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尽管存在一些缺陷,液晶电视依然是消费者家庭娱乐体验中心的主要电视类型。人们对液晶电视的快速接受也加快了CRT和背投电视的消亡,同时也是等离子电视逐渐淡出大众视线的主要原因。


随着技术的发展,OLED电视开始被许多人吹捧,认为其“增强”的性能是LCD电视的完美替代方案。事实上,LG已经通过生产和积极推广OLED电视来押注这项技术。


尽管支持者可能会认为OLED代表了电视技术的升级,但是通过接入量子点技术,液晶电视仍然可以占据一席之地。


一、什么是量子点?


量子点是指具有半导体特性的人造纳米晶体,可以用于增强LCD屏幕上静止和视频图像中显示的亮度和色彩性能。


量子点通过发射粒子(类似等离子体电视上的磷光体)实现图像显示。当它们被来自外部光源的光子撞击时,每个量子点会发射具有特定带宽的颜色(由量子点尺寸决定)。


尺寸较大的量子点发射偏向红色的光,随着量子点尺寸变小,它们发出的光线偏向绿色。当指定尺寸的量子点在一个结构中组合在一起并与蓝色LED光源组合时,它们可以发出电视观看所需的整个色彩带宽。利用量子点的特性,电视厂商可以提高液晶电视的亮度和色彩表现,从而超出目前的性能。



                                       (图片来源:QD Vision)


上图显示了量子点的结构(右侧),根据量子点尺寸(左侧)观测的量子点色彩发射特性关系的虚构例子,以及实际制造量子点的方法。


二、液晶电视如何使用量子点技术



(图片来源:QD Vision


一旦量子点制成,不同大小的点可以随机或以大小有序的方式置于LCD电视机中(主要针对绿色和红色优化)。该图说明了量子点在液晶电视的不同应用。


(一)沿着蓝色LED边缘光源和LCD面板(用于侧光式LED /液晶电视)之间的LCD面板边缘,放置在外壳(称为边缘光学器件)的内部。


(二)位于蓝色LED光源和LCD面板(用于全阵列或直接发光LED /液晶电视)之间的“薄膜增强层”上。


(三)沿着LCD面板(用于侧光式LED /液晶电视)边缘放置在蓝色LED光源上的芯片上。


在每种方法中,蓝色LED通过量子点发光,然后通过激发发射出红色和绿色光(也可与来自LED光源的蓝色光融合)。然后,不同颜色的光线依次通过LCD芯片、滤色器,最终在屏幕上成像。相比没有添加层的液晶电视,添加了量子点发射层的液晶电视能显示更饱和、更宽的色域。


三、向液晶电视添加量子点的效果



(图片来源:QD Vision


上图是向液晶电视添加量子点之后颜色性能改善的图示。


靠上的图表是一个标准图形表示,显示了完整的可见色谱。然而,电视和视频技术无法显示整个色谱。


从参考三角区域可以看出,使用传统白色LED背光或边缘照明的液晶电视远远低于1953年采用的彩色传输的NTSC色域标准。然而,正如你所看到的,当量子点(在这种情况下,通过QD Vision的Color IQ系统)被添加到这一组合中时,液晶电视上的颜色就具有了足够的扩展能力以满足NTSC色域标准要求。


实际效果:颜色更饱和也更自然,从上面靠下图可以看出对比效果。


同时,量子点也可以用来满足HD (rec.709)和Ultra HD (rec.2020 / BT.2020)色彩标准的需求。


四、LCD vs OLED



(图片来源:QD Vision


正如上文所述,液晶电视是世界各地家庭中最普遍的电视类型。不过话虽如此,液晶电视确实有缺点,其中包括色彩饱和度以及黑色级别的性能,尤其是与等离子电视相比时差距明显。LED黑色和边缘照明系统的接入虽然有所帮助,但这还不够。


为了应对这些缺点,电视行业(主要是LG)一直在追求OLED技术作为解决方案,因为采用OLED技术的电视可以产生更宽的色域和纯黑色。


然而,OLED作为LED / LCD更好的替代品的想法并没有取得多大进展。经过了多年的尝试很多企业都没能成功进入市场,到2014年,也只有LG和三星于2013年通过使用两种略微不同的方法使得大屏幕OLED电视进入市场。


