Pontos quânticos e nanobastões: este é o futuro estranho e selvagem da TV

Era uma vez duas opções para TVs de tela grande. TVs LED (uma TV LCD com retroiluminação LED) ofereceram a melhor opção de brilho e resolução, enquanto os projetores de vídeo eram a resposta clara para aqueles que valorizavam um tamanho de imagem verdadeiramente grande e a capacidade de controlar o ambiente luz. Mas isso foi há mais de uma década e, cara, os tempos mudaram. Hoje, temos TV QLED, TV OLED e TV mini-LED (sem mencionar os novos projetores de curto alcance alimentados por laser). Dentro de alguns meses, você poderá adicionar TV MicroLED a essa lista.

Mas isso é apenas o começo. Não muito longe no horizonte estão mais três tecnologias que parecem preparadas para mudar ainda mais o cenário da TV: Trabalho no QNED, Os monitores QD-OLED e QDEL estão em vários estágios de desenvolvimento e poderemos ver a primeira dessas inovações nos próximos 12 meses. O que diabos significam todas essas siglas e, mais importante, como elas afetarão suas decisões de compra de TV? Vamos analisar esta sopa de letrinhas e encontrar algumas respostas.

Hoje: TV LED, TV QLED, mini-LED e TV OLED

TV LED

A tecnologia de TV mais antiga e acessível que temos atualmente é a TV LED. É um nome impróprio: tecnicamente falando, uma verdadeira TV LED usaria LEDs para todos os aspectos da imagem que você vê, mas não é bem isso que está acontecendo aqui. Uma TV LED é na verdade uma TV LCD que usa LEDs como fonte de luz, mas não os utiliza para produzir a imagem final. Essa tarefa recai sobre o painel LCD e um filtro de cores subsequente.

Você pode encontrar TVs LED por apenas US$ 85 durante promoções especiais como a Black Friday, o que as torna altamente atraentes, mas as TVs LED também têm desvantagens. Suas retroiluminação consomem uma boa quantidade de energia. Seus painéis LCD são bons para deixar a luz passar, mas não tão bons para bloqueá-la, o que significa que os pretos não são tão profundos ou escuros quanto poderiam ser. Finalmente, a luz branca produzida pela luz de fundo não é branca de espectro total, então algumas cores não são possíveis e outras nem sempre são precisas.

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TV LED

No início de 2010, Sony, Samsung e várias outras empresas começaram a fazer experiências com um material conhecido como pontos quânticos. Descobriu-se que esses semicondutores de nanopartículas possuem a qualidade intrigante de serem capazes de emitir frequências de luz muito precisas quando estimulados com uma fonte de energia. Eles também provaram ser extremamente eficientes na conversão dessa energia em luz.

Os fabricantes de TV perceberam que, usando uma camada de pontos quânticos bem ajustados em cima de uma luz de fundo LED, eles poderiam preencha as partes do espectro de cores que faltavam no LED, criando assim um branco muito completo e puro luz. O melhor de tudo é que isso praticamente não exigiu energia extra e o resultado foi excelente brilho, volume e precisão de cores. Este foi o nascimento do LED de pontos quânticos (QLED), e ele se tornou a tecnologia de exibição preferida para uma ampla variedade de TVs, desde TVs 4K baratas de 50 polegadas até TVs 8K de 98 polegadas. Atualmente, as TVs QLED oferecem a melhor relação preço/tamanho da tela de todas as tecnologias de TV baseadas em painel (os projetores ainda são a maneira mais barata de obter uma tela ultragrande). imagem).

Mas apesar das cores muito superiores das TVs QLED, elas ainda dependem de duas variáveis ​​para controlar o contraste e níveis de preto: escurecimento seletivo da luz de fundo e bloqueio de qualquer luz restante com o LCD matriz. Não é perfeito: muitas TVs QLED ainda acabam com pretos que são, na verdade, um cinza muito, muito escuro, e em cenas onde há tons muito escuros e muito escuros. elementos brilhantes estão na tela ao mesmo tempo, você “floresce” – um leve halo de brilho que se infiltra nas áreas escuras do imagem.

Mini TV LED

Uma maneira de resolver o problema de contraste do QLED é exercer um controle ainda maior sobre a luz de fundo do LED. A retroiluminação típica de uma TV QLED é composta por centenas de LEDs individuais, subdivididos em dezenas de zonas. Desligar todos os LEDs em uma determinada zona produz um preto bonito e profundo, mas muitas vezes as zonas são grandes demais para fazer isso sem afetar negativamente partes da imagem.

