Quantum Dots en nanostaafjes: dit is de rare, wilde toekomst van tv

Er waren eens twee opties voor tv's met een groot scherm. LED-tv's (een lcd-tv met led-achtergrondverlichting) boden de beste optie voor helderheid en resolutie, terwijl videoprojectoren het duidelijke antwoord waren voor degenen die waarde hechtten aan een echt groot beeldformaat en de mogelijkheid om de omgevingstemperatuur te regelen licht. Maar dat was meer dan tien jaar geleden en, jongen, de tijden zijn veranderd. Tegenwoordig hebben we QLED TV, OLED TV en mini-LED TV (om nog maar te zwijgen van nieuwe laseraangedreven short-throw-projectoren). Binnen een paar maanden kun je MicroLED TV aan dat lijstje toevoegen.

Maar dat is nog maar het begin. Niet ver achter de horizon liggen nog drie technologieën die klaar lijken te zijn om het tv-landschap nog verder te veranderen: werk aan QNED, QD-OLED- en QDEL-beeldschermen bevinden zich in verschillende ontwikkelingsstadia en mogelijk zien we de eerste van deze innovaties binnen de komende 12 jaar. maanden. Wat betekenen al deze acroniemen in vredesnaam, en nog belangrijker: hoe zullen ze uw beslissingen over het kopen van tv beïnvloeden? Laten we deze alfabetsoep analyseren en met enkele antwoorden komen.

Tegenwoordig: led-tv, QLED-tv, mini-LED en OLED-tv

LED-TV

De oudste en meest betaalbare tv-technologie die we nu hebben is led-tv. Het is een verkeerde benaming: technisch gezien zou een echte led-tv leds gebruiken voor alle aspecten van het beeld dat je ziet, maar dat is niet helemaal wat hier aan de hand is. Een led-tv is eigenlijk een lcd-tv die leds als lichtbron gebruikt, maar deze niet gebruikt om het uiteindelijke beeld te produceren. Die taak ligt bij het LCD-paneel en een daaropvolgend kleurenfilter.

Tijdens speciale promoties zoals Black Friday kun je LED-tv's al vanaf $ 85 vinden, wat ze zeer aantrekkelijk maakt, maar LED-tv heeft ook nadelen. Hun achtergrondverlichting verbruikt behoorlijk wat energie. Hun LCD-panelen zijn goed in het doorlaten van licht, maar niet zo goed in het blokkeren ervan, wat betekent dat zwart niet zo diep of donker is als ze zouden kunnen zijn. Ten slotte is het witte licht dat door de achtergrondverlichting wordt geproduceerd niet het volledige spectrum wit, dus sommige kleuren zijn niet mogelijk en andere zijn niet altijd nauwkeurig.

• LED-TV versus LCD TV

QLED-tv

Begin jaren 2010 begonnen Sony, Samsung en verschillende andere bedrijven te experimenteren met een materiaal dat bekend staat als quantum dots. Er werd ontdekt dat deze halfgeleiders van nanodeeltjes de intrigerende kwaliteit bezitten dat ze zeer precieze lichtfrequenties kunnen uitzenden wanneer ze worden gestimuleerd met een energiebron. Ze bleken ook uiterst efficiënt te zijn in het omzetten van die energie in licht.

TV-makers realiseerden zich dat ze dat konden door een laag nauwkeurig afgestemde kwantumdots bovenop een LED-achtergrondverlichting te gebruiken vul de delen van het kleurenspectrum in die de LED miste, waardoor een zeer compleet en zuiver wit ontstaat licht. Het beste van alles was dat hiervoor vrijwel geen extra energie nodig was, en het resultaat was een uitstekende helderheid, kleurvolume en kleurnauwkeurigheid. Dit was de geboorte van Quantum Dot LED (QLED), en het is de voorkeursweergavetechnologie geworden voor een breed scala aan tv's, van goedkope 50-inch 4K-tv's tot en met 98-inch 8K-tv's. QLED-tv's bieden momenteel de beste prijs-schermgrootteverhouding van alle paneelgebaseerde tv-technologieën (projectoren zijn nog steeds de goedkoopste manier om een ​​ultragroot beeld te krijgen afbeelding).

