Quantenpunkte und Nanostäbe: Das ist die seltsame, wilde Zukunft des Fernsehens

Es war einmal, dass es zwei Möglichkeiten für Großbildfernseher gab. LED-Fernseher (ein LCD-Fernseher mit LED-Hintergrundbeleuchtung) boten die beste Option für die Helligkeit und Auflösung, während Videoprojektoren die klare Antwort für diejenigen waren, die Wert auf eine wirklich große Bildgröße und die Möglichkeit zur Steuerung der Umgebungstemperatur legten Licht. Aber das ist mehr als ein Jahrzehnt her und, Junge, die Zeiten haben sich geändert. Heute gibt es QLED-Fernseher, OLED-Fernseher und Mini-LED-Fernseher (ganz zu schweigen von den neuen laserbetriebenen Kurzdistanzprojektoren). Innerhalb weniger Monate können Sie MicroLED-Fernseher zu dieser Liste hinzufügen.

Aber das ist erst der Anfang. Nicht weit hinter dem Horizont stehen drei weitere Technologien, die die TV-Landschaft noch weiter verändern werden: Die Arbeit an QNED, QD-OLED- und QDEL-Displays befinden sich in verschiedenen Entwicklungsstadien und die ersten dieser Innovationen werden wir möglicherweise in den nächsten 12 Jahren sehen Monate. Was zum Teufel bedeuten all diese Akronyme und was noch wichtiger ist: Welchen Einfluss werden sie auf Ihre TV-Kaufentscheidungen haben? Lassen Sie uns diese Buchstabensuppe analysieren und einige Antworten finden.

Heute: LED-TV, QLED-TV, Mini-LED und OLED-TV

LED-FERNSEHER

Die älteste und günstigste TV-Technologie, die wir derzeit haben, ist LED-TV. Das ist eine Fehlbezeichnung: Technisch gesehen würde ein echter LED-Fernseher LEDs für alle Aspekte des Bildes verwenden, das Sie sehen, aber das ist hier nicht ganz der Fall. Ein LED-Fernseher ist eigentlich ein LCD-Fernseher, der LEDs als Lichtquelle verwendet, diese jedoch nicht zur Erzeugung des endgültigen Bildes verwendet. Diese Aufgabe obliegt dem LCD-Panel und einem nachgeschalteten Farbfilter.

Bei Sonderaktionen wie dem Black Friday gibt es LED-Fernseher schon ab 85 US-Dollar, was sie sehr attraktiv macht, aber LED-Fernseher haben auch Nachteile. Ihre Hintergrundbeleuchtung verbraucht ziemlich viel Energie. Ihre LCD-Panels lassen Licht gut durch, blockieren es aber nicht so gut, was bedeutet, dass die Schwarztöne nicht so tief oder dunkel sind, wie sie sein könnten. Schließlich ist das von der Hintergrundbeleuchtung erzeugte weiße Licht kein Vollspektrumweiß, sodass einige Farben nicht möglich und andere nicht immer genau sind.

• LED-Fernseher vs. LCD-Fernseher

QLED-Fernseher

Anfang der 2010er Jahre begannen Sony, Samsung und mehrere andere Unternehmen mit einem Material namens Quantenpunkte zu experimentieren. Es wurde entdeckt, dass diese Nanopartikel-Halbleiter die faszinierende Eigenschaft besitzen, sehr präzise Lichtfrequenzen auszusenden, wenn sie mit einer Energiequelle stimuliert werden. Sie erwiesen sich auch als äußerst effizient bei der Umwandlung dieser Energie in Licht.

TV-Hersteller erkannten, dass sie dies durch die Verwendung einer Schicht fein abgestimmter Quantenpunkte auf einer LED-Hintergrundbeleuchtung erreichen könnten Füllen Sie die Teile des Farbspektrums aus, die der LED fehlten, und erzeugen Sie so ein sehr vollständiges und reines Weiß Licht. Das Beste daran ist, dass hierfür praktisch keine zusätzliche Energie erforderlich war und das Ergebnis eine hervorragende Helligkeit, Farblautstärke und Farbgenauigkeit war. Dies war die Geburtsstunde der Quantenpunkt-LED (QLED) und sie ist zur bevorzugten Anzeigetechnologie für eine Vielzahl von Fernsehgeräten geworden, von preiswerten 50-Zoll-4K-Fernsehern bis hin zu 98-Zoll-8K-Fernseher. QLED-Fernseher bieten derzeit das beste Preis-zu-Bildschirmgröße-Verhältnis aller Panel-basierten TV-Technologien (Beamer sind immer noch die günstigste Möglichkeit, einen ultragroßen Fernseher zu bekommen). Bild).

