การใช้จุดควอนตัมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแอลซีดีทีวี

ค้นหาสิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับ Quantum Dots (aka QLED)

จุดควอนตัมและทีวีแอลซีดี

ไม่ต้องสงสัยเลยว่า แม้จะมีข้อบกพร่องบางประการ แต่ แอลซีดีทีวี เป็นทีวีที่ขายให้กับผู้บริโภคเป็นหลักซึ่งเป็นศูนย์กลางความบันเทิงภายในบ้านของพวกเขา การยอมรับอย่างรวดเร็วของแอลซีดีทีวีช่วยเร่งการตายของ CRT และ Rear Projection TV และเป็นเหตุผลหลักที่ทำให้ พลาสมาทีวีไม่อยู่กับเราอีกต่อไป

อย่างไรก็ตาม OLED TV กำลังได้รับการยกย่องจากหลาย ๆ คนด้วยประสิทธิภาพที่ "เพิ่มขึ้น" ในฐานะผู้สืบทอดที่ถูกต้องของแอลซีดี อันที่จริงแล้วแอลจีได้วางเดิมพันกับเทคโนโลยีนี้ด้วยการผลิตและสนับสนุนทีวี OLED อย่างจริงจัง

อย่างไรก็ตามผู้เสนออาจต้องการคิดว่า OLED แสดงถึงเทคโนโลยีทีวีที่ก้าวล้ำทีวีแอลซีดียังคงสามารถใช้งานได้กับ Quantum Dots

จุดควอนตัมคืออะไร?

เพื่อจุดประสงค์ในการนำไปประยุกต์ใช้ในทีวีและจอแสดงผล Quantum Dot เป็น nanocrystal ที่มนุษย์สร้างขึ้นด้วยคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถใช้เพื่อเพิ่มความสว่างและประสิทธิภาพสีที่แสดงในภาพนิ่งและภาพวิดีโอบนหน้าจอ LCD

จุดควอนตัมเป็นอนุภาคที่เปล่งประกาย (เหมือนกับ phosphors บนพลาสมาทีวี) แต่ในกรณีนี้เมื่อโดนโฟตอนจากแหล่งกำเนิดแสงภายนอก (ในกรณีแอ็พพลิเคชั่น LCD TV เป็นไฟ LED สีฟ้า) แต่ละจุดจะส่งเสียง ของแบนด์วิธที่เฉพาะเจาะจงซึ่งกำหนดโดยขนาด

จุดใหญ่เปล่งแสงที่เอียงไปทางสีแดงและเมื่อจุดมีขนาดเล็กลงพวกเขาจะปล่อยแสงที่เบี่ยงเบนไปทางสีเขียวมากขึ้น เมื่อควอนตัมจุดที่กำหนดขนาดถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกันในโครงสร้าง (เพิ่มเติมในหน้านี้) และรวมกับแหล่งกำเนิดแสงสีฟ้า LED พวกเขาสามารถเปล่งแสงทั่วทั้งแบนด์วิดท์สีทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการดูทีวี การใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติ Quantum Dot ผู้ผลิตทีวีสามารถเพิ่มความสว่างและประสิทธิภาพสีของแอลซีดีทีวีเหนือขีดความสามารถปัจจุบันได้

ภาพด้านบนแสดงโครงสร้างทั้งสองแบบเป็นจุดควอนตัม (ทางด้านขวา) ตัวอย่างสมมุติฐานความสัมพันธ์ของสมบัติการปลดปล่อยสี Quantum Dot ตามขนาด (ด้านซ้าย) และวิธีการที่ Quantum Dots เป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตได้จริง ออกจากห้องทดลองของ Dr Frankenstein หรือห้องปฏิบัติการเคมีของวิทยาลัย)

จุดควอนตัมสามารถใช้ในทีวีแอลซีดีได้อย่างไร

เมื่อจุดควอนตัมถูกสร้างขึ้นแล้วจุดที่ต่างกันสามารถวางได้ทั้งแบบสุ่มหรือแบบขนาดที่กำหนดไว้ในปลอกที่วางอยู่ภายใน LCD TV (โดยทั่วไปแล้วแอลซีดีทีวีจะมีขนาด 2 ขนาดเหมาะสำหรับสีเขียวและสีเขียว อื่น ๆ เหมาะสำหรับสีแดง)

ภาพที่แสดงในหน้านี้แสดงให้เห็นว่า Quantum Dots สามารถใช้ใน LCD TV ได้ตามชนิดของตัวเครื่องที่ใช้

