使用量子点提高液晶电视的性能

找出你需要了解的量子点(又名QLED)

量子点和液晶电视

图像显示量子点结构及其制造方法。 图片感谢QD Vision

毫无疑问, 尽管存在一些缺点液晶电视作为其家庭娱乐体验的中心向消费者出售的主要类型的电视机。 液晶电视的迅速普及绝对加速了CRT和背投影电视的消亡,也是等离子电视不再与我们同在的主要原因。

然而, OLED电视被许多人吹捧,其“增强”性能作为LCD的合适接班人。 事实上,LG公司通过生产并积极推广OLED电视来投入这项技术。

然而,尽管支持者可能会认为OLED代表了电视技术的进步,但液晶电视仍然可以通过纳入量子点来提高它的品质。

什么是量子点?

为了应用于电视和视频显示器,量子点是一种具有半导体特性的人造纳米晶体,可用于增强LCD屏幕上静态和视频图像中显示的亮度和色彩表现。

量子点是发射粒子(有点像等离子电视上的荧光粉),但在这种情况下,当它们被来自外部光源的光子击中时(在LCD TV应用情况下为蓝色LED灯),每个点发出彩色特定带宽的大小,由其大小决定。

较大的点发出歪斜为红色的光,并且随着点变小,它们发出的光更偏向绿色。 当指定尺寸的量子点在一个结构中组合在一起(更多信息见下页),并与蓝色LED光源结合使用时,它们可以在电视观看所需的整个色彩带宽上发光。 利用量子点特性,电视制造商可以提高液晶电视的亮度和色彩性能,超过目前的能力。

上图显示了一个量子点的结构(右边),一个假设的例子,根据大小(左边)量子点颜色发射性质的关系,以及量子点实际制造的方法(看起来像是某种东西离开弗兰肯斯坦博士的实验室或大学化学实验室)。

量子点如何在液晶电视中使用

量子点应用图的图像。 图片感谢QD Vision

一旦量子点制成后,不同尺寸的点可以随机放置或以尺寸组织的方式放置在可放置在液晶电视机内的外壳中(对于液晶电视机,点通常为两种尺寸,一种为绿色和另一个针对红色进行了优化)。

本页显示的图像说明了如何根据所使用的外壳类型在LCD TV中使用Quantum Dots。

在每种方法中,蓝色LED通过量子点发出光线,然后被激发,使它们发出红光和绿光(这也与来自LED光源的蓝光相结合)。 然后不同颜色的光通过LCD芯片,彩色滤光片,并进入图像显示屏。 添加的量子点发射层允许液晶电视显示比没有添加量子点层的LCD电视更饱和和更宽的色域

在液晶显示器中观看量子点应用的视频演示(家庭影院极客/ QD视觉)

向液晶电视添加量子点的效果

图表显示QD Vision Color IQ Quantum Dot色域增强电视的效果。 图片由QD Vision提供

上图所示既是一个图表,也是一个如何将Quantum Dots添加到LCD TV以提高色彩性能的示例。

在顶部的图表是一个标准的图形表示,说明了完整的可见色谱。 然而,电视和视频技术无法显示整个色谱,因此考虑到这一点,显示在该光谱内的三角形显示了视频显示设备中使用的各种色彩技术接近该目标的程度。

从参考三角形中可以看出,使用传统白色LED背光或边缘照明的LCD电视显示器远远低于1953年采用的用于彩色传输的NTSC彩色标准 。 但是,正如您所看到的,将Quantum Dots添加到混合中时,LCD TV上的颜色可以扩展到足够满足NTSC色彩标准要求的程度。

实际效果:颜色更饱和,更自然,如图下方的比较所示。

指出Quantum Dots也可以用来满足HD(rec.709)和Ultra HD(rec.2020 / BT.2020)颜色标准的需求也很重要,正如文章Quantum Dots For Ultra -国际光学和光子学会发布的液晶显示器中的高色域

LCD与OLED

比较LCD TV与Color IQ Quantum Dots vs OLED TV的图表。 图片由QD Vision提供

正如我在本文前面介绍的那样,液晶电视是世界各地家庭最常用的类型。 然而,这就是说,液晶电视确实有缺点,其中包括色彩饱和度和黑电平性能,尤其是与等离子电视相比。 采用LED黑边照明系统有所帮助,但这还不够。

作为对这些缺点的回应,电视行业(主要是LG)一直在追求OLED作为解决方案,因为采用OLED技术的电视可以产生更宽的色域和绝对黑色。

然而,虽然OLED被誉为LED / LCD的更佳替代品,但经过多年的承诺和未能进入市场的尝试,2014年只有LG和三星进入电视机市场,大屏幕OLED电视在2013年国际消费电子展上推出,使用两台略有不同的方法。