As TVs mini-LED são uma tentativa de resolver esse problema, aumentando drasticamente o número de LEDs na luz de fundo – com milhares de LEDs minúsculos em vez de centenas de LEDs maiores. Mais LEDs e menores significam zonas maiores e menores, o que, como você provavelmente já adivinhou, leva a um controle ainda maior sobre o brilho (ou escuridão) na tela. Vimos apenas algumas TVs Mini-LED até agora, mas elas já provaram que a estratégia funciona. Essas TVs produzem alguns dos pretos mais profundos que já vimos em uma TV com retroiluminação LED.

No momento, a TCL é a única marca de TV que vende TVs Mini-LED, mas esperamos que praticamente todas as marcas que ainda produzem TVs baseadas em QLED vendam modelos mini-LED em 2021.

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TV OLED

E se você pudesse se livrar totalmente da luz de fundo e fazer com que cada pixel da tela da TV produzisse sua própria luz e cor? É exatamente assim que funcionam as TVs LED orgânicas (OLED). Cada pixel OLED é uma fábrica independente de luz e cor, o que oferece às TVs OLED duas vantagens distintas. Sem uma luz de fundo separada, eles são incrivelmente finos e podem até ser transformados em folhas flexíveis e enroláveis. Sem luz de fundo também significa pretos perfeitos. Quando um pixel OLED individual é desligado, ele não emite luz alguma. Simplesmente não existe nada mais escuro do que o OLED agora.

Por mais espetaculares que sejam as TVs OLED, elas não conseguem ser tão brilhantes quanto as TVs QLED e, em algumas situações, podem sofrer com problemas de imagem. retenção (ver partes de uma imagem anterior temporariamente permanecendo como uma sombra) e burn-in (quando a retenção da imagem se torna permanente). Esse é um efeito colateral infeliz dos OLEDs: quanto mais brilhantes você os torna (ao passar mais corrente através deles), menor será sua vida útil. As TVs OLED também tendem a ser mais caras que as TVs QLED. Isso ocorre em parte porque há menos empresas que fabricam painéis OLED e menos empresas que vendem TVs OLED, mas também porque o processo de fabricação de OLED é mais novo e mais caro do que fabricar QLED exibe.

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Amanhã: TV MicroLED

A Samsung acaba de anunciar que começará a vender o primeiras TVs voltadas ao consumidor feitas de MicroLED tecnologia, que antes só era utilizada em instalações comerciais de alto padrão. As TVs MicroLED usam o mesmo princípio do OLED, na medida em que cada pixel MicroLED produz luz e cor, mas sem a necessidade de luz de fundo.

Como esses pixels usam LEDs minúsculos e não OLEDs, eles podem atingir níveis impressionantes de brilho, níveis perfeitos de preto e nunca sofrem burn-in porque os LEDs não são afetados por isso problema. Parece o melhor dos dois mundos, e quase é. No entanto, os monitores MicroLED atuais apresentam algumas desvantagens.

Por mais pequenos que sejam esses LEDs, eles não podem ser tão pequenos quanto os OLEDs. Isso significa que, para qualquer tamanho de TV, você pode ajustar mais OLEDs do que MicroLEDs, e é por isso que o primeiro MicroLED da Samsung pode ter impressionantes 110 polegadas, mas ainda é apenas 4K TELEVISÃO. Quanto maior a tela, mais visíveis serão os pixels na mesma resolução.

Também há dúvidas quanto ao consumo de energia do MicroLED. Quando pudemos chegar perto de TVs MicroLED em locais como a CES 2020, o calor gerado por essas telas era palpável. Não sabemos se a versão de 110 polegadas da Samsung sofre do mesmo problema. Finalmente, há o preço: como a mais nova tecnologia de exibição de TV atual, espera-se que o MicroLED seja muito caro até que a demanda baixe o preço.

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Nos próximos 12 a 24 meses: TV QD-OLED e TV QNED

TV QD-OLED

Por mais intrigante que a tecnologia MicroLED seja para TVs de tamanho ultragrande, a maioria das pessoas teria dificuldade em encontrar um lugar para um desses gigantes – isto é, se pudessem pagar por um. Como tal, é improvável que vejamos uma aquisição do MicroLED em TVs de 75 polegadas ou menores. Mas isso não significa que estamos presos às nossas tecnologias existentes.

Quantum dot OLED (QD-OLED) é uma nova forma de fabricar painéis OLED que ajuda a resolver dois potenciais pontos fracos das atuais TVs OLED: seu brilho máximo e seu volume e precisão de cores.

Ao reprojetar a forma como os pixels OLED produzem cores – com uma pequena ajuda dos pontos quânticos – as TVs QD-OLED eliminam a necessidade de um filtro de cores, que pode absorver até 70% da luz que passa por ele. Esta mudança tem o potencial de aumentar significativamente a quantidade de luz que pode atingir os espectadores, sem comprometer a cor. Também pode ajudar a reduzir ou eliminar a ameaça de burn-in.