Maar ondanks de enorm superieure kleuren van QLED TV’s zijn ze nog steeds afhankelijk van twee variabelen om het contrast te regelen zwartniveaus: selectief dimmen van de achtergrondverlichting en blokkeren van eventueel resterend licht via het LCD-scherm Matrix. Het is niet perfect: veel QLED-tv’s eindigen nog steeds met zwarttinten die eigenlijk heel, heel donkergrijs zijn, en in scènes waarin heel donker en heel Als er tegelijkertijd heldere elementen op het scherm verschijnen, krijg je ‘bloei’: een lichte halo van helderheid die in de donkere delen van het scherm sijpelt. afbeelding.

Mini-LED-tv

Eén manier om het contrastprobleem van QLED op te lossen, is door nog meer controle uit te oefenen over de LED-achtergrondverlichting. Een typische QLED tv-achtergrondverlichting bestaat uit honderden individuele LED's, onderverdeeld in tientallen zones. Het uitschakelen van elke LED in een bepaalde zone levert een mooi, diep zwart op, maar vaak zijn de zones gewoon te groot om dit te doen zonder delen van het beeld negatief te beïnvloeden.

Mini-LED-tv's zijn een poging om dit probleem op te lossen door het aantal LED's in de achtergrondverlichting drastisch te vergroten - met duizenden kleine LED's in plaats van honderden grotere. Meer en kleinere LED's betekent meer en kleinere zones, wat, zoals je waarschijnlijk al geraden hebt, leidt tot een nog grotere controle over de helderheid (of duisternis) op het scherm. We hebben tot nu toe slechts een paar mini-LED-tv’s gezien, maar ze hebben al bewezen dat de strategie werkt. Deze tv's produceren de diepste zwarttinten die we ooit hebben gezien op een tv met led-achtergrondverlichting.

Op dit moment is TCL het enige tv-merk dat mini-LED tv's verkoopt, maar we verwachten dat vrijwel alle merken die nog QLED-gebaseerde tv's produceren in 2021 mini-LED-modellen zullen verkopen.

• Mini-LED vs. QLED-tv
• TCL 6-serie mini-LED TV review
• TCL 8-serie mini-LED TV review

OLED-tv

Wat als je de achtergrondverlichting helemaal zou kunnen elimineren en elke pixel op een tv-scherm zijn eigen licht en kleur zou kunnen laten produceren? Dat is precies hoe organische LED-tv's (OLED) werken. Elke OLED-pixel is een op zichzelf staande licht- en kleurenfabriek, wat OLED-tv's twee duidelijke voordelen geeft. Zonder aparte achtergrondverlichting zijn ze ongelooflijk dun en kunnen er zelfs flexibele, oprolbare vellen van worden gemaakt. Geen achtergrondverlichting betekent ook perfecte zwarttinten. Wanneer een individuele OLED-pixel is uitgeschakeld, straalt deze helemaal geen licht uit. Donkerder dan OLED wordt het momenteel gewoon niet.

Hoe spectaculair OLED-tv’s ook zijn, ze kunnen niet zo helder worden als QLED-tv’s en in sommige situaties kunnen ze last hebben van zowel beeld- als retentie (het zien van delen van een vorig beeld die tijdelijk als een schaduw blijven hangen) en inbranden (wanneer beeldretentie optreedt). permanent). Dat is een ongelukkig neveneffect van OLED's: hoe helderder je ze maakt (door er meer stroom doorheen te laten lopen), hoe korter hun levensduur. OLED-tv's zijn ook vaak duurder dan QLED-tv's. Dat komt deels doordat er minder bedrijven zijn die OLED-panelen maken, en nog minder bedrijven die OLED-tv's verkopen, maar dat komt ook omdat het OLED-productieproces nieuwer en duurder is dan het maken van QLED displays.

• OLED-TV vs. LED-TV
• OLED-TV vs. QLED-tv

Morgen: MicroLED TV

Samsung heeft zojuist aangekondigd dat het de eerste consumentgerichte tv's gemaakt van MicroLED technologie, die het voorheen alleen had gebruikt in hoogwaardige commerciële installaties. MicroLED-tv's gebruiken hetzelfde principe als OLED, in die zin dat elke MicroLED-pixel zowel licht als kleur produceert, maar zonder dat er achtergrondverlichting nodig is.

