Kvantne pike in nanopalice: to je čudna, divja prihodnost televizije

Nekoč sta obstajali dve možnosti za televizorje z velikim zaslonom. LED-televizorji (LCD-televizorji z LED-osvetlitvijo) so ponudili najboljšo možnost glede svetlosti in ločljivostjo, medtem ko so bili video projektorji jasen odgovor za tiste, ki so cenili resnično veliko velikost slike in možnost nadzora okolja svetloba. Toda to je bilo pred več kot desetletjem in, fant, časi so se spremenili. Danes imamo QLED TV, OLED TV in mini-LED TV (da ne omenjamo novih projektorjev s kratkim dometom na laserski pogon). V nekaj mesecih lahko dodate MicroLED TV na ta seznam.

Toda to je šele začetek. Nedaleč čez obzorje so še tri nove tehnologije, za katere se zdi, da bodo še bolj spremenile televizijsko krajino: delo na QNED, Zasloni QD-OLED in QDEL so na različnih stopnjah razvoja in prve od teh inovacij bomo morda videli v naslednjih 12 mesecih. Kaj za vraga pomenijo vse te kratice in, kar je še pomembneje, kako bodo vplivale na vaše odločitve o nakupu televizije? Analizirajmo to abecedno juho in najdimo nekaj odgovorov.

Danes: LED TV, QLED TV, mini-LED in OLED TV

LED TV

Najstarejša in cenovno najbolj dostopna televizijska tehnologija, ki jo trenutno imamo, je LED TV. To je napačen izraz: tehnično gledano bi pravi LED-televizor uporabljal LED-diode za vse vidike slike, ki jo vidite, vendar tukaj ne gre za to. LED-televizor je pravzaprav LCD-televizor, ki uporablja LED-diode kot vir svetlobe, vendar jih ne uporablja za ustvarjanje končne slike. Ta naloga pripada LCD plošči in kasnejšemu barvnemu filtru.

Med posebnimi promocijami, kot je črni petek, lahko LED-televizorje najdete že za 85 dolarjev, zaradi česar so zelo privlačni, vendar imajo LED-televizorji tudi slabosti. Njihova osvetlitev ozadja porabi precej energije. Njihove LCD plošče dobro prepuščajo svetlobo, vendar ne tako dobro, da jo blokirajo, kar pomeni, da črne barve niso tako globoke ali temne, kot bi lahko bile. Nazadnje, bela svetloba, ki jo proizvaja osvetlitev ozadja, ni bela s polnim spektrom, zato nekatere barve niso možne, druge pa niso vedno točne.

• LED TV vs. LCD TV

QLED TV

V začetku leta 2010 so Sony, Samsung in več drugih podjetij začeli eksperimentirati z materialom, znanim kot kvantne pike. Ugotovljeno je bilo, da imajo ti polprevodniki nanodelcev zanimivo kakovost, da lahko oddajajo zelo natančne frekvence svetlobe, ko jih stimulira vir energije. Izkazali so se tudi kot izjemno učinkoviti pri pretvarjanju te energije v svetlobo.

Proizvajalci televizorjev so spoznali, da lahko z uporabo plasti natančno nastavljenih kvantnih pik na vrhu LED osvetlitve ozadja zapolnite dele barvnega spektra, ki LED dioda manjka, in tako ustvarite zelo popolno in čisto belo svetloba. Najboljše od vsega pa je, da to ne zahteva skoraj nobene dodatne energije, rezultat pa je bila odlična svetlost, barvni volumen in barvna natančnost. To je bilo rojstvo LED s kvantnimi pikami (QLED) in postala je izbrana tehnologija zaslona za široko paleto televizorjev, od poceni 50-palčnih televizorjev 4K pa vse do 98-palčni 8K televizorji. Televizorji QLED trenutno ponujajo najboljše razmerje med ceno in velikostjo zaslona med vsemi televizijskimi tehnologijami, ki temeljijo na ploščah (projektorji so še vedno najcenejši način za pridobitev ultra velikega slika).

