Pontos Quânticos e TVs LCD
Não há dúvida de que, apesar de algumas deficiências, as TVs de LCD são o tipo dominante de TV vendido aos consumidores como o centro de sua experiência de entretenimento doméstico. A rápida aceitação da TV LCD definitivamente acelerou o fim das TVs CRT e Rear Projection e é também a principal razão pela qual as TVs de plasma não estão mais conosco.
No entanto, a TV OLED está sendo elogiada por muitos, com seu desempenho "aprimorado" como o legítimo sucessor do LCD. Na verdade, a LG colocou sua aposta nessa tecnologia produzindo e promovendo ativamente TVs OLED.
No entanto, por mais que os proponentes gostem de pensar que o OLED representa um aumento na tecnologia de TV, os televisores de LCD ainda podem aumentar o nível com a incorporação da Quantum Dots.
O que é um ponto quântico?
Para efeitos de aplicação em TVs e monitores de vídeo, o Quantum Dot é um nanocristal artificial com propriedades semicondutoras que pode ser usado para melhorar o brilho e o desempenho de cor exibidos em imagens estáticas e de vídeo em uma tela LCD.
Pontos Quânticos são partículas emissivas (parecidas com fósforos em uma TV de Plasma), mas, neste caso, quando são atingidas por fótons de uma fonte de luz externa (no caso da aplicação de TV LCD, uma luz LED azul), cada ponto emite cor de uma largura de banda específica, que é determinada pelo seu tamanho.
Os pontos maiores emitem uma luz inclinada para o vermelho e, à medida que os pontos diminuem, emitem uma luz mais inclinada para o verde. Quando Pontos Quânticos de tamanhos designados são agrupados em uma estrutura (mais sobre isso na próxima página) e são combinados com uma fonte de luz LED Azul, eles podem emitir luz em toda a largura de banda de cor necessária para a exibição de TV. Aproveitando as propriedades Quantum Dot, os fabricantes de TV podem melhorar o desempenho de brilho e cor das TVs de LCD acima dos recursos atuais.
A imagem acima mostra a estrutura de um ponto quântico (à direita), um exemplo hipotético da relação das propriedades de emissão de cor ponto-quântica de acordo com o tamanho (à esquerda) e o método pelo qual os Pontos Quânticos são realmente fabricados (se parece com algo do laboratório de química do laboratório ou faculdade do Dr. Frankenstein).
Como pontos quânticos podem ser usados em TVs de LCD
Uma vez que os Pontos Quânticos são feitos, os pontos de tamanho diferentes podem ser colocados aleatoriamente ou organizados em uma caixa que pode ser colocada dentro de uma TV LCD (com uma TV LCD, os pontos são tipicamente dois tamanhos, um otimizado para Verde e Verde). o outro otimizado para vermelho).
A imagem mostrada nesta página ilustra como os Pontos Quânticos podem ser usados em uma TV LCD, de acordo com o tipo de caixa usado.
- Colocada dentro de uma caixa (chamada de Edge Optic) ao longo das bordas do painel LCD entre uma fonte de luz de borda LED azul e o painel LCD (para TVs LED / LCD com iluminação de borda).
- Em uma "camada de aprimoramento de filme" colocada entre uma fonte de luz LED azul e o painel LCD (para TVs de matriz completa ou LED com iluminação direta / LCD).
- Em um chip que é colocado sobre fontes de luz LED azuis ao longo da borda de um painel LCD (para TVs LED / LCD com iluminação de borda).
Em cada método, um LED azul envia luz através dos pontos quânticos, que são então excitados para que eles emitem luz vermelha e verde (que também é combinada com o azul vindo da fonte de luz LED). A luz colorida diferente, em seguida, passa através dos chips LCD, filtros de cor e na tela para exibição de imagens. A camada emissiva Dot Quant Dot adicionada permite que a TV LCD exiba uma gama de cores mais saturada e mais ampla do que as TVs LCD sem a camada Quantum Dot adicionada.
