Puntos cuánticos y televisores LCD
No hay duda de que, a pesar de algunas deficiencias, los televisores LCD son el tipo de televisión dominante que se vende a los consumidores como el centro de su experiencia de entretenimiento en el hogar. La rápida aceptación de los televisores LCD definitivamente aceleró la desaparición de los televisores CRT y de retroproyección, y también es la razón principal por la que los televisores de plasma ya no están con nosotros.
Sin embargo, OLED TV está siendo promocionado por muchos, con su rendimiento "mejorado" como el sucesor legítimo de LCD. De hecho, LG ha apostado por esta tecnología mediante la producción y promoción activa de televisores OLED.
Sin embargo, por mucho que a los proponentes les guste pensar que OLED representa un paso adelante en la tecnología de TV, los televisores LCD todavía pueden mejorar su nivel con la incorporación de Quantum Dots.
¿Qué es un punto cuántico?
A los efectos de la aplicación en televisores y pantallas de video, un Quantum Dot es un nanocristal artificial con propiedades de semiconductor que se puede usar para mejorar el brillo y el rendimiento del color que se muestra en imágenes fijas y de video en una pantalla LCD.
Los puntos cuánticos son partículas emisivas (algo así como los fósforos en un televisor de plasma), pero, en este caso, cuando se ven afectados con fotones de una fuente de luz externa (en el caso de una aplicación de TV LCD con una luz LED azul), cada punto emite color de un ancho de banda específico, que está determinado por su tamaño.
Los puntos más grandes emiten luz que está sesgada hacia el rojo y, a medida que los puntos se hacen más pequeños, emiten una luz que está más inclinada hacia el verde. Cuando los puntos cuánticos de los tamaños designados se agrupan en una estructura (más sobre esto en la página siguiente) y se combinan con una fuente de luz LED azul, pueden emitir luz a través de todo el ancho de banda de color requerido para ver la televisión. Aprovechando las propiedades de Quantum Dot, los fabricantes de televisores pueden mejorar el brillo y el rendimiento del color de los televisores LCD por encima de las capacidades actuales.
La imagen de arriba muestra tanto la estructura como el punto cuántico (a la derecha), un ejemplo hipotético, la relación de las propiedades de emisión del color del Punto cuántico según el tamaño (a la izquierda) y el método por el cual los puntos cuánticos se fabrican realmente (parece algo fuera del laboratorio del Dr. Frankenstein o el laboratorio de química de la universidad).
Cómo se pueden usar los puntos cuánticos en televisores LCD
Una vez que se hacen los puntos cuánticos, los puntos de diferentes tamaños se pueden colocar al azar o de una manera organizada por tamaños en una carcasa que se puede colocar dentro de un televisor LCD (con un televisor LCD, los puntos son generalmente dos tamaños, uno optimizado para verde y el otro optimizado para rojo).
La imagen que se muestra en esta página ilustra cómo se pueden usar los puntos cuánticos en un televisor LCD, según el tipo de carcasa utilizada.
- Colocado dentro de una carcasa (conocida como Óptica de borde) a lo largo de los bordes del panel LCD entre una fuente de luz de borde LED azul y el panel LCD (para televisores LED / LCD de borde iluminado).
- En una "capa de mejora de película" colocada entre una fuente de luz LED azul y el panel LCD (para televisores LED / LCD de matriz completa o de iluminación directa).
- En un chip que se coloca sobre fuentes de luz LED azul a lo largo del borde de un panel LCD (para televisores LED / LCD de borde iluminado).
En cada método, un LED azul envía luz a través de los puntos cuánticos, que luego se excitan para que emitan luz roja y verde (que también se combina con el azul proveniente de la fuente de luz LED). La luz de diferente color luego pasa a través de los chips de LCD, filtros de color y en la pantalla para la visualización de la imagen. La capa emisiva Quantum Dot agregada permite que el televisor LCD muestre una gama de colores más saturada y más amplia que los televisores LCD sin la capa agregada de Quantum Dot.
Vea una demostración en video de la aplicación Quantum Dot en un monitor LCD (Home Theater Geeks / QD Vision)
El efecto de agregar puntos cuánticos a los televisores LCD
A continuación se muestra un gráfico y un ejemplo de cómo agregar puntos cuánticos a los televisores LCD puede mejorar el rendimiento del color.