Toda kljub izjemno boljšim barvam televizorjev QLED so še vedno odvisni od dveh spremenljivk za nadzor kontrasta in ravni črne: selektivna zatemnitev osvetlitve ozadja in blokiranje morebitne preostale svetlobe z LCD matrica. Ni popolno: veliko televizorjev QLED še vedno ima črne odtenke, ki so pravzaprav zelo, zelo temno sivi, in v prizorih, kjer so zelo temni in zelo na zaslonu so hkrati svetli elementi, dobite »cvetenje« — rahel svetlobni avreot, ki pronica v temne predele slika.

Mini-LED TV

Eden od načinov za rešitev težave s kontrastom QLED je še večji nadzor nad osvetlitvijo LED. Tipična osvetlitev ozadja televizorja QLED je sestavljena iz več sto posameznih diod LED, razdeljenih na desetine območij. Če izklopite vse LED diode v danem območju, ustvarite lepo, globoko črno, vendar so območja pogosto prevelika, da bi to naredili brez negativnega vpliva na dele slike.

Mini-LED-televizorji so poskus rešitve tega problema z drastičnim povečanjem števila LED-diod v osvetlitvi ozadja - s tisoči majhnih LED-diod namesto na stotine večjih. Več in manjše diode LED pomeni več in manjša območja, kar, kot ste verjetno uganili, vodi do še večjega nadzora nad svetlostjo (ali temo) po zaslonu. Doslej smo videli le nekaj televizorjev Mini-LED, vendar so že dokazali, da strategija deluje. Ti televizorji proizvajajo nekaj najglobljih črnin, kar smo jih kdaj videli na televizorju z osvetlitvijo LED.

Trenutno je TCL edina blagovna znamka televizorjev, ki prodaja mini-LED-televizorje, vendar pričakujemo, da bodo praktično vse znamke, ki še vedno proizvajajo televizorje na osnovi QLED-ja, leta 2021 prodajale mini-LED-modele.

• Mini-LED vs. QLED TV
• Pregled mini-LED-televizorja TCL serije 6
• Pregled mini-LED-televizorja TCL serije 8

OLED TV

Kaj pa, če bi se lahko popolnoma znebili osvetlitve ozadja in bi vsaka slikovna pika na TV-zaslonu proizvajala svojo svetlobo in barvo? Natančno tako delujejo organski LED (OLED) televizorji. Vsak piksel OLED je samostojna tovarna svetlobe in barv, kar daje televizorjem OLED dve različni prednosti. Brez ločene osvetlitve ozadja so neverjetno tanki in jih je mogoče narediti celo v fleksibilne liste, ki jih je mogoče zviti. Brez osvetlitve ozadja pomeni tudi popolno črnino. Ko je posamezen piksel OLED izklopljen, sploh ne oddaja svetlobe. Trenutno preprosto ne postane temnejši od OLED.

Čeprav so OLED-televizorji spektakularni, ne morejo biti tako svetli kot QLED-televizorji in v nekaterih situacijah lahko trpijo zaradi obojega zadrževanje (videnje delov prejšnje slike, ki začasno ostanejo kot senca) in vžganost (ko zadrževanje slike postane trajno). To je neugoden stranski učinek OLED-jev: svetlejše ko jih naredite (s tem, da skoznje teče več toka), krajša je njihova življenjska doba. Televizorji OLED so prav tako ponavadi dražji od televizorjev QLED. To je deloma zato, ker je manj podjetij, ki izdelujejo plošče OLED, in manj podjetja, ki prodajajo televizorje OLED, vendar je to tudi zato, ker je proizvodni proces OLED novejši in dražji od izdelave QLED zasloni.

• OLED TV vs. LED TV
• OLED TV vs. QLED TV

Jutri: MicroLED TV

Samsung je pravkar napovedal, da bo začel prodajati prvi televizorji, namenjeni potrošnikom, narejeni iz MicroLED tehnologijo, ki jo je prej uporabljal samo v vrhunskih komercialnih napravah. Televizorji MicroLED uporabljajo enak princip kot OLED, saj vsaka piksel MicroLED proizvaja svetlobo in barvo, vendar brez potrebe po osvetlitvi ozadja.