Aber trotz der weitaus besseren Farben von QLED-Fernsehern sind sie immer noch von zwei Variablen abhängig, um den Kontrast zu steuern und Schwarzwerte: Selektives Dimmen der Hintergrundbeleuchtung und Blockieren des restlichen Lichts mit dem LCD Matrix. Es ist nicht perfekt: Viele QLED-Fernseher haben immer noch Schwarztöne, die tatsächlich sehr, sehr dunkelgrau sind, und in Szenen, in denen sie sehr dunkel und sehr dunkel sind Wenn gleichzeitig helle Elemente auf dem Bildschirm angezeigt werden, entsteht ein „Blooming“ – ein leichter Lichtschein, der in die dunklen Bereiche des Bildschirms eindringt Bild.

Mini-LED-Fernseher

Eine Möglichkeit, das Kontrastproblem von QLED zu lösen, besteht darin, die LED-Hintergrundbeleuchtung noch besser zu steuern. Eine typische QLED-TV-Hintergrundbeleuchtung besteht aus Hunderten einzelner LEDs, die in Dutzende Zonen unterteilt sind. Das Ausschalten aller LEDs in einer bestimmten Zone erzeugt ein schönes, tiefes Schwarz, aber oft sind die Zonen einfach zu groß, um dies zu erreichen, ohne Teile des Bildes negativ zu beeinflussen.

Mini-LED-Fernseher sind ein Versuch, dieses Problem zu lösen, indem sie die Anzahl der LEDs in der Hintergrundbeleuchtung drastisch erhöhen – mit Tausenden winziger LEDs statt Hunderten größerer. Mehr und kleinere LEDs bedeuten mehr und kleinere Zonen, was, wie Sie wahrscheinlich schon vermutet haben, zu einer noch besseren Kontrolle über die Helligkeit (oder Dunkelheit) auf dem Bildschirm führt. Wir haben bisher nur wenige Mini-LED-Fernseher gesehen, aber sie haben bereits bewiesen, dass die Strategie funktioniert. Diese Fernseher erzeugen einige der tiefsten Schwarztöne, die wir je auf einem Fernseher mit LED-Hintergrundbeleuchtung gesehen haben.

Derzeit ist TCL die einzige TV-Marke, die Mini-LED-Fernseher verkauft, wir gehen jedoch davon aus, dass praktisch alle Marken, die noch QLED-basierte Fernseher produzieren, im Jahr 2021 Mini-LED-Modelle verkaufen werden.

• Mini-LED vs. QLED-Fernseher
• Testbericht zum Mini-LED-Fernseher der TCL 6-Serie
• Testbericht zum Mini-LED-Fernseher der TCL 8-Serie

OLED-Fernseher

Was wäre, wenn Sie einfach ganz auf die Hintergrundbeleuchtung verzichten könnten und jedes Pixel auf einem Fernsehbildschirm sein eigenes Licht und seine eigene Farbe erzeugen könnte? Genau so funktionieren organische LED-Fernseher (OLED). Jedes OLED-Pixel ist eine eigenständige Licht- und Farbfabrik, was OLED-Fernsehern zwei entscheidende Vorteile bietet. Ohne separate Hintergrundbeleuchtung sind sie unglaublich dünn und können sogar zu flexiblen, rollbaren Blättern verarbeitet werden. Keine Hintergrundbeleuchtung bedeutet auch perfekte Schwarztöne. Wenn ein einzelner OLED-Pixel ausgeschaltet ist, gibt er überhaupt kein Licht ab. Dunkler als OLED geht es derzeit einfach nicht.

So spektakulär OLED-Fernseher auch sind, sie können nicht so hell sein wie QLED-Fernseher und in manchen Situationen kann es zu Bildeinbußen kommen Retention (Teile eines vorherigen Bildes bleiben vorübergehend wie ein Schatten hängen) und Einbrennen (wenn Bildretention auftritt). dauerhaft). Das ist ein unglücklicher Nebeneffekt von OLEDs: Je heller man sie macht (indem man mehr Strom durch sie fließen lässt), desto kürzer ist ihre Lebensdauer. Außerdem sind OLED-Fernseher tendenziell teurer als QLED-Fernseher. Das liegt zum Teil daran, dass es immer weniger Unternehmen gibt, die OLED-Panels herstellen Unternehmen, die OLED-Fernseher verkaufen, aber es liegt auch daran, dass der OLED-Herstellungsprozess neuer und teurer ist als die Herstellung von QLED zeigt an.

