953年採用的用於彩色傳輸的NTSC彩色標準 。 但是,正如您所看到的,將Quantum Dots添加到混合中時,LCD TV上的顏色可以擴展到足夠滿足NTSC色彩標準要求的程度。

實際效果:顏色更飽和,更自然,如圖下方的比較所示。

指出Quantum Dots也可以用來滿足HD(rec.709)和Ultra HD(rec.2020 / BT.2020)顏色標準的需求也很重要,正如文章Quantum Dots For Ultra -國際光學和光子學會發布的液晶顯示器中的高色域

LCD與OLED

比較LCD TV與Color IQ Quantum Dots vs OLED TV的圖表。 圖片由QD Vision提供

正如我在本文前面介紹的那樣,液晶電視是世界各地家庭最常用的類型。 然而,這就是說,液晶電視確實有缺點,其中包括色彩飽和度和黑電平性能,尤其是與等離子電視相比。 採用LED黑邊照明系統有所幫助,但這還不夠。

作為對這些缺點的回應,電視行業(主要是LG)一直在追求OLED作為解決方案,因為採用OLED技術的電視可以產生更寬的色域和絕對黑色。

然而,雖然OLED被譽為LED / LCD的更佳替代品,但經過多年的承諾和未能進入市場的嘗試,2014年只有LG和三星進入電視機市場,大屏幕OLED電視在2013年國際消費電子展上推出,使用兩台略有不同的方法。

LG採用了稱為WRGB的系統,該系統是一種組合白色發光OLED子像素和彩色濾光片以生成圖像,而三星則採用了真正的紅,綠,藍髮光OLED子像素。

OLED電視真的看起來不錯,但有一個主要問題是阻止電視行業的其他行業將OLED電視大規模投入市場,成本大幅下降。

另外,必須指出的是,三星在2015年退出了消費類OLED電視的生產,而LG和現在的索尼則成為面向消費市場的OLED電視的唯一來源。

儘管有人聲稱LCD電視的結構比OLED電視更複雜,但真正的事實是,到目前為止,OLED在電視所需的大屏幕尺寸中的製造成本更高。 這是由於在製造過程中出現的缺陷導致大屏幕OLED屏幕被大屏幕尺寸拒絕使用。 因此,LED / LCD電視的絕大部分優勢(例如能夠顯示更寬的色域和更深的黑色電平)受到抑制。

利用OLED的生產問題以及將Quantum Dots納入當前執行的LED / LCD電視設計的能力(以及組裝線上所需的極少變化),Quantum Dots可能是使LED / LCD電視性能更接近於電視製造商對OLED的期望是什麼 - 而且成本要低得多。

帶有量子點與OLED的LCD

圖表比較索尼液晶電視與彩色智能量子點vs LG和三星OLED電視。 圖片由QD Vision提供

本頁顯示的是一張圖表,比較了兩顆採用Quantum Dots的索尼LED / LCD電視與三星和LG發布的第一代OLED電視的亮度,色彩覆蓋範圍和功耗要求。

在沒有詳細描述技術細節的情況下,當您比較所有四組時,您會發現用於對比的兩款配備索尼量子點的LED / LCD組合的顏色覆蓋範圍較大,而原始的三星OLED組合非常接近,而LG OLED集實際上似乎表現不佳。

另一方面,儘管三星組具有高亮度輸出能力,但索尼量子點LED / LCD和LG OLED組合都非常接近。

然而,最明顯的區別在於功耗。 正如你所看到的,這兩款OLED電視的耗電量都高於此次比較中使用的任何一款索尼,尤其是當您進一步考慮65英寸索尼4K套裝比55英寸OLED電視的功耗更低時。 這意味著,除了未來幾代OLED電視的工程技術進步之外,65英寸OLED電視可能會消耗比其量子點LED / LCD TV更高的功率。

另外,要記住的另一件事是,無論亮度輸出如何,​​儘管LED / LCD電視在更穩定的水平上消耗功率(儘管電視上的其他功能(如智能電視等)在使用時會影響功耗) ,OLED電視的功耗隨著產生圖像所需的亮度水平而變化。 因此,內容越亮,消耗的功率越多 - 當然,吸引智能電視和其他功能也會改變這種情況。

因此,正如您在圖表中看到的那樣,製造和購買OLED電視的額外成本因素可能不會比配備Quantum Dot的LED / LCD電視帶來更多的改進。

量子點 - 豐富多彩的現在和未來

量子點技術演示和2016年CES上量子點電視的實例。 照片©羅伯特席爾瓦 - 授權為About.com

QD Vision(為邊緣照明LED / LCD電視提供邊緣光學解決方案)以及Nanosys和3M(提供量子點薄膜(QDEF)選項)提供三種主要的量子點技術供應商,用於全陣列背光LED / LCD電視)。

在上圖所示的照片左側,最左邊的電視機是三星4K LED / LCD電視機,正好位於右側,底部是LG 4K OLED電視機。 位於LG OLED電視上方的是配備量子點技術的飛利浦4K LED / LCD電視。 正如你所看到的,飛利浦的紅色比三星套裝上的紅色更多,並且比LG OLED設備上顯示的紅色稍微飽和。

照片右側是TCL和海信提供的量子點電視的例子。

由於幾家電視機製造商在2016年CES展會上推出了量子點功能電視,包括三星,TCL,海信/夏普,Vizio和飛利浦,量子點的使用取得了巨大飛躍。

然而,奇怪的是, 在2015年展出了一些量子點電視原型的 LG顯然決定退出,並將更多資源投入到更昂貴的OLED電視技術中。

另一方面,LG和索尼(截至2017年)是OLED電視的唯一製造商(索尼OLED電視使用LG OLED面板),QD Vision,Nanosys和3M提供的用於色彩增強的Quantum Dot替代品實際上可以實現使LCD能夠在未來幾十年和未來幾十年繼續保持市場主導地位。 因此,下次您購買電視機時,請檢查它是否具有“色彩智商”,“QLED”,“QD”,“QDT”或設備上或用戶指南中的類似標籤,你認為電視正在使用量子點技術。

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