• วางไว้ด้านในของปลอกหุ้ม (เรียกว่า Edge Optic) พร้อมขอบจอ LCD ระหว่างแหล่งกำเนิดแสงขอบ LED สีฟ้าและแผง LCD ( สำหรับ LED / LCD TV ที่มีแสงจ้า )
• บน "เลเยอร์เสริมฟิล์ม" ที่วางไว้ระหว่างแหล่งกำเนิดแสง LED สีฟ้าและแผงจอภาพ LCD (สำหรับ LED / LCD TV แบบ Full Array หรือ Direct-Lit)
• บนชิพที่วางอยู่เหนือแหล่งกำเนิดแสง LED สีฟ้าตามแนวขอบของแผง LCD (สำหรับ LED / LCD TV ที่มีแสงจ้า)

ในแต่ละวิธีไฟ LED สีน้ำเงินจะส่งแสงผ่านจุดควอนตัมซึ่งตื่นเต้นแล้วจึงปล่อยแสงสีแดงและเขียว (ซึ่งรวมเข้ากับสีฟ้าที่มาจากแหล่งกำเนิดแสง LED) แสงสีที่ต่างกันจะผ่านชิพ LCD ตัวกรองสีและบนหน้าจอเพื่อแสดงภาพ ชั้น Quantum Dot ที่เพิ่มขึ้นช่วยให้ LCD TV สามารถแสดง ช่วงสีที่ อิ่มตัวและกว้างกว่าแอลซีดีทีวีได้โดยไม่ต้องเพิ่มชั้น Quantum Dot

ตรวจสอบการสาธิตวิดีโอในแอพพลิเคชัน Dot Quantum ในหน้าจอ LCD (Home Theater Geeks / QD Vision)

ผลของการเพิ่มจุดควอนตัมลงในแอลซีดีทีวี

ข้างบนเป็นทั้งแผนภูมิและตัวอย่างการเพิ่มจุดควอนตัมลงในทีวีแอลซีดีสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของสีได้

ในแผนภูมิที่ด้านบนเป็นภาพกราฟิกมาตรฐานที่แสดงสเปกตรัมสีที่มองเห็นได้เต็มรูปแบบ อย่างไรก็ตามทีวีและเทคโนโลยีวิดีโอไม่สามารถแสดงสเปกตรัมสีทั้งหมดได้ดังนั้นด้วยเหตุนี้รูปสามเหลี่ยมที่แสดงในสเปกตรัมนั้นจะแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีสีต่างๆที่ใช้ในอุปกรณ์แสดงภาพวิดีโอใกล้เคียงกับเป้าหมายนั้นอย่างไร

ตามที่เห็นจากรูปสามเหลี่ยมที่อ้างอิงแอลซีดีทีวีที่ใช้ไฟ LED สีขาวด้านหลังแบบดั้งเดิมหรือแสงขอบน้อยกว่า มาตรฐานสี NTSC ที่ใช้ในการส่งผ่านสีในปี 1953 อย่างไรก็ตามในขณะที่คุณยังเห็นเมื่อมีการเพิ่มจุดควอนตัมลงไปในการผสมสีบน LCD TV จะมีความสามารถในการขยายออกไปไกลพอที่จะตอบสนองข้อกำหนดมาตรฐานสี NTSC ได้

ผลในทางปฏิบัติ: สีอิ่มตัวและเป็นธรรมชาติมากขึ้นตามที่แสดงในการเปรียบเทียบด้านล่างกราฟ

สิ่งสำคัญคือต้องชี้ให้เห็นว่า Quantum Dots สามารถใช้เพื่อตอบสนองความต้องการของทั้งสี HD (rec.709) และ Ultra HD (rec.2020 / BT.2020) ตามที่กล่าวไว้ในบทความ Quantum Dots For Ultra - Gamitudes สีสูงในจอแอลซีดีที่ โพสต์โดยสมาคมระหว่างประเทศสำหรับ Optics และ Photonics

LCD vs OLED

ดังที่ได้กล่าวไว้ในบทนำของบทความนี้ทีวีแอลซีดีเป็นประเภทที่ใช้บ่อยที่สุดในครัวเรือนทั่วโลก อย่างไรก็ตามที่กล่าวว่าแอลซีดีทีวีมีข้อบกพร่องซึ่งรวมถึงความอิ่มตัวของสีและประสิทธิภาพระดับสีดำโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเปรียบเทียบกับทีวีพลาสม่า การรวมตัวกันของ ระบบ LED-black-and-edge lighting ได้ช่วยบ้าง แต่ก็ยังไม่เพียงพอ

เพื่อตอบสนองข้อบกพร่องเหล่านี้อุตสาหกรรมทีวี (ส่วนใหญ่เป็น LG) ได้ติดตาม OLED เป็นโซลูชันเนื่องจากทีวีที่ใช้เทคโนโลยี OLED สามารถผลิตได้ทั้งช่วงสีกว้างและสีดำแบบสัมบูรณ์

