Quantum Dots and Nanorods: This Is TV's Weird, Wild Future

En gång i tiden fanns det två alternativ för storbilds-TV. LED-TV (en LCD-TV med LED-bakgrundsbelysning) erbjöd det bästa alternativet för ljusstyrka och upplösning, medan videoprojektorer var det tydliga svaret för dem som uppskattade en verkligt stor bildstorlek och förmågan att styra omgivningen ljus. Men det var mer än ett decennium sedan och, pojke, tiderna har förändrats. Idag har vi QLED TV, OLED TV och mini-LED TV, (för att inte tala om nya laserdrivna projektorer med kort kastlängd). Inom några månader kan du lägga till MicroLED TV till den listan.

Men det är bara början. Inte långt över horisonten finns ytterligare tre tekniker som ser ut att kunna förändra TV-landskapet ytterligare: Arbeta med QNED, QD-OLED och QDEL-skärmar befinner sig i olika utvecklingsstadier och vi kan se den första av dessa innovationer inom de kommande 12 månader. Vad i helvete betyder alla dessa akronymer, och ännu viktigare, hur kommer de att påverka dina tv-köpbeslut? Låt oss analysera denna alfabetsoppa och komma med några svar.

Idag: LED-TV, QLED-TV, mini-LED och OLED-TV

LED TV

Den äldsta och mest prisvärda av de TV-tekniker vi har just nu är LED-TV. Det är en felaktig benämning: tekniskt sett skulle en riktig LED-TV använda lysdioder för alla aspekter av bilden du ser, men det är inte riktigt vad som händer här. En LED-TV är faktiskt en LCD-TV som använder lysdioder som sin ljuskälla, men som inte använder dem för att producera den slutliga bilden. Den uppgiften faller på LCD-panelen och ett efterföljande färgfilter.

Du kan hitta LED-TV för så lite som $85 under speciella kampanjer som Black Friday, vilket gör dem mycket attraktiva, men LED-TV har också nackdelar. Deras bakgrundsbelysning förbrukar en hel del energi. Deras LCD-paneler är bra på att släppa igenom ljus, men inte lika bra på att blockera det, vilket innebär att svarta färger inte är så djupa eller mörka som de skulle kunna vara. Slutligen är det vita ljuset som produceras av bakgrundsbelysningen inte ett fullspektrumvitt, så vissa färger är inte möjliga och andra är inte alltid korrekta.

• LED-TV vs. LCD-TV

QLED TV

I början av 2010-talet började Sony, Samsung och flera andra företag experimentera med ett material som kallas kvantprickar. Dessa nanopartikelhalvledare upptäcktes ha den spännande egenskapen att kunna avge mycket exakta frekvenser av ljus när de stimuleras med en energikälla. De visade sig också vara extremt effektiva på att omvandla den energin till ljus.

TV-tillverkare insåg att genom att använda ett lager av finjusterade kvantprickar ovanpå en LED-bakgrundsbelysning kunde de fyll i de delar av färgspektrumet som lysdioden saknades och skapar därigenom ett mycket komplett och rent vitt ljus. Bäst av allt, att göra det krävde praktiskt taget ingen extra energi, och resultatet blev utmärkt ljusstyrka, färgvolym och färgnoggrannhet. Detta var födelsen av quantum dot LED (QLED), och det har blivit den valda skärmtekniken för en mängd olika TV-apparater, från billiga 50-tums 4K-TV-apparater hela vägen upp till 98-tums 8K-TV. QLED-TV-apparater erbjuder för närvarande det bästa förhållandet mellan pris och skärmstorlek av alla panelbaserade TV-tekniker (projektorer är fortfarande det billigaste sättet att få en ultrastor bild).

Men trots QLED TV: s mycket överlägsna färger, är de fortfarande beroende av två variabler för att kontrollera kontrasten och svartnivåer: Selektiv dämpning av bakgrundsbelysningen och blockering av eventuellt kvarvarande ljus med LCD-skärmen matris. Det är inte perfekt: Många QLED-TV-apparater slutar fortfarande med svarta färger som faktiskt är väldigt, väldigt mörkgråa och i scener där väldigt mörka och mycket ljusa element är på skärmen samtidigt, du blir "blomande" - en liten gloria av ljusstyrka som sipprar in i de mörka områdena på bild.

Mini-LED-TV

Ett sätt att lösa QLEDs kontrastproblem är att utöva ännu större kontroll över LED-bakgrundsbelysningen. En typisk QLED TV-bakgrundsbelysning består av hundratals individuella lysdioder, uppdelade i dussintals zoner. Att stänga av varje lysdiod i en given zon ger ett snyggt, djupt svart, men ganska ofta är zonerna alldeles för stora för att göra detta utan att negativt påverka delar av bilden.