Ker te slikovne pike uporabljajo majhne LED diode, ne OLED, lahko dosežejo osupljive stopnje svetlosti, popolne ravni črne in nikoli ne trpijo zaradi vžganosti, ker to ne vpliva na LED problem. Sliši se kot najboljše iz obeh svetov in skoraj je. Vendar imajo trenutni zasloni MicroLED nekaj pomanjkljivosti.

Kakor majhne so te LED diode, ne morejo biti tako majhne kot OLED. To pomeni, da lahko kateri koli velikosti televizorja ustrezate več OLED kot MicroLED, zato je Samsungov prvi MicroLED morda neverjetnih 110 palcev, vendar je še vedno le 4K TV. Večji kot je zaslon, bolj vidne so slikovne pike pri enaki ločljivosti.

Obstaja tudi nekaj vprašanj glede porabe energije MicroLED. Ko smo se na mestih, kot je CES 2020, dovolili približati televizorjem MicroLED, je bila toplota, ki so jo ustvarili ti zasloni, otipljiva. Ne vemo, ali ima Samsungova 110-palčna različica enako težavo. Končno je tu še cena: MicroLED kot najnovejša med trenutnimi tehnologijami televizijskega zaslona pričakujte, da bo zelo drag, dokler povpraševanje ne zniža cene.

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

V naslednjih 12-24 mesecih: QD-OLED TV in QNED TV

QD-OLED TV

Ne glede na to, kako zanimiva je tehnologija MicroLED za ultra velike televizorje, bi večina ljudi imela težave pri iskanju mesta za enega od teh velikanov – če bi si ga sploh lahko privoščili. Zato je malo verjetno, da bi MicroLED prevzel televizorje velikosti 75 palcev ali manj. Vendar to ne pomeni, da smo obtičali z našimi obstoječimi tehnologijami.

Quantum dot OLED (QD-OLED) je nov način izdelave zaslonskih plošč OLED, ki pomaga obravnavati dve morebitne slabosti trenutnih televizorjev OLED: njihova največja svetlost ter njihov barvni volumen in natančnost.

S prenovo načina, kako slikovne pike OLED proizvajajo barve – z malo pomoči kvantnih pik – televizorji QD-OLED odpravijo potrebo po barvnem filtru, ki lahko absorbira kar 70% svetlobe ki gre skozenj. Ta ena sprememba lahko bistveno poveča količino svetlobe, ki lahko doseže gledalce, ne da bi ogrozila barvo. Prav tako lahko pomaga zmanjšati ali odpraviti nevarnost vžganosti.

Velik del tega ni dokazanega, ker še nismo videli prvih televizorjev QD-OLED v akciji, a kot poročamo v našem Razlagalnik QD-OLED, razlogov za optimizem je dovolj. Vemo, da Samsungov oddelek za zaslone (Samsung Display) dela na proizvodnji QD-OLED, in pričakujemo, da bomo leta 2021 videli prve televizorje QD-OLED, ki jih bo objavila velika blagovna znamka - verjetno TCL.

TV QNED

Ali je mogoče doseči enako popolno črnino kot pri televizorju OLED brez kakršne koli inherentne svetlosti omejitev OLED in brez uporabe dragih MicroLED ali morda celo brez uporabe OLED pri vse?

To je obljuba kvantne nanoemisijske diode (QNED). Trenutno večina televizorjev OLED kot primarni vir svetlobe uporablja modri material OLED. To modro svetlobo je mogoče zasukati proti beli z uporabo rumenega materiala OLED in nato pretvoriti v vse barve mavrice z barvni filter, vendar to kljub impresivni splošni sliki televizorja OLED ni odlična rešitev niti za svetlost niti za barvno natančnost kakovosti.

Televizorji QD-OLED, kot smo omenili zgoraj, odpravijo barvni filter, vendar ne spremenijo temeljnega motorja svetlosti, ki je še vedno modri material OLED.