LG利用了被称为WRGB的系统,这种系统利用了白光OLED子像素和滤色器的组合以产生图像;而三星则结合了真正的红色、绿色和蓝色OLED子像素。


虽然LG和三星推出的OLED电视看起来很棒,但是成本依然是阻止电视行业其他企业将OLED电视推入市场的主要原因。


此外,必须指出的是,截至2015年,三星已经淘汰了消费者OLED电视(至少在现在);剩下LG成为消费市场OLED电视的唯一供应商。


尽管液晶电视在结构上比OLED电视更为复杂,但实际上,迄今为止,在制造电视机所需的大屏幕尺寸方面,OLED要贵得多。这是由于在制造过程中出现的缺陷导致大部分OLED屏幕无法用于大尺寸屏幕。因此,大多数OLED对于LED /液晶电视的优势(例如能够显示更宽的色域和更深的黑色级别)被抹杀。


利用OLED的生产问题和将量子点纳入目前执行的LED / LCD电视设计(在装配线上所需的变化很少)的能力,量子点可能成为使得LED / LCD电视性能更接近电视制造商对OLED所期望的性能的砝码。


五、量子点LCD vs OLED



(图片来源:QD Vision


上图显示了索尼量子点电视与三星和LG推出的第一代OLED电视亮度、颜色范围和功耗要求的对比。


无需通过更多技术细节就能看出,通过比较这四个图,就会发现,配备了LED /液晶显示器的两个索尼量子点(QD Vision)设备,与三星OLED参数非常接近,而LG OLED设备实际上表现不佳。


另一方面,虽然三星设备可以实现高亮度输出,但是索尼QD Vision LED / LCD和LG OLED设备都非常接近。


然而,最明显的区别在于功耗。可以看到,OLED电视消耗的功率要比在此图中所示索尼设备的消耗功率大,尤其是65英寸的Sony 4K设备比55英寸的OLED电视消耗的功率更少。这意味着,除了未来几代OLED电视实现技术进展之外,65英寸OLED电视可能比其QD Vision LED /液晶同类电视消耗更多的电力。


另外需要注意的是,虽然LED /液晶电视无论亮度输出如何,都能在更稳定的水平上消耗电力(尽管电视在接入其他功能,如智能电视等时可能会影响其功耗),OLED电视功耗随着产生图像所需的亮度水平而变化。所以,显示内容亮度越高,消耗的功率就越大;当然,引入智能电视和其他功能也会对功耗有影响。


因此,如图所示,生产和购买OLED电视的额外成本因素可能不会超过量子点阵LED /液晶电视的技术改进所带来的改观。


六、量子点 – 现状和未来趋势



                                     (图片来源:QD Vision


用于电视的量子点技术有三个主要提供商,QD Vision(为边缘LED /液晶电视提供边缘光学解决方案),Nanosys和3M(提供用于全阵列背光LED /液晶电视的QDEF选项)。


采用了QD Vision技术的电视机贴有Color IQ标志。


如上图所示,最左边的电视是三星4K LED /液晶电视,右侧底部是LG 4K OLED电视,位于LG OLED电视机上方的是配有QD Vision量子点技术的飞利浦4K LED /液晶电视。


上图的右侧是配有QD Vision的TCL和海信电视机。


由于包括三星、TCL、海信/夏普、Vizio和飞利浦在内的电视制造商在2016 CES上展示了量子点电视,量子点的使用已经实现了较大飞跃。


然而,奇怪的是,在2015年展示了某些量子点电视原型之后,LG毅然决定退出该行业,并将更多的资源投入到更昂贵的OLED电视技术中。


另一方面,截至2017年,LG和索尼(索尼OLED电视使用了LG OLED面板)是唯一两家OLED电视制造商,QD Vision、Nanosys以及3M提供的用于色彩增强的量子点替代品实际上可以使LCD能够持续保持市场统治地位,未来几十年也会是如此。


那么,在下次购买电视时,检查一下该设备或者用户指南中是否出现了“Color IQ”或者类似的标签,这样就能知道这款电视使用的是否是量子点技术了。


小结:


根据相关数据显示,中国市场量子点电视年增长率预计将达到100%,将从2016年的60万台增长到2017年的120万台;同时全球范围量子点电视数量也将翻番,预计将从300万台增长到600万台。在此市场背景下,量子点电视势必将成为未来电视主流显示技术,未来前景广阔!

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