Квантови точки и нанопръчки: това е странното, диво бъдеще на телевизията

Едно време имаше два варианта за телевизори с голям екран. LED телевизорите (LCD телевизор с LED подсветка) предлагат най-добрата опция за яркост и разделителна способност, докато видео проекторите бяха ясният отговор за тези, които ценят наистина големия размер на изображението и способността да контролират околната среда светлина. Но това беше преди повече от десетилетие и, момче, времената се промениха. Днес имаме QLED телевизори, OLED телевизори и мини-LED телевизори (да не говорим за новите лазерно захранвани проектори с къс фокус). В рамките на няколко месеца можете да добавите MicroLED телевизор към този списък.

Но това е само началото. Недалеч зад хоризонта са още три технологии, които изглеждат готови да променят още повече телевизионния пейзаж: Работа върху QNED, QD-OLED и QDEL дисплеите са на различни етапи на развитие и може да видим първата от тези иновации през следващите 12 месеца. Какво, по дяволите, означават всички тези акроними и по-важното, как ще повлияят на решенията ви за закупуване на телевизор? Нека анализираме тази азбучна супа и да намерим някои отговори.

Днес: LED телевизор, QLED телевизор, mini-LED и OLED телевизор

LED телевизор

Най-старата и най-достъпна от телевизионните технологии, с които разполагаме в момента, е LED телевизорът. Това е погрешно наименование: технически погледнато, един истински LED телевизор ще използва светодиоди за всички аспекти на изображението, което виждате, но това не е точно това, което се случва тук. LED телевизорът всъщност е LCD телевизор, който използва светодиоди като източник на светлина, но не ги използва за създаване на крайното изображение. Тази задача пада върху LCD панела и последващия цветен филтър.

Можете да намерите LED телевизори само за $85 по време на специални промоции като Черен петък, което ги прави изключително привлекателни, но LED телевизорите имат и недостатъци. Техните подсветки консумират прилично количество енергия. Техните LCD панели са добри в пропускането на светлина, но не толкова добри в блокирането й, което означава, че черното не е толкова дълбоко или тъмно, колкото би могло да бъде. И накрая, бялата светлина, произведена от подсветката, не е бяла с пълен спектър, така че някои цветове не са възможни, а други не винаги са точни.

• LED телевизор срещу. LCD телевизор

QLED телевизор

В началото на 2010 г. Sony, Samsung и няколко други компании започнаха да експериментират с материал, известен като квантови точки. Беше открито, че тези полупроводници от наночастици притежават интригуващото качество да могат да излъчват много точни честоти на светлината, когато се стимулират с източник на енергия. Те също се оказаха изключително ефективни при преобразуването на тази енергия в светлина.

Производителите на телевизори осъзнаха, че като използват слой от фино настроени квантови точки върху LED подсветка, те могат запълнете частите от цветовия спектър, които светодиодът липсваше, като по този начин създадете много пълно и чисто бяло светлина. Най-хубавото е, че това не изискваше на практика никаква допълнителна енергия и резултатът беше отлична яркост, обем на цветовете и точност на цветовете. Това беше раждането на светодиода с квантови точки (QLED) и той се превърна в предпочитаната дисплейна технология за голямо разнообразие от телевизори, от евтините 50-инчови 4K телевизори до 98-инчови 8K телевизори. QLED телевизорите в момента предлагат най-доброто съотношение цена/размер на екрана от всички базирани на панели телевизионни технологии (проекторите все още са най-евтиният начин да получите ултра голям изображение).

Но въпреки изключително превъзходните цветове на QLED TV, те все още зависят от две променливи за контрол на контраста и черни нива: Селективно затъмняване на фоновото осветление и блокиране на останалата светлина с LCD матрица. Не е перфектно: много QLED телевизори все още завършват с черно, което всъщност е много, много тъмно сиво и в сцени, където много тъмно и много ярки елементи са на екрана едновременно, вие получавате „цъфтеж“ — лек ореол от яркост, който прониква в тъмните области на изображение.

Мини-LED телевизор

Един от начините за решаване на проблема с контраста на QLED е упражняването на още по-голям контрол върху LED подсветката. Подсветката на типичния QLED телевизор се състои от стотици отделни светодиоди, подразделени на десетки зони. Изключването на всеки светодиод в дадена зона произвежда хубаво, дълбоко черно, но доста често зоните са твърде големи, за да се направи това, без да се повлияят отрицателно на части от изображението.

Мини-LED телевизорите са опит за решаване на този проблем чрез драстично увеличаване на броя на светодиодите в подсветката - с хиляди малки светодиоди вместо стотици по-големи. Повече и по-малки светодиоди означава повече и по-малки зони, което, както вероятно се досещате, води до още по-голям контрол върху яркостта (или тъмнината) на екрана. Досега сме виждали само няколко Mini-LED телевизора, но те вече са доказали, че стратегията работи. Тези телевизори произвеждат едни от най-дълбоките черни нюанси, които някога сме виждали на телевизор с LED подсветка.