QNED TV nadomešča ta material OLED z relativno novim izumom, imenovanim nanorods LED. Nanopalice so neverjetno majhne, ​​cilindrične strukture, ki jih je mogoče uporabiti za enako namestitev majhne LED diode. Večplastna oblika nanopalic poveča količino svetlobe, ki jo lahko oddajajo LED diode, njihova majhna velikost pa bi lahko bila dobra za izjemno visoke ločljivosti, ki se dobro obnesejo. nad 8K.

Trenutno je prepričanje, da se bodo izdelovalci televizorjev še vedno zanašali na modro svetlobo teh nanorodnih LED kot osnovni vir svetilnosti, pri čemer kvantne pike še naprej pretvarjajo modro svetlobo LED v rdečo in zeleno – tako kot pri QD-OLED TV. A ker LED-diode niso dovzetne za vžig, ni nobene slabe strani, če bi dosegli največjo svetlost, da bi dosegli največjo možno količino toka.

Zanimivo je, da lahko te izboljšave prinesejo tudi nižje stroške. Z materialom OLED je težko delati in celo najnaprednejše proizvodne tehnike še vedno vidijo ploščo izkoristki, ki so nižji kot pri televizorjih QLED. Zamenjava OLED z nanorodnimi LED bi lahko pomenila velik prihranek pri stroških - če bi dela.

Poročila iz začetka leta 2020 to kažejo Samsung Display preiskuje načine za zamenjavo modrega OLED v svojih ploščah QD-OLED z modrimi nanorodnimi LED diodami, kar bi privedlo do prodaje prvih televizorjev QNED – morda že leta 2022.

2023 in naprej: QDEL TV

TV QDEL

Kvantne pike se trenutno uporabljajo za pretvorbo ene valovne dolžine svetlobe v drugo, skoraj brez izgube svetilnosti. Zato se prikazujejo na zaslonih QLED, QD-OLED in QNED. Toda kvantne pike niso omejene na to vlogo posrednika. Prav tako se lahko napajajo neposredno z električno energijo. To je znano kot elektroluminiscenca in je osnova tehnologije elektroluminiscence s kvantnimi pikami (QDEL).

Namesto uporabe rdeče in zelene kvantnih pik za pretvorbo modre svetlobe zasloni QDEL uporabljajo tri kvantne pike na piksel – rdečo, zeleno in modro – ki se napajajo neposredno z električno energijo. Rezultat je zaslon, ki bi lahko bil na papirju sveti gral televizijske tehnologije.

Vsaka slikovna pika je samoemisivna, tako kot pri zaslonih, ki temeljijo na OLED, dobite popolno črno. Kvantne pike sčasoma propadejo, vendar tako kot pri zaslonih, ki temeljijo na LED, ni nevarnosti vžganosti. Brez barvnega filtra pomeni, da praktično vsa ustvarjena svetloba neovirano preide do gledalca, kar vam daje večjo svetlost na vat energije. Kvantne pike je mogoče uporabiti v izjemno tankih plasteh, kar ohranja vso prilagodljivost OLED-a, česar MicroLED trenutno ne zmore.

Zakaj že ne izdelujemo zaslonov QDEL, če so tako odlični? Izkazalo se je, da so rdeče in zelene kvantne pike uspešno izdelane v velikem obsegu, modre kvantne pike pa je težje narediti. Napredek je dosežen, vendar današnje modre kvantne pike še vedno ne oddajajo dovolj svetilnosti, da bi se nanje lahko zanesli pri pravem zaslonu QDEL.

Priporočila urednikov

• Sony objavlja svoje cene televizorjev za leto 2023 z eno zelo veliko izjemo
• Samsung pomotoma razkrije ceno svojega 77-palčnega televizorja QD-OLED
• TCL QM8 mini-LED TV na CES 2023: 98-palčni velikan z vgrajenim nizkotoncem
• Samsung potrjuje ultrasvetlo 77-palčno ploščo QD-OLED za CES 2023. Bo TV?
• Ta osupljivi, zložljivi 4K TV zdaj stane 50 % manj, vendar si ga še vedno ne morete privoščiti