En la tabla en la parte superior hay una representación gráfica estándar que ilustra el espectro de color visible completo. Sin embargo, los televisores y las tecnologías de video no pueden mostrar todo el espectro de colores, por lo que, teniendo esto en cuenta, los triángulos que se muestran dentro de ese espectro muestran cuán cerca de las diversas tecnologías de color utilizadas en los dispositivos de visualización de video se acercan a ese objetivo.
Como se puede ver en los triángulos a los que se hace referencia, los televisores LCD con luz de fondo o iluminación de LED blanca tradicional muestran mucho menos que el estándar de color NTSC que se adoptó en 1953 para la transmisión de color. Sin embargo, como también puede ver, cuando se agregan puntos cuánticos a la mezcla, el color en un televisor LCD tiene la capacidad de extenderse lo suficiente como para cumplir con los requisitos del estándar de color NTSC.
El efecto práctico: los colores son más saturados y naturales, como se muestra en las comparaciones debajo del gráfico.
También es importante señalar que los puntos cuánticos también pueden usarse para satisfacer las necesidades de los estándares de color HD (rec.709) y Ultra HD (rec.2020 / BT.2020), como se explica en el artículo Puntos cuánticos para una gama de colores ultraalta en pantallas LCD Publicado por la Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica.
LCD vs OLED
Como mencioné en mi introducción a este artículo, los televisores LCD son el tipo más común utilizado en los hogares en todo el mundo. Sin embargo, dicho esto, los televisores LCD tienen inconvenientes, que incluyen la saturación de color y el rendimiento de nivel de negro, especialmente cuando se comparan con los televisores de plasma. La incorporación de los sistemas de iluminación LED en negro y borde ha ayudado un poco, pero eso no ha sido suficiente.
Como respuesta a estas deficiencias, la industria de la televisión (principalmente LG) ha estado buscando OLED como la solución, ya que los televisores que incorporan la tecnología OLED pueden producir una gama de colores más amplia y un negro absoluto.
Sin embargo, aunque OLED es aclamada como una mejor alternativa a LED / LCD, después de años de promesas y intentos fallidos de llegar al mercado, en 2014 solo LG y Samsung ingresaron al mercado de televisores con televisores OLED de pantalla grande que se presentaron en CES 2013 utilizando dos enfoques ligeramente diferentes.
LG utiliza un sistema denominado WRGB, que es una combinación de subpíxeles OLED emisores de luz blanca y filtros de color para producir imágenes, mientras que Samsung incorpora subpíxeles OLED emisores de luz roja, verde y azul.
Los televisores OLED realmente se ven muy bien, pero hay un problema importante que impide que el resto de la industria de televisores lleve los televisores OLED al mercado a gran escala.
Además, debe señalarse que Samsung abandonó la producción de televisores OLED de consumo en 2015, dejando a LG y, ahora, a Sony, como las únicas fuentes de televisores OLED dirigidos al mercado de consumo.
A pesar de la afirmación de que los televisores LCD son más complicados en su estructura que los televisores OLED, el hecho real es que los OLED han sido, hasta el momento, más caros de fabricar en los tamaños de pantalla grande requeridos para los televisores. Esto se debe a los defectos que aparecen en el proceso de fabricación que dan como resultado que un gran porcentaje de pantallas OLED sean rechazadas por el uso de tamaños de pantalla grandes. Como resultado, la mayoría de las supuestas ventajas de OLED (como la posibilidad de mostrar una gama de colores más amplia y un nivel de negro más profundo) sobre los televisores LED / LCD están sofocados.
Aprovechando los problemas de producción de OLED y la capacidad de incorporar Quantum Dots en el diseño de TV LED / LCD ejecutado actualmente (y muy pocos cambios necesarios en la línea de ensamblaje), Quantum Dots puede ser el boleto para acercar el rendimiento de TV LED / LCD al de lo que los fabricantes de televisores esperaban con OLED, ya un costo mucho menor.