В момента TCL е единствената телевизионна марка, продаваща Mini-LED телевизори, но очакваме почти всички марки, които все още произвеждат QLED-базирани телевизори, да продават мини-LED модели през 2021 г.

• Мини-LED срещу. QLED телевизор
• TCL 6-Series Mini-LED TV преглед
• Преглед на мини-LED телевизор TCL 8-Series

OLED телевизор

Какво ще стане, ако можете просто да се отървете изцяло от подсветката и всеки пиксел на телевизионния екран да произвежда собствена светлина и цвят? Точно така работят органичните LED (OLED) телевизори. Всеки OLED пиксел е самостоятелна фабрика за светлина и цвят, което дава на OLED телевизорите две различни предимства. Без отделна подсветка, те са невероятно тънки и дори могат да бъдат направени в гъвкави, навиващи се листове. Липсата на подсветка също означава идеално черно. Когато отделен OLED пиксел е изключен, той изобщо не излъчва светлина. В момента просто не става по-тъмен от OLED.

Колкото и впечатляващи да са OLED телевизорите, те не могат да станат толкова ярки като QLED телевизорите и в някои ситуации могат да страдат и от двете изображения задържане (виждане на части от предишно изображение, които временно остават като сянка) и изгаряне (когато задържането на изображението стане постоянен). Това е неприятен страничен ефект на OLED: колкото по-ярки ги правите (като пускате повече ток през тях), толкова по-кратък е животът им. Освен това OLED телевизорите обикновено са по-скъпи от QLED телевизорите. Това е отчасти защото има по-малко компании, които произвеждат OLED панели, и то по-малко компании, които продават OLED телевизори, но това е и защото производственият процес на OLED е по-нов и по-скъп от производството на QLED дисплеи.

• OLED телевизор срещу. LED телевизор
• OLED телевизор срещу. QLED телевизор

Утре: MicroLED телевизор

Samsung току-що обяви, че ще започне да продава първите телевизори, насочени към потребителите, направени от MicroLED технология, която преди това беше използвала само в търговски инсталации от висок клас. MicroLED телевизорите използват същия принцип като OLED, доколкото всеки MicroLED пиксел произвежда както светлина, така и цвят, но без необходимост от подсветка.

Тъй като тези пиксели използват малки светодиоди, а не OLED, те могат да постигнат впечатляващи нива на яркост, перфектни нива на черно и те никога не страдат от изгаряне, защото светодиодите не се влияят от това проблем. Звучи като най-доброто от двата свята и почти е така. Настоящите MicroLED дисплеи обаче имат някои недостатъци.

Колкото и малки да са тези светодиоди, те не могат да станат толкова малки, колкото OLED. Това означава, че за всеки даден размер телевизор можете да паснете по начин повече OLED, отколкото MicroLED, поради което първият MicroLED на Samsung може да е цели 110 инча, но все пак е само 4K телевизор. Колкото по-голям е екранът, толкова по-видими са пикселите при същата разделителна способност.

Има и някои въпроси относно консумацията на енергия на MicroLED. Когато ни беше позволено да се доближим до MicroLED телевизори на места като CES 2020, топлината, генерирана от тези дисплеи, беше осезаема. Не знаем дали 110-инчовата версия на Samsung страда от същия проблем. И накрая, това е цената: Като най-нова от настоящите технологии за телевизионни дисплеи, очаквайте MicroLED да бъде много скъп, докато търсенето не намали цената.

• MicroLED телевизор срещу. Мини-LED телевизор
• MicroLED телевизор срещу. OLED телевизор

През следващите 12-24 месеца: QD-OLED TV и QNED TV

QD-OLED телевизор

Колкото и интригуваща да е технологията MicroLED за ултра-големи телевизори, повечето хора биха имали проблеми просто да намерят място за един от тези гиганти - тоест, ако дори биха могли да си го позволят. Поради това е малко вероятно да видим превземане на MicroLED от телевизори с размери 75 инча или по-малки. Но това не означава, че сме останали със съществуващите си технологии.

OLED с квантови точки (QD-OLED) е нов начин за производство на OLED дисплеи, който помага за справяне с две потенциални слабости на настоящите OLED телевизори: Максималната им яркост и цветовият им обем и точност.

Чрез реинженеринг на начина, по който OLED пикселите произвеждат цвят – с малко помощ от квантовите точки – QD-OLED телевизорите елиминират необходимостта от цветен филтър, който може да абсорбира до 70% от светлината който минава през него. Тази промяна има потенциала значително да увеличи количеството светлина, което може да достигне до зрителите, без да прави компромис с цвета. Може също така да помогне за намаляване или премахване на заплахата от изгаряне.