Omdat deze pixels kleine LED's gebruiken en geen OLED's, kunnen ze indrukwekkende helderheidsniveaus bereiken. perfecte zwartniveaus en ze hebben nooit last van inbranden omdat LED’s hier geen last van hebben probleem. Het klinkt als het beste van twee werelden, en dat is het ook bijna. De huidige MicroLED-displays hebben echter enkele nadelen.

Hoe klein deze LED's ook zijn, ze kunnen niet zo klein worden als OLED's. Dat betekent dat er voor elk tv-formaat voldoende ruimte is meer OLED's dan MicroLED's, daarom is de eerste MicroLED van Samsung misschien maar liefst 110 inch, maar nog steeds slechts 4K TV. Hoe groter het scherm, hoe beter zichtbaar de pixels bij dezelfde resolutie.

Er zijn ook enige vragen over het energieverbruik van MicroLED. Toen we op plaatsen als CES 2020 dichtbij MicroLED-tv's mochten komen, was de hitte die door deze schermen werd gegenereerd voelbaar. We weten niet of de 110-inch versie van Samsung met hetzelfde probleem kampt. Ten slotte is er de prijs: als nieuwste van de huidige tv-weergavetechnologieën kun je verwachten dat MicroLED erg duur zal zijn totdat de vraag de prijs omlaag drijft.

• MicroLED-TV vs. Mini-LED-tv
• MicroLED-TV vs. OLED-tv

In de komende 12-24 maanden: QD-OLED TV en QNED TV

QD-OLED-tv

Hoe intrigerend de MicroLED-technologie ook is voor ultragrote tv's, de meeste mensen zouden moeite hebben om alleen maar een plekje voor een van deze reuzen te vinden - tenminste, als ze er überhaupt een zouden kunnen betalen. Als zodanig is het onwaarschijnlijk dat we een MicroLED-overname zullen zien van tv’s van 75 inch of kleiner. Maar dat betekent niet dat we vastzitten aan onze bestaande technologieën.

Quantum dot OLED (QD-OLED) is een nieuwe manier om OLED-displaypanelen te vervaardigen die helpt om twee problemen aan te pakken: mogelijke zwakke punten van de huidige OLED-tv’s: hun maximale helderheid en hun kleurvolume en nauwkeurigheid.

Door de manier waarop OLED-pixels kleur produceren opnieuw te ontwerpen – met een beetje hulp van quantum dots – elimineren QD-OLED-tv’s de noodzaak van een kleurenfilter, dat kan maar liefst 70% van het licht absorberen die er doorheen gaat. Deze ene verandering heeft het potentieel om de hoeveelheid licht die kijkers kan bereiken aanzienlijk te vergroten, zonder afbreuk te doen aan de kleur. Het kan ook helpen om de dreiging van inbranden te verminderen of te elimineren.

Veel hiervan is nog niet bewezen, omdat we de eerste QD-OLED-tv’s nog in actie moeten zien, maar zoals we in onze QD-OLED-uitleg, er is genoeg reden voor optimisme. We weten dat de displaydivisie van Samsung (Samsung Display) werkt aan de productie van QD-OLED, en we verwachten dat de eerste QD-OLED-tv’s in 2021 door een groot merk – mogelijk TCL – zullen worden aangekondigd.

QNED-TV

Is het mogelijk om dezelfde perfecte zwarttinten van een OLED-tv te bereiken, zonder de inherente helderheid? beperkingen van OLED, en zonder het gebruik van dure MicroLED’s, of misschien zelfs zonder het gebruik van OLED bij alle?

Dat is de belofte van quantum nano-emitterende diodes (QNED). Op dit moment gebruiken de meeste OLED tv’s blauw OLED-materiaal als primaire lichtbron. Dat blauwe licht kan met behulp van geel OLED-materiaal richting wit worden gezwenkt en vervolgens worden omgezet in alle kleuren van de regenboog met een kleurenfilter, maar dit is geen geweldige oplossing voor helderheid of kleurnauwkeurigheid, ondanks het indrukwekkende totaalbeeld van OLED TV kwaliteit.

QD-OLED-tv's elimineren, zoals we hierboven vermeldden, het kleurenfilter, maar ze veranderen niets aan de fundamentele motor van helderheid, die nog steeds blauw OLED-materiaal is.