อย่างไรก็ตามแม้ว่า OLED จะได้รับการยกย่องว่าเป็นทางเลือกที่ดีกว่า LED / LCD หลังจากปีสัญญาและความล้มเหลวในการเข้าถึงตลาดในปี 2014 เฉพาะ LG และ Samsung เท่านั้นที่เข้าสู่ตลาดทีวีด้วย OLED TV ขนาดใหญ่ที่เปิดตัวในงาน CES 2013 โดยใช้สองผลิตภัณฑ์ วิธีการที่แตกต่างกันเล็กน้อย

LG ใช้ระบบนี้เรียกว่า WRGB ซึ่งเป็นชุดภาพขนาดเล็กและตัวกรองสี OLED ที่ใช้แสงสีขาวเพื่อสร้างภาพในขณะที่ Samsung นำเอาพิกเซล OLED ที่เป็นสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินออกเป็นสีแดง

ทีวี OLED ดูดีมาก แต่มีปัญหาสำคัญอย่างหนึ่งที่ทำให้อุตสาหกรรมโทรทัศน์ในระบบอื่น ๆ ไม่ต้องนำ OLED TV มาสู่ตลาดในราคาที่สูง

นอกจากนี้ยังต้องชี้ให้เห็นว่าซัมซุงลดลงจากการผลิตรายการโทรทัศน์ OLED ของผู้บริโภคในปีพ. ศ. 2558 ซึ่งทำให้แอลจีและโซนี่กลายเป็นแหล่งเดียวของทีวี OLED ที่มุ่งเน้นตลาดผู้บริโภค

แม้จะอ้างว่าแอลซีดีทีวีมีโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่าทีวี OLED ความจริงก็คือ OLED มีราคาแพงกว่าที่จะผลิตในขนาดหน้าจอขนาดใหญ่ที่จำเป็นสำหรับทีวี เนื่องจากข้อบกพร่องที่แสดงในกระบวนการผลิตทำให้หน้าจอ OLED จำนวนมากถูกปฏิเสธจากการใช้งานสำหรับหน้าจอขนาดใหญ่ ดังนั้นผลประโยชน์ส่วนใหญ่ของ OLED (เช่นความสามารถในการแสดงโทนสีที่กว้างขึ้นและระดับสีดำลึกกว่า) ผ่าน LED / LCD TV จึงถูกทำให้สะดุด

ใช้ประโยชน์จากปัญหาการผลิตของ OLED และความสามารถในการผสมผสาน Quantum Dots เข้ากับการออกแบบ LED / LCD TV ที่ดำเนินการอยู่ในปัจจุบัน (และมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสายการประกอบ) จุดควอนตัมอาจเป็นสัญญาณที่ทำให้ประสิทธิภาพของ LED / LCD TV ใกล้เคียงกับ สิ่งที่ผู้ผลิตทีวีกำลังหวังด้วย OLED - และมีต้นทุนที่ต่ำกว่ามาก

จอแอลซีดีที่มีจุดควอนตัม vs OLED

แสดงในหน้านี้เป็นแผนภูมิเปรียบเทียบความสว่างความครอบคลุมสีและความต้องการในการใช้พลังงานของ Sony LED / LCD TV สองเครื่องที่รวม Quantum Dots กับทีวี OLED รุ่นแรกที่ซัมซุงและแอลจีเปิดตัว

โดยไม่ต้องใส่รายละเอียดทางเทคนิคมากนักเมื่อเปรียบเทียบชุดอุปกรณ์ทั้งหมด 4 ชุดคุณจะพบว่าชุดสี LED / LCD ของ Sony Quantum Dot สองชุดใช้สำหรับเปรียบเทียบและชุด Samsung OLED เดิมมีความใกล้เคียงมากในขณะที่ LG OLED ชุดจริงปรากฏภายใต้การดำเนินการ

ในทางกลับกันในขณะที่ชุด Samsung มีความสามารถในการรับแสงความสว่างสูงได้ทั้งสองรุ่นนี้มีความใกล้เคียงกันมาก

อย่างไรก็ตามความแตกต่างที่บอกมากที่สุดคือการใช้พลังงาน อย่างที่คุณเห็นทั้งทีวี OLED ใช้พลังงานมากกว่าชุด Sony ที่ใช้ในการเปรียบเทียบนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณพิจารณาอีกครั้งว่าชุดโซ ลิด Sony ขนาด 4 นิ้ว 65 นิ้วใช้พลังงานน้อยกว่าทีวี OLED ขนาด 55 นิ้ว ซึ่งหมายความว่าถ้าหาก OLED TV รุ่น OLED ในอนาคตมี OLED TV รุ่น OLED ขนาด 65 นิ้วอาจใช้พลังงานมากขึ้นกว่าที่เทียบเท่า LED / LCD TV ที่ใช้จุดควอนตัม