• OLED-TV vs. LED-FERNSEHER
• OLED-TV vs. QLED-Fernseher

Morgen: MicroLED-Fernseher

Samsung hat gerade angekündigt, mit dem Verkauf zu beginnen erste verbraucherorientierte Fernseher aus MicroLED Technologie, die bisher nur in kommerziellen High-End-Installationen zum Einsatz kam. MicroLED-Fernseher nutzen das gleiche Prinzip wie OLED, da jedes MicroLED-Pixel sowohl Licht als auch Farbe erzeugt, jedoch ohne dass eine Hintergrundbeleuchtung erforderlich ist.

Da diese Pixel winzige LEDs und keine OLEDs verwenden, können sie beeindruckende Helligkeitsniveaus erreichen. Sie haben perfekte Schwarzwerte und leiden nie unter Einbrennen, da LEDs davon nicht betroffen sind Problem. Es klingt wie das Beste aus beiden Welten, und das ist es fast auch. Aktuelle MicroLED-Displays haben jedoch einige Nachteile.

So klein diese LEDs auch sind, so klein wie OLEDs können sie nicht werden. Das bedeutet, dass Sie für jede beliebige TV-Größe die passende Lösung finden mehr OLEDs als MicroLEDs, weshalb Samsungs erste MicroLED zwar satte 110 Zoll groß ist, aber immer noch nur 4K FERNSEHER. Je größer der Bildschirm, desto besser sind die Pixel bei gleicher Auflösung sichtbar.

Es gibt auch einige Fragen zum Energieverbrauch von MicroLED. Als wir an Orten wie der CES 2020 in die Nähe von MicroLED-Fernsehern durften, war die von diesen Displays erzeugte Hitze spürbar. Wir wissen nicht, ob die 110-Zoll-Version von Samsung unter dem gleichen Problem leidet. Schließlich ist da noch der Preis: Als neueste der aktuellen TV-Anzeigetechnologien müssen Sie damit rechnen, dass MicroLED sehr teuer sein wird, bis die Nachfrage den Preis senkt.

• MicroLED-Fernseher vs. Mini-LED-Fernseher
• MicroLED-Fernseher vs. OLED-Fernseher

In den nächsten 12–24 Monaten: QD-OLED TV und QNED TV

QD-OLED-Fernseher

So faszinierend die MicroLED-Technologie für ultragroße Fernseher auch ist, die meisten Leute hätten Schwierigkeiten, einen Platz für einen dieser Giganten zu finden – wenn sie sich überhaupt einen leisten könnten. Daher ist es unwahrscheinlich, dass MicroLED Fernseher mit einer Größe von 75 Zoll oder kleiner übernimmt. Das heißt aber nicht, dass wir bei unseren bestehenden Technologien bleiben.

Quantum Dot OLED (QD-OLED) ist eine neue Art der Herstellung von OLED-Anzeigetafeln, die dabei hilft, zwei Probleme zu lösen Mögliche Schwächen aktueller OLED-TVs: Ihre maximale Helligkeit sowie ihre Farblautstärke und -genauigkeit.

Durch die Neugestaltung der Art und Weise, wie OLED-Pixel Farbe erzeugen – mit ein wenig Hilfe von Quantenpunkten – machen QD-OLED-Fernseher keinen Farbfilter mehr erforderlich kann bis zu 70 % des Lichts absorbieren das geht hindurch. Diese eine Änderung hat das Potenzial, die Lichtmenge, die den Betrachter erreichen kann, erheblich zu erhöhen, ohne die Farbe zu beeinträchtigen. Es könnte auch dazu beitragen, die Gefahr eines Einbrennens zu verringern oder zu beseitigen.

Vieles davon ist unbewiesen, da wir die ersten QD-OLED-Fernseher noch nicht in Aktion gesehen haben, aber wie wir in unserem Bericht darlegen QD-OLED-Erklärer, es gibt jede Menge Grund zum Optimismus. Wir wissen, dass Samsungs Display-Abteilung (Samsung Display) an der QD-OLED-Fertigung arbeitet, und wir gehen davon aus, dass im Jahr 2021 die ersten QD-OLED-Fernseher von einer großen Marke – möglicherweise TCL – angekündigt werden.

QNED-Fernseher

Ist es möglich, die gleichen perfekten Schwarztöne wie bei einem OLED-Fernseher zu erzielen, ohne die inhärente Helligkeit zu beeinträchtigen? Einschränkungen von OLED und ohne den Einsatz teurer MicroLEDs, oder vielleicht sogar ohne den Einsatz von OLED alle?