LCD con Quantum Dots vs OLED
En esta página se muestra una tabla que compara el brillo, la cobertura de color y los requisitos de consumo de energía de dos televisores LED / LCD de Sony que incorporan Quantum Dots con los televisores OLED de primera generación lanzados por Samsung y LG.
Sin entrar en una gran cantidad de detalles técnicos, cuando compara los cuatro conjuntos, encuentra esa cobertura de color que los dos conjuntos de LED / LCD equipados con Quantum Dot de Sony utilizados para la comparación, y el conjunto OLED de Samsung original está muy cerca, mientras que el OLED de LG el conjunto en realidad parece tener bajo rendimiento.
Por otro lado, mientras que el conjunto Samsung es capaz de una salida de alto brillo, tanto el LED / LCD de Quantum Dot de Sony como el LG OLED de LG están muy cerca.
Sin embargo, la diferencia más reveladora está en el consumo de energía. Como puede ver, ambos televisores OLED consumen más energía que cualquiera de los conjuntos de Sony utilizados en esta comparación, especialmente si considera que el conjunto de 65 pulgadas de Sony 4K consume menos energía que cualquiera de los televisores OLED de 55 pulgadas. Esto significaría, a menos que los avances de ingeniería en las generaciones futuras de televisores OLED, que un televisor OLED de 65 pulgadas pueda consumir más energía que su equivalente de televisor LED / LCD con puntos cuánticos.
Además, otra cosa que se debe tener en cuenta es que, si bien los televisores LED / LCD consumen energía a un nivel más constante, independientemente de la salida de brillo (aunque otras características del televisor, como Smart TV, etc., cuando están activadas pueden afectar el consumo de energía) El consumo de energía del televisor OLED cambia con el nivel de brillo requerido para producir imágenes. Por lo tanto, cuanto más brillante sea el contenido, más energía se consume y, por supuesto, el uso de Smart TV y otras características también cambiarán esto también.
Por lo tanto, como puede ver, como se muestra en la tabla, el factor de costo adicional tanto en la fabricación como en la compra de un televisor OLED puede no brindar una gran mejora con respecto a un televisor LED / LCD equipado con Quantum Dot.
Puntos cuánticos: un presente y un futuro coloridos
Hay tres proveedores principales de tecnología Quantum Dot para uso en televisores, QD Vision (que proporciona la solución de borde para televisores LED / LCD de borde iluminado), y Nanosys y 3M (que brindan la opción de película Quantum Dot (QDEF) - para uso con televisores de LED / LCD retroiluminados Full Array).
En el lado izquierdo de la foto que se muestra arriba, el televisor en el extremo izquierdo es un Samsung 4K LED / LCD TV, y justo a la derecha y en la parte inferior hay un LG 4K OLED TV. Justo encima del televisor LG OLED hay un televisor Philips LED / LCD 4K equipado con tecnología Quantum Dot. Como puede ver, los rojos aparecen más en Philips que en el equipo Samsung y están un poco más saturados que los rojos que se muestran en el equipo LG OLED.
En el lado derecho de la foto hay ejemplos de televisores equipados con Quantum Dot de TCL e Hisense.
El uso de Quantum Dots ha dado un gran salto hacia adelante, ya que varios fabricantes de televisores mostraron televisores con Quantum Dot en el CES de 2016, incluidos Samsung, TCL, Hisense / Sharp, Vizio y Philips.
Sin embargo, curiosamente, LG, que mostró algunos prototipos de Quantum Dot TV en 2015, aparentemente ha decidido retroceder y poner más recursos en su tecnología de TV OLED más costosa.
Por otro lado, siendo LG y Sony (a partir de 2017) los únicos fabricantes de televisores OLED (los televisores OLED de Sony usan paneles OLED de LG), la alternativa Quantum Dot para la mejora del color ofrecida por QD Vision, Nanosys y 3M podría permitir que la pantalla LCD continúe su dominio en el mercado durante años y décadas por venir. Entonces, la próxima vez que vaya a comprar un televisor, verifique si tiene el "IQ de color", "QLED" "QD", "QDT" o una etiqueta similar en el equipo, o en la guía del usuario. Usted que la televisión está utilizando la tecnología Quantum Dot.
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