Een QNED-tv vervangt dat OLED-materiaal door een relatief nieuwe uitvinding genaamd nanorods-LED's. Nanostaafjes zijn ongelooflijk kleine, cilindrische structuren die gebruikt kunnen worden om gelijksoortige huizen te huisvesten kleine LED's. De veelzijdige vorm van de nanostaafjes vergroot de hoeveelheid licht die de LED's kunnen uitstralen, en hun kleine formaat zou een zegen kunnen zijn voor ultrahoge resoluties die goed werken voorbij 8K.

Op dit moment is de overtuiging dat tv-makers nog steeds zullen vertrouwen op het blauwe licht van deze nanostaafjes-LED's als basisbron van luminantie, waarbij kwantumdots het blauwe LED-licht blijven omzetten in rood en groen – net als in een QD-OLED TV. Maar omdat LED's niet gevoelig zijn voor inbranden, is er geen nadeel aan het opvoeren van de maximaal mogelijke hoeveelheid stroom om maximale helderheid te bereiken.

Opmerkelijk genoeg kunnen deze verbeteringen ook gepaard gaan met lagere kosten. OLED-materiaal is moeilijk om mee te werken en zelfs de meest geavanceerde productietechnieken zijn nog steeds zichtbaar opbrengsten die lager zijn dan bij QLED tv’s. Het vervangen van OLED door nanorod-LED zou een grote kostenbesparing kunnen opleveren – als dat al het geval is werken.

Rapporten van eerder in 2020 suggereren dat Samsung Display onderzoekt manieren om blauwe OLED te vervangen in zijn QD-OLED-panelen met blauwe nanorod-LED’s, wat ertoe zou leiden dat de eerste QNED-tv’s zouden worden verkocht – mogelijk al in 2022.

2023 en daarna: QDEL TV

QDEL TV

Kwantumdots worden momenteel gebruikt om de ene golflengte van licht om te zetten in de andere, met vrijwel geen verlies aan luminantie. Daarom verschijnen ze op QLED-, QD-OLED- en QNED-schermen. Maar kwantumdots zijn niet beperkt tot deze tussenpersoonrol. Ze kunnen ook rechtstreeks van elektriciteit worden voorzien. Dit staat bekend als elektroluminescentie en vormt de basis van de Quantum Dot Electroluminescent (QDEL)-technologie.

In plaats van rood en groen afgestemde kwantumdots te gebruiken om blauw licht om te zetten, gebruiken QDEL-schermen drie kwantumdots per pixel – rood, groen en blauw – die rechtstreeks worden aangedreven door elektriciteit. Het resultaat is een display dat op papier de heilige graal van de tv-technologie zou kunnen zijn.

Elke pixel is zelfemitterend, dus net als bij OLED-gebaseerde beeldschermen krijg je perfecte zwarttinten. Quantum dots vergaan na verloop van tijd, maar net als op LED-gebaseerde beeldschermen bestaat er geen risico op inbranden. Geen kleurenfilter betekent dat vrijwel al het gegenereerde licht ongehinderd doorgaat naar de kijker, waardoor u meer helderheid per watt energie krijgt. En quantum dots kunnen in extreem dunne lagen worden aangebracht, waardoor alle flexibiliteit van OLED behouden blijft, iets wat MicroLED momenteel niet kan.

Waarom bouwen we niet al QDEL-displays als ze zo geweldig zijn? Het blijkt dat hoewel rood en groen afgestemde kwantumdots met succes op grote schaal zijn vervaardigd, blauwe kwantumdots moeilijker te maken zijn. Er wordt vooruitgang geboekt, maar de huidige blauwe kwantumdots zenden nog steeds niet genoeg helderheid uit om op een echte QDEL-weergave te kunnen vertrouwen.

Aanbevelingen van de redactie

• Sony maakt zijn tv-prijzen voor 2023 bekend, met één hele grote uitzondering
• Samsung maakt per ongeluk de prijs bekend van zijn 77-inch QD-OLED-tv
• TCL QM8 mini-LED TV op CES 2023: een 98-inch reus met ingebouwde subwoofer
• Samsung bevestigt ultrahelder 77-inch QD-OLED-paneel voor CES 2023. Wordt het een televisie?
• Deze prachtige, opvouwbare 4K-tv kost nu 50% minder, maar je kunt het nog steeds niet betalen