LG采用了称为WRGB的系统,该系统是一种组合白色发光OLED子像素和彩色滤光片以生成图像,而三星则采用了真正的红,绿,蓝发光OLED子像素。

OLED电视真的看起来不错,但有一个主要问题是阻止电视行业的其他行业将OLED电视大规模投入市场,成本大幅下降。

另外,必须指出的是,三星在2015年退出了消费类OLED电视的生产,而LG和现在的索尼则成为面向消费市场的OLED电视的唯一来源。

尽管有人声称LCD电视的结构比OLED电视更复杂,但真正的事实是,到目前为止,OLED在电视所需的大屏幕尺寸中的制造成本更高。 这是由于在制造过程中出现的缺陷导致大屏幕OLED屏幕被大屏幕尺寸拒绝使用。 因此,LED / LCD电视的绝大部分优势(例如能够显示更宽的色域和更深的黑色电平)受到抑制。

利用OLED的生产问题以及将Quantum Dots纳入当前执行的LED / LCD电视设计的能力(以及组装线上所需的极少变化),Quantum Dots可能是使LED / LCD电视性能更接近于电视制造商对OLED的期望是什么 - 而且成本要低得多。

带有量子点与OLED的LCD

图表比较索尼液晶电视与彩色智能量子点vs LG和三星OLED电视。 图片由QD Vision提供

本页显示的是一张图表,比较了两颗采用Quantum Dots的索尼LED / LCD电视与三星和LG发布的第一代OLED电视的亮度,色彩覆盖范围和功耗要求。

在没有详细描述技术细节的情况下,当您比较所有四组时,您会发现用于对比的两款配备索尼量子点的LED / LCD组合的颜色覆盖范围较大,而原始的三星OLED组合非常接近,而LG OLED集实际上似乎表现不佳。

另一方面,尽管三星组具有高亮度输出能力,但索尼量子点LED / LCD和LG OLED组合都非常接近。

然而,最明显的区别在于功耗。 正如你所看到的,这两款OLED电视的耗电量都高于此次比较中使用的任何一款索尼,尤其是当您进一步考虑65英寸索尼4K套装比55英寸OLED电视的功耗更低时。 这意味着,除了未来几代OLED电视的工程技术进步之外,65英寸OLED电视可能会消耗比其量子点LED / LCD TV更高的功率。

另外,要记住的另一件事是,无论亮度输出如何,尽管LED / LCD电视在更稳定的水平上消耗功率(尽管电视上的其他功能(如智能电视等)在使用时会影响功耗) ,OLED电视的功耗随着产生图像所需的亮度水平而变化。 因此,内容越亮,消耗的功率越多 - 当然,吸引智能电视和其他功能也会改变这种情况。

因此,正如您在图表中看到的那样,制造和购买OLED电视的额外成本因素可能不会比配备Quantum Dot的LED / LCD电视带来更多的改进。

量子点 - 丰富多彩的现在和未来

量子点技术演示和2016年CES上量子点电视的实例。 照片©罗伯特席尔瓦 - 授权为About.com

QD Vision(为边缘照明LED / LCD电视提供边缘光学解决方案)以及Nanosys和3M(提供量子点薄膜(QDEF)选项)提供三种主要的量子点技术供应商,用于全阵列背光LED / LCD电视)。

在上图所示的照片左侧,最左边的电视机是三星4K LED / LCD电视机,正好位于右侧,底部是LG 4K OLED电视机。 位于LG OLED电视上方的是配备量子点技术的飞利浦4K LED / LCD电视。 正如你所看到的,飞利浦的红色比三星套装上的红色更多,并且比LG OLED设备上显示的红色稍微饱和。

照片右侧是TCL和海信提供的量子点电视的例子。

由于几家电视机制造商在2016年CES展会上推出了量子点功能电视,包括三星,TCL,海信/夏普,Vizio和飞利浦,量子点的使用取得了巨大飞跃。

然而,奇怪的是, 在2015年展出了一些量子点电视原型的 LG显然决定退出,并将更多资源投入到更昂贵的OLED电视技术中。

另一方面,LG和索尼(截至2017年)是OLED电视的唯一制造商(索尼OLED电视使用LG OLED面板),QD Vision,Nanosys和3M提供的用于色彩增强的Quantum Dot替代品实际上可以实现使LCD能够在未来几十年和未来几十年继续保持市场主导地位。 因此,下次您购买电视机时,请检查它是否具有“色彩智商”,“QLED”,“QD”,“QDT”或设备上或用户指南中的类似标签,你认为电视正在使用量子点技术。

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