Mini-LED-TV är ett försök att lösa detta problem genom att drastiskt öka antalet lysdioder i bakgrundsbelysningen — med tusentals små lysdioder istället för hundratals större. Fler och mindre lysdioder betyder fler och mindre zoner, vilket som du säkert har gissat leder till ännu större kontroll över ljusstyrkan (eller mörkret) över skärmen. Vi har bara sett ett fåtal Mini-LED-TV än så länge, men de har redan bevisat att strategin fungerar. Dessa TV-apparater producerar några av de djupaste svarta färgerna vi någonsin har sett på en LED-bakgrundsbelyst TV.

För närvarande är TCL det enda TV-märket som säljer Mini-LED-TV, men vi förväntar oss att praktiskt taget alla märken som fortfarande producerar QLED-baserade TV-apparater kommer att sälja mini-LED-modeller 2021.

• Mini-LED vs. QLED TV
• TCL 6-Series Mini-LED TV recension
• TCL 8-Series Mini-LED TV recension

OLED TV

Tänk om du bara kunde bli av med bakgrundsbelysningen helt och hållet och låta varje pixel på en TV-skärm producera sitt eget ljus och färg? Det är precis så organiska LED-TV (OLED) fungerar. Varje OLED-pixel är en fristående ljus- och färgfabrik, vilket ger OLED-TV två distinkta fördelar. Utan separat bakgrundsbelysning är de otroligt tunna och kan till och med göras till flexibla, rullbara ark. Ingen bakgrundsbelysning betyder också perfekt svärta. När en enskild OLED-pixel stängs av avger den inget ljus alls. Det blir helt enkelt inte mörkare än OLED just nu.

Hur spektakulära OLED-TV-apparater än är, de kan inte bli lika ljusa som QLED-TV-apparater och i vissa situationer kan de drabbas av båda bilden retention (att se delar av en tidigare bild tillfälligt fastna som en skugga) och bränna in (när bildretention blir permanent). Det är en olycklig bieffekt av OLED: er: Ju ljusare du gör dem (genom att köra mer ström genom dem), desto kortare livslängd. OLED-TV-apparater tenderar också att vara dyrare än QLED-TV-apparater. Det beror delvis på att det finns färre företag som tillverkar OLED-paneler och färre företag som säljer OLED-TV, men det beror också på att OLED-tillverkningsprocessen är nyare och dyrare än att tillverka QLED visas.

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

Imorgon: MicroLED-TV

Samsung meddelade precis att de kommer att börja sälja första konsumentinriktade TV-apparater tillverkade av MicroLED teknik, som den tidigare bara hade använt i avancerade kommersiella installationer. MicroLED-TV använder samma princip som OLED, eftersom varje MicroLED-pixel producerar både ljus och färg, men utan behov av bakgrundsbelysning.

Eftersom dessa pixlar använder små lysdioder, inte OLED, kan de uppnå imponerande nivåer av ljusstyrka, perfekta nivåer av svart, och de lider aldrig av inbränning eftersom lysdioder inte påverkas av detta problem. Det låter som det bästa av två världar, och det är det nästan. Men nuvarande MicroLED-skärmar har vissa nackdelar.

Så små som dessa lysdioder är, kan de inte bli lika små som OLED. Det betyder att du kan passa bra för vilken TV som helst fler OLED än MicroLED, vilket är anledningen till att Samsungs första MicroLED kan vara hela 110 tum, men det är fortfarande bara en 4K TV. Ju större skärm, desto mer synliga pixlar vid samma upplösning.

Det finns också några frågor om MicroLEDs energiförbrukning. När vi har fått komma nära MicroLED-TV på platser som CES 2020, var värmen som genererades av dessa skärmar påtaglig. Vi vet inte om Samsungs 110-tumsversion lider av samma problem. Slutligen, det är priset: Som den senaste av de nuvarande TV-skärmsteknikerna, förvänta dig att MicroLED kommer att vara mycket dyrt tills efterfrågan driver priset ner.

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

Under de kommande 12-24 månaderna: QD-OLED TV och QNED TV

QD-OLED TV

Lika spännande som MicroLED-teknik är för tv-apparater med ultrastor storlek, skulle de flesta ha problem med att bara hitta en plats för en av dessa giganter - det vill säga om de ens hade råd med en. Som sådan är det osannolikt att vi kommer att se ett MicroLED-övertagande av TV-apparater 75 tum i storlek eller mindre. Men det betyder inte att vi har fastnat i vår befintliga teknik.

Quantum dot OLED (QD-OLED) är ett nytt sätt att tillverka OLED-displaypaneler som hjälper till att adressera två potentiella svagheter hos nuvarande OLED-TV: er: Deras maximala ljusstyrka och deras färgvolym och noggrannhet.

Genom att omstrukturera hur OLED-pixlar producerar färg - med lite hjälp från kvantprickar - eliminerar QD-OLED-TV-apparater behovet av ett färgfilter, vilket kan absorbera så mycket som 70% av ljuset som passerar genom den. Denna förändring har potential att avsevärt öka mängden ljus som kan nå tittare, utan att kompromissa med färgen. Det kan också hjälpa till att minska eller eliminera hotet om inbränning.