Muito disso não foi comprovado porque ainda não vimos as primeiras TVs QD-OLED em ação, mas como abordamos em nosso Explicador QD-OLED, há muitos motivos para otimismo. Sabemos que a divisão de monitores da Samsung (Samsung Display) está trabalhando na fabricação de QD-OLED e esperamos ver as primeiras TVs QD-OLED anunciadas por uma grande marca – possivelmente TCL – em 2021.

TV QNED

É possível obter os mesmos pretos perfeitos de uma TV OLED, sem o brilho inerente limitações do OLED, e sem o uso de MicroLEDs caros, ou talvez até mesmo sem o uso de OLED em todos?

Essa é a promessa de diodos emissores nano quânticos (QNED). No momento, a maioria das TVs OLED usa material OLED azul como fonte de luz primária. Essa luz azul pode ser transformada em branco com o uso de material OLED amarelo e depois convertida em todas as cores do arco-íris com um filtro de cores, mas esta não é uma ótima solução para brilho ou precisão de cores, apesar da impressionante imagem geral da TV OLED qualidade.

As TVs QD-OLED, como mencionamos acima, eliminam o filtro de cores, mas não alteram o mecanismo fundamental de brilho, que ainda é o material OLED azul.

Uma TV QNED substitui esse material OLED por uma invenção relativamente nova chamada nanobastões LED. Nanobastões são estruturas cilíndricas incrivelmente pequenas que podem ser usadas para abrigar igualmente LEDs pequenos. A forma multifacetada dos nanobastões aumenta a quantidade de luz que os LEDs podem emitir, e seu tamanho minúsculo pode ser uma vantagem para resoluções ultra-altas que funcionam bem além de 8K.

No momento, acredita-se que os fabricantes de TV ainda confiarão na luz azul desses LEDs nanobastões como fonte base. de luminância, com pontos quânticos continuando a converter a luz LED azul em vermelhos e verdes – assim como em um QD-OLED TELEVISÃO. Mas como os LEDs não são suscetíveis à queima, não há nenhuma desvantagem em aumentar a quantidade máxima de corrente possível, a fim de atingir o brilho máximo.

Notavelmente, essas melhorias também podem trazer custos reduzidos. O material OLED é difícil de trabalhar e mesmo as técnicas de fabricação mais avançadas ainda veem o painel rendimentos inferiores aos das TVs QLED. Substituir o OLED por LED nanorod poderia ser uma grande economia de custos - se funciona.

Relatórios do início de 2020 sugerem que Samsung Display está investigando maneiras de substituir o OLED azul em seus painéis QD-OLED com LEDs nanobastões azuis, o que levaria à venda das primeiras TVs QNED – possivelmente já em 2022.

2023 e além: QDEL TV

TV QDEL

Os pontos quânticos são atualmente usados ​​para converter um comprimento de onda de luz em outro, quase sem perda de luminância. É por isso que eles aparecem em monitores QLED, QD-OLED e QNED. Mas os pontos quânticos não estão restritos a esse papel de intermediário. Eles também podem ser energizados diretamente por meio de eletricidade. Isso é conhecido como eletroluminescência e é a base da tecnologia eletroluminescente de pontos quânticos (QDEL).

Em vez de usar pontos quânticos ajustados em vermelho e verde para converter a luz azul, os monitores QDEL usam três pontos quânticos por pixel – vermelho, verde e azul – que são alimentados diretamente por eletricidade. O resultado é uma tela que, no papel, poderia ser o Santo Graal da tecnologia de TV.

Cada pixel é autoemissivo, portanto, assim como acontece com telas baseadas em OLED, você obtém pretos perfeitos. Os pontos quânticos decaem com o tempo, mas, assim como os monitores baseados em LED, não há risco de queimadura. A ausência de filtro de cor significa que praticamente toda a luz gerada passa livremente para o visualizador, proporcionando mais brilho por watt de energia. E os pontos quânticos podem ser aplicados em camadas extremamente finas, o que preserva toda a flexibilidade do OLED, algo que o MicroLED não consegue fazer atualmente.

Por que ainda não estamos construindo monitores QDEL se eles são tão bons? Acontece que, embora os pontos quânticos ajustados para vermelho e verde tenham sido fabricados com sucesso em escala, os pontos quânticos azuis são mais difíceis de fabricar. Progresso está sendo feito, mas os pontos quânticos azuis de hoje ainda não emitem luminância suficiente para serem confiáveis ​​para uma verdadeira exibição QDEL.

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