Confira uma demonstração em vídeo da aplicação de pontos quânticos em um monitor LCD (Home Theater Geeks / QD Vision)
O efeito de adicionar pontos quânticos para TVs LCD
A imagem acima é tanto um gráfico quanto um exemplo de como a adição de Pontos Quânticos a TVs de LCD pode melhorar o desempenho das cores.
No gráfico no topo, há uma representação gráfica padrão que ilustra o espectro de cores totalmente visível. No entanto, as TVs e as tecnologias de vídeo não podem exibir todo o espectro de cores; portanto, com isso em mente, os triângulos exibidos nesse espectro mostram o quanto as várias tecnologias de cores usadas nos dispositivos de exibição de vídeo se aproximam dessa meta.
Como você pode ver nos triângulos referenciados, as TVs de LCD que usam iluminação LED branca tradicional ou iluminação de borda exibem muito menos do que o padrão de cores NTSC que foi adotado em 1953 para transmissão em cores. No entanto, como você também vê, quando Pontos Quânticos são adicionados à mistura, a cor em uma TV de LCD tem a capacidade de se estender o suficiente para atender aos requisitos padrão de cor NTSC.
O efeito prático: As cores são mais saturadas e naturais, como mostram as comparações abaixo do gráfico.
Também é importante salientar que os Pontos Quânticos também podem ser usados para atender às necessidades dos padrões de cores HD (rec.709) e Ultra HD (rec.2020 / BT.2020), conforme discutido no artigo. Pontos quânticos para gamas de cores ultra-altas em LCDs postado pela Sociedade Internacional de Óptica e Fotônica.
LCD vs OLED
Como mencionado na minha introdução a este artigo, as TVs de LCD são o tipo mais comum usado em residências em todo o mundo. No entanto, o que foi dito, TVs LCD têm desvantagens, que incluem saturação de cor e desempenho de nível de preto, especialmente quando comparado a TVs de plasma. A incorporação de sistemas de iluminação LED de borda preta ajudou um pouco, mas isso não foi suficiente.
Como resposta a essas deficiências, a indústria de TV (principalmente a LG) tem buscado o OLED como solução, já que as TVs que incorporam a tecnologia OLED podem produzir uma gama de cores mais ampla e preto absoluto.
No entanto, embora OLED é saudado como uma alternativa melhor para LED / LCD, após anos de promessas e tentativas fracassadas de chegar ao mercado, em 2014 apenas LG e Samsung entraram no mercado de TV com TVs OLED de tela grande que foram introduzidas na CES 2013 usando dois abordagens ligeiramente diferentes.
A LG utiliza um sistema chamado WRGB, que é uma combinação de subpixels OLED de emissão de luz branca e filtros de cores para produzir imagens, enquanto a Samsung incorpora subpixels OLED verdadeiros em vermelho, verde e azul.
As TVs OLED realmente parecem ótimas, mas há uma questão importante que está impedindo o restante da indústria de TV de levar as TVs OLED ao mercado em larga escala, com custo.
Além disso, deve-se salientar que a Samsung abandonou a produção de TV OLED em 2015, deixando a LG e, agora, a Sony, como as únicas fontes de TVs OLED direcionadas ao mercado consumidor.
Apesar da alegação de que as TVs de LCD são mais complicadas na estrutura do que as TVs OLED, o fato real é que os OLEDs, até agora, têm sido mais caros de fabricar nos tamanhos de tela grandes exigidos pelas TVs. Isso ocorre devido a defeitos que aparecem no processo de fabricação que resultam em uma grande porcentagem de telas OLED a serem rejeitadas para uso em telas grandes. Como resultado, a maioria das supostas vantagens do OLED (como poder exibir uma gama de cores mais ampla e um nível de preto mais profundo) sobre as TVs de LED / LCD são sufocadas.
Aproveitando os problemas de produção do OLED e a capacidade de incorporar o Quantum Dots ao design de TV LED / LCD atualmente executado (e muito pouca mudança necessária na linha de montagem), o Quantum Dots pode ser o ingresso para trazer o desempenho de TV LED / LCD o que os fabricantes de TV esperavam com o OLED - e com um custo muito menor.