Das ist das Versprechen von Quanten-Nano-Emissionsdioden (QNED). Derzeit verwenden die meisten OLED-Fernseher blaues OLED-Material als primäre Lichtquelle. Dieses blaue Licht kann mithilfe von gelbem OLED-Material in Richtung Weiß umgewandelt und dann mit einem in alle Farben des Regenbogens umgewandelt werden Farbfilter, aber trotz des beeindruckenden Gesamtbildes des OLED-Fernsehers ist dies weder hinsichtlich der Helligkeit noch der Farbgenauigkeit eine großartige Lösung Qualität.

QD-OLED-Fernseher eliminieren, wie oben erwähnt, den Farbfilter, verändern aber nichts an der grundlegenden Helligkeitsmaschine, bei der es sich immer noch um blaues OLED-Material handelt.

Ein QNED-Fernseher ersetzt dieses OLED-Material durch eine relativ neue Erfindung namens Nanorods-LEDs. Nanostäbe sind unglaublich kleine, zylindrische Strukturen, die zur gleichmäßigen Unterbringung verwendet werden können kleine LEDs. Die facettenreiche Form der Nanostäbe erhöht die Lichtmenge, die die LEDs abgeben können, und ihre geringe Größe könnte ein Segen für ultrahohe Auflösungen sein, die gut funktionieren über 8K hinaus.

Derzeit geht man davon aus, dass TV-Hersteller weiterhin auf blaues Licht dieser Nanostab-LEDs als Basisquelle setzen werden Die Quantenpunkte wandeln das blaue LED-Licht weiterhin in Rot- und Grüntöne um – genau wie bei einer QD-OLED FERNSEHER. Da LEDs jedoch nicht zum Einbrennen neigen, besteht kein Nachteil darin, die größtmögliche Strommenge zu verwenden, um maximale Helligkeit zu erreichen.

Bemerkenswerterweise könnten diese Verbesserungen auch mit geringeren Kosten einhergehen. OLED-Material ist schwer zu verarbeiten und selbst die fortschrittlichsten Herstellungstechniken sehen immer noch ein Panel Erträge, die geringer sind als bei QLED-TVs. Der Ersatz von OLED durch Nanostab-LED könnte eine große Kosteneinsparung bedeuten – wenn überhaupt funktioniert.

Berichte von Anfang 2020 deuten darauf hin Samsung Display untersucht Möglichkeiten, blaue OLEDs zu ersetzen in seinen QD-OLED-Panels mit blauen Nanostab-LEDs, was dazu führen würde, dass die ersten QNED-Fernseher verkauft werden – möglicherweise bereits 2022.

2023 und darüber hinaus: QDEL TV

QDEL-TV

Derzeit werden Quantenpunkte verwendet, um eine Lichtwellenlänge nahezu ohne Verlust der Leuchtdichte in eine andere umzuwandeln. Aus diesem Grund werden sie in QLED-, QD-OLED- und QNED-Displays angezeigt. Aber Quantenpunkte sind nicht auf diese Rolle des Mittelsmanns beschränkt. Sie können auch direkt mit Strom versorgt werden. Dies wird als Elektrolumineszenz bezeichnet und ist die Grundlage der Quantenpunkt-Elektrolumineszenz-Technologie (QDEL).

Anstatt rot und grün abgestimmte Quantenpunkte zur Umwandlung von blauem Licht zu verwenden, verwenden QDEL-Displays drei Quantenpunkte pro Pixel – Rot, Grün und Blau – die direkt mit Strom betrieben werden. Das Ergebnis ist ein Display, das auf dem Papier der heilige Gral der TV-Technologie sein könnte.

Jedes Pixel ist selbstemittierend, sodass Sie, genau wie bei OLED-basierten Displays, perfekte Schwarztöne erhalten. Quantenpunkte zerfallen mit der Zeit, aber genau wie bei LED-basierten Displays besteht keine Gefahr des Einbrennens. Da kein Farbfilter vorhanden ist, gelangt praktisch das gesamte erzeugte Licht ungehindert zum Betrachter, sodass Sie mehr Helligkeit pro Watt Energie erhalten. Und Quantenpunkte können in extrem dünnen Schichten aufgetragen werden, wodurch die gesamte Flexibilität von OLED erhalten bleibt, was MicroLED derzeit nicht kann.

Warum bauen wir nicht schon QDEL-Displays, wenn sie so großartig sind? Es stellt sich heraus, dass rot und grün abgestimmte Quantenpunkte zwar erfolgreich im großen Maßstab hergestellt werden konnten, blaue Quantenpunkte jedoch schwieriger herzustellen sind. Es werden Fortschritte erzielt, aber die heutigen blauen Quantenpunkte emittieren immer noch nicht genügend Leuchtdichte, um für eine echte QDEL-Anzeige zuverlässig zu sein.

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