นอกจากนี้สิ่งอื่นที่ควรทราบก็คือในขณะที่ LED / LCD TV ใช้พลังงานที่ระดับคงที่มากขึ้นโดยไม่คำนึงถึงเอาต์พุตความสว่าง (แม้ว่าจะมีคุณสมบัติอื่น ๆ บนทีวีเช่น Smart TV ฯลฯ ... เมื่อทำงานอาจส่งผลต่อการใช้พลังงาน) การบริโภคพลังงาน OLED TV จะเปลี่ยนไปตามระดับความสว่างที่ต้องการในการผลิตภาพ ดังนั้นเนื้อหาที่สว่างยิ่งขึ้นพลังงานที่บริโภคมากขึ้นและแน่นอนการมีส่วนร่วมกับ Smart TV และคุณลักษณะอื่น ๆ ก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วยเช่นกัน

ดังนั้นตามที่เห็นในแผนภูมิปัจจัยต้นทุนเพิ่มเติมทั้งในด้านการผลิตและการซื้อทีวี OLED อาจไม่ได้ส่งผลให้มีการปรับปรุงมากกว่า LED / LCD TV ที่ใช้ Quantum Dot

จุดควอนตัม - มีสีสันในปัจจุบันและอนาคต

มีสามผู้ให้บริการหลักของ Quantum Dot Technology สำหรับใช้ในทีวี QD Vision (ซึ่งให้บริการโซลูชั่นแบบ edge-optic สำหรับ LED / LCD TV ที่มีแสงจ้า) และ Nanosys และ 3M (ซึ่งมีตัวเลือก Quantum Dot film (QDEF) สำหรับใช้กับ LED / แอลซีดีทีวีแบบย้อนแสงแบบ Full Array)

ด้านซ้ายของภาพที่แสดงด้านบนทีวีด้านซ้ายสุดคือ Samsung 4K LED / LCD TV และด้านขวาและด้านล่างเป็น LG 4K OLED TV อยู่เหนือ LG OLED TV คือ Philips 4K LED / LCD TV พร้อมเทคโนโลยี Quantum Dot อย่างที่คุณเห็นสีแดงจะหลุดออกจากฟิลิปส์มากกว่าชุดซัมซุงและอิ่มตัวเล็กน้อยกว่าสีแดงที่แสดงบนชุด LG OLED

ด้านขวาของภาพเป็นตัวอย่างของทีวีที่ได้รับการติดตั้ง Quantum Dot จาก TCL และ Hisense

การใช้จุดควอนตัมได้ก้าวกระโดดไปข้างหน้าเนื่องจากผู้ผลิตทีวีหลายรายได้เปิดตัวทีวีที่ใช้เทคโนโลยี Quantum Dot ในงาน CES ในปี 2016 ซึ่ง ได้แก่ Samsung, TCL, Hisense / Sharp, Vizio และ Philips

อย่างไรก็ตาม LG ซึ่งมีต้นแบบทีวี Quantum Dot บางรุ่นในปีพ. ศ. 2515 ได้ตัดสินใจที่จะปิดตัวลงและนำทรัพยากรมากขึ้นไปใช้เทคโนโลยีทีวี OLED ที่มีราคาแพงกว่าของพวกเขา

ในขณะที่แอลจีและโซนี่ (ในปีพ. ศ. 2560) เป็นผู้ผลิตเพียงทีวี OLED (ทีวี Sony OLED ใช้แผง LG OLED) ทางเลือก Quantum Dot สำหรับการเพิ่มสีที่นำเสนอโดย QD Vision, Nanosys และ 3M อาจเป็นจริงได้ ช่วยให้แอลซีดีสามารถทำตลาดต่อไปได้เรื่อยมาหลายปีและหลายทศวรรษ ดังนั้นในครั้งต่อไปที่คุณไปซื้อทีวีตรวจดูว่ามี "Color IQ", "QLED" "QD", "QDT" หรือฉลากที่คล้ายกันในชุดหรือในคู่มือผู้ใช้ - ซึ่งจะบอก คุณว่าทีวีกำลังใช้ Quantum Dot Technology

จุดควอนตัมและ HDR: Better Together: การรวม HDR และจุดควอนตัม (QD Vision)

จุดควอนตัมในจอแสดงผลบนอุปกรณ์เคลื่อนที่: Apple Retina (Tech Radar)