LCD com pontos quânticos vs OLED
Nesta página, há uma tabela que compara os requisitos de brilho, cobertura de cor e consumo de energia de duas TVs de LED / LCD da Sony que incorporam o Quantum Dots à primeira geração de TVs OLED lançadas pela Samsung e pela LG.
Sem entrar em muitos detalhes técnicos, quando você compara todos os quatro conjuntos, você encontra a cobertura de cores dos dois conjuntos de LED / LCD da Sony Quantum Dot usados para comparação, e o conjunto original de OLEDs da Samsung são muito próximos, enquanto o LG OLED conjunto realmente parece sub-executar.
Por outro lado, enquanto o conjunto da Samsung é capaz de produzir alto brilho, os dois conjuntos de LED / LCD Quantum Dot da Sony e LG OLED estão muito próximos.
No entanto, a diferença mais marcante está no consumo de energia. Como você pode ver, ambas as TVs OLED consomem mais energia do que o conjunto Sony usado nesta comparação, especialmente quando você considera ainda que o conjunto Sony 4K de 65 polegadas consome menos energia do que a TV OLED de 55 polegadas. Isso significaria, salvo qualquer avanço de engenharia nas futuras gerações de TVs OLED, que uma TV OLED de 65 polegadas consuma mais energia do que seu equivalente a TV LED / LCD dot-dot quantum.
Além disso, outra coisa a ter em mente é que, enquanto as TVs LED / LCD consomem energia em um nível mais estável, independentemente da saída de brilho (embora outros recursos da TV, como Smart TV, etc., possam afetar o consumo de energia) , O consumo de energia da TV OLED muda com o nível de brilho necessário para produzir imagens. Portanto, quanto mais brilhante for o conteúdo, mais energia será consumida - e, é claro, usar a Smart TV e outros recursos também mudará isso também.
Assim, como você pode ver, como mostrado no gráfico, o fator de custo extra na fabricação e compra de uma TV OLED pode não proporcionar uma melhora significativa em relação a uma TV LED / LCD Quantum Dot.
Pontos Quânticos - Um Presente Colorido e Futuro
Existem três provedores principais de Tecnologia Quantum Dot para uso em TVs, QD Vision (que fornece a solução de ponta óptica para TVs LED / LCD iluminadas por borda), e Nanosys e 3M (que fornecem a opção Quantum Dot film (QDEF)) para uso com TVs LED / LCD retroiluminadas Full Array).
No lado esquerdo da foto mostrada acima, a TV na extrema esquerda é uma TV Samsung LED / LCD 4K, e apenas para a direita e a parte inferior é uma TV OLED LG 4K. Logo acima da LG OLED TV está uma TV Philips 4K LED / LCD equipada com a tecnologia Quantum Dot. Como você pode ver, os vermelhos aparecem mais no Philips do que no aparelho da Samsung e são um pouco mais saturados do que os vermelhos exibidos no aparelho LG OLED.
No lado direito da foto, há exemplos de TVs Quantum Dot da TCL e da Hisense.
O uso do Quantum Dots deu um grande salto à frente, já que vários fabricantes de TV exibiram os aparelhos habilitados para Quantum Dot na CES 2016, incluindo Samsung, TCL, Hisense / Sharp, Vizio e Philips.
No entanto, por incrível que pareça, a LG, que exibiu alguns protótipos da Quantum Dot TV em 2015, aparentemente decidiu recuar e colocar mais recursos em sua tecnologia de TV OLED mais cara.
Por outro lado, com LG e Sony (a partir de 2017) sendo os únicos fabricantes de TVs OLED (TVs OLED da Sony usam painéis LG OLED), a alternativa Quantum Dot para aprimoramento de cor oferecida pela QD Vision, Nanosys e 3M, poderia realmente permitir que o LCD continue seu domínio no mercado por anos e décadas. Então, da próxima vez que for comprar uma TV, verifique se ela tem o "QI de cor", "QLED", "QD", "QDT" ou rótulo semelhante no aparelho ou no guia do usuário - que o informará. você que a TV está utilizando a Tecnologia Quantum Dot.
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