Голяма част от това не е доказано, защото все още не сме виждали първите QD-OLED телевизори в действие, но както разглеждаме в нашия QD-OLED обяснител, има много поводи за оптимизъм. Знаем, че подразделението за дисплеи на Samsung (Samsung Display) работи върху производството на QD-OLED и очакваме да видим първите QD-OLED телевизори, обявени от голяма марка – вероятно TCL – през 2021 г.

Телевизор QNED

Възможно ли е да се постигнат същите перфектни черни нюанси на OLED телевизор, без никаква присъща яркост ограничения на OLED и без използването на скъпи MicroLED, или може би дори без използването на OLED при всичко?

Това е обещанието на квантови нано излъчващи диоди (QNED). В момента повечето OLED телевизори използват син OLED материал като основен източник на светлина. Тази синя светлина може да бъде обърната към бяла с помощта на жълт OLED материал и след това да се преобразува във всички цветове на дъгата с цветен филтър, но това не е чудесно решение нито за яркост, нито за точност на цветовете, въпреки впечатляващата цялостна картина на OLED телевизора качество.

QD-OLED телевизорите, както споменахме по-горе, елиминират цветния филтър, но не променят основния двигател на яркостта, който все още е син OLED материал.

Телевизор QNED заменя този OLED материал със сравнително ново изобретение, наречено нанопръчкови светодиоди. Нанопръчките са невероятно малки, цилиндрични структури, които могат да се използват за еднакво настаняване малки светодиоди. Многостранната форма на нанопръчките увеличава количеството светлина, което светодиодите могат да излъчват, а малкият им размер може да бъде благоприятен за ултрависоки разделителни способности, които вървят добре над 8K.

В момента се смята, че производителите на телевизори ще продължат да разчитат на синята светлина от тези нанородни светодиоди като основен източник на яркост, като квантовите точки продължават да преобразуват синята LED светлина в червени и зелени - точно както в QD-OLED телевизор. Но тъй като светодиодите не са податливи на изгаряне, няма недостатък да се натиска максималното възможно количество ток, за да се постигне максимална яркост.

Забележително е, че тези подобрения могат да дойдат и с намалени разходи. OLED материалът е труден за работа и дори най-напредналите производствени техники все още виждат панел добиви, които са по-ниски, отколкото при QLED телевизори. Замяната на OLED с нанородов LED може да бъде голяма икономия на разходи - ако е така върши работа.

Доклади от по-рано през 2020 г. показват това Samsung Display проучва начини да замени синия OLED в своите QD-OLED панели със сини нанопръчкови светодиоди, което ще доведе до продажбата на първите QNED телевизори – вероятно още през 2022 г.

2023 и след това: QDEL TV

Телевизор QDEL

Понастоящем квантовите точки се използват за преобразуване на една дължина на вълната на светлината в друга, без почти никаква загуба на яркост. Ето защо те се показват в дисплеи QLED, QD-OLED и QNED. Но квантовите точки не са ограничени до тази роля на посредник. Те могат също така да бъдат захранвани директно с помощта на електричество. Това е известно като електролуминесценция и е в основата на електролуминесцентната технология с квантови точки (QDEL).

Вместо да използват настроени червени и зелени квантови точки за преобразуване на синята светлина, QDEL дисплеите използват три квантови точки на пиксел – червена, зелена и синя – които се захранват директно с помощта на електричество. Резултатът е дисплей, който на хартия може да бъде светият граал на телевизионната технология.

Всеки пиксел е самоизлъчващ, така че точно както при дисплеите, базирани на OLED, вие получавате перфектно черно. Квантовите точки се разпадат с течение на времето, но точно както при базираните на LED дисплеи, няма риск от изгаряне. Липсата на цветен филтър означава, че почти цялата генерирана светлина преминава безпрепятствено към зрителя, което ви дава повече яркост на ват енергия. И квантовите точки могат да се прилагат в изключително тънки слоеве, което запазва цялата гъвкавост на OLED, нещо, което MicroLED в момента не може да направи.

Защо вече не изграждаме QDEL дисплеи, ако са толкова страхотни? Оказва се, че докато червените и зелените квантови точки са били успешно произведени в мащаб, сините квантови точки са по-трудни за правене. Има напредък, но днешните сини квантови точки все още не излъчват достатъчно яркост, за да се разчита на тях за истински QDEL дисплей.

Препоръки на редакторите

• Sony публикува своите цени за телевизори за 2023 г. с едно много голямо изключение
• Samsung случайно разкри цената на своя 77-инчов QD-OLED телевизор
• Мини-LED телевизор TCL QM8 на CES 2023: 98-инчов гигант с вграден субуфер
• Samsung потвърждава ултраярък 77-инчов QD-OLED панел за CES 2023. Телевизор ли ще е?
• Този зашеметяващ, сгъваем 4K телевизор сега струва 50% по-малко, но все още не можете да си го позволите