Mycket av detta är obevisat eftersom vi ännu inte har sett de första QD-OLED-TV-apparaterna i aktion, men som vi tar upp i vår QD-OLED-förklaring, det finns gott om anledning till optimism. Vi vet att Samsungs skärmavdelning (Samsung Display) arbetar med QD-OLED-tillverkning, och vi förväntar oss att se de första QD-OLED-TV-apparaterna tillkännagivna av ett stort varumärke - möjligen TCL - 2021.

QNED TV

Är det möjligt att uppnå samma perfekta svärta som en OLED-TV, utan någon av den inneboende ljusstyrkan begränsningar av OLED, och utan användning av dyra MicroLED, eller kanske till och med utan användning av OLED vid Allt?

Det är löftet om quantum nano emitterande dioder (QNED). För närvarande använder de flesta OLED-TV-apparater blått OLED-material som sin primära ljuskälla. Det blå ljuset kan svängas mot vitt med hjälp av gult OLED-material och sedan omvandlas till alla regnbågens färger med en färgfilter, men det här är inte en bra lösning för vare sig ljusstyrka eller färgnoggrannhet, trots OLED-TV: s imponerande helhetsbild kvalitet.

QD-OLED-TV, som vi nämnde ovan, eliminerar färgfiltret, men de ändrar inte den grundläggande ljusstyrkan, som fortfarande är blått OLED-material.

En QNED TV ersätter det OLED-materialet med en relativt ny uppfinning som kallas nanorods LED. Nanorods är otroligt små, cylindriska strukturer som kan användas för att hysa lika små lysdioder. Den mångfacetterade formen på nanoroderna ökar mängden ljus som lysdioderna kan avge, och deras lilla storlek kan vara välsignelse för ultrahöga upplösningar som går bra över 8K.

För närvarande är tron ​​att TV-tillverkare fortfarande kommer att förlita sig på blått ljus från dessa nanorod LED som baskälla av luminans, med kvantpunkter som fortsätter att omvandla det blå LED-ljuset till rött och grönt - precis som i en QD-OLED TV. Men eftersom lysdioder inte är mottagliga för inbränning, finns det ingen nackdel med att trycka på den maximala mängden ström som är möjlig för att uppnå maximal ljusstyrka.

Anmärkningsvärt nog kan dessa förbättringar också komma med minskade kostnader. OLED-material är svårt att arbeta med och även de mest avancerade tillverkningsteknikerna ser fortfarande panel avkastning som är lägre än med QLED-TV. Att ersätta OLED med nanorod LED kan vara en stor kostnadsbesparing - om det är så Arbetar.

Rapporter från tidigare 2020 tyder på det Samsung Display undersöker sätt att ersätta blå OLED i sina QD-OLED-paneler med blå nanorod-lysdioder, vilket skulle leda till att de första QNED-TV: erna såldes — möjligen redan 2022.

2023 och framåt: QDEL TV

QDEL TV

Kvantpunkter används för närvarande för att omvandla en våglängd av ljus till en annan, nästan utan förlust av luminans. Det är därför de dyker upp i QLED-, QD-OLED- och QNED-skärmar. Men kvantprickar är inte begränsade till denna mellanhandsroll. De kan också strömförsörjas direkt med el. Detta är känt som elektroluminescens, och det är grunden för quantum dot electroluminescens (QDEL) teknologi.

Istället för att använda röd- och gröntjusterade kvantpunkter för att konvertera blått ljus, använder QDEL-skärmar tre kvantpunkter per pixel - röda, gröna och blå - som drivs direkt med el. Resultatet är en skärm som, på papperet, kan vara TV-teknikens heliga graal.

Varje pixel är självemitterande, så precis som med OLED-baserade skärmar får du perfekta svärta. Kvantprickar förfaller med tiden, men precis som LED-baserade skärmar finns det ingen risk för inbränning. Inget färgfilter innebär att praktiskt taget allt ljus som genereras passerar obehindrat till betraktaren, vilket ger dig mer ljusstyrka per watt energi. Och kvantprickar kan appliceras i extremt tunna lager, vilket bevarar all flexibilitet hos OLED, något som MicroLED inte kan göra för närvarande.

Varför bygger vi inte redan QDEL-skärmar om de är så bra? Det visar sig att medan röd- och gröntrimmade kvantprickar framgångsrikt har tillverkats i skala, är blå kvantprickar svårare att göra. Framsteg görs, men dagens blå kvantprickar avger fortfarande inte tillräckligt med luminans för att kunna lita på en äkta QDEL-skärm.

Redaktörens rekommendationer

• Sony släpper sina TV-priser för 2023 med ett mycket stort undantag
• Samsung avslöjar av misstag priset på sin 77-tums QD-OLED TV
• TCL QM8 mini-LED-TV på CES 2023: en 98-tums jätte med en inbyggd subwoofer
• Samsung bekräftar ultraljus 77-tums QD-OLED-panel för CES 2023. Blir det en tv?
• Denna fantastiska, hopfällbara 4K-TV kostar nu 50 % mindre, men du har fortfarande inte råd med det