Warum Ihre nächste TV mit Quantenpunkte gefüllt werden könnte (und sollte)

Es ist kein Geheimnis, dass OLED-Fernseher die beste HDTV-Bildqualität auf dem Markt heute produzieren. Es ist auch kein Geheimnis, dass OLED-Sets lächerlich, obszön teuer im Vergleich zu herkömmlichen LEDs sind. Aber was passiert, wenn eine Möglichkeit gäbe, OLED-Qualität Bilder zu einem Bruchteil ihrer aktuellen Preis zu produzieren? Oh ist hey, da.

Sie heißen Quantenpunkte: Nano-Maßstab-Kristalle, die Licht absorbieren und es wieder bei verschiedenen, sehr spezifische Wellenlänge emittieren. Im Grunde tun sie was die Kohlenwasserstoff-Halbleiter in Fahrgast-/OLED-aber ohne die Phantasie organische Chemie. Sie könnte sind der Schlüssel zu Plasma-Qualität Farbsättigung, die nie vergeht, heller Paneele mit stärkerem Kontrast und größeren Farbräumen erstellen – alles für nicht viel mehr als heute ist LCD-Geräte.

Wie funktioniert Ihr LCD-TV und wie könnte es besser funktionieren

Es ist schon eine Woche von verrückten neuen TVs Dank CES, also schauen wir uns einige Grundlagen über die herkömmliche Technik. Normale LED-LCD-(bezeichnet als "LCD-Geräte" von hier an heraus) sind eigentlich ziemlich einfach Geräte, bestehend aus drei Grundkomponenten: weißen Gegenlicht, die Pixel (jeweils gliedert sich in drei farbigen Subpixel: rot, grün und blau), und die LCD-Shutter (die wirkt wie eine kleine Reihe von Jalousien, öffnen und schließen über die einzelnen Subpixel erstelle ich verschiedene Farbtöne). Die Hintergrundbeleuchtung strahlt Licht durch jedes Pixel auf dem Bildschirm, um einen farbigen Punkt erzeugen – alle zusammen, diese farbigen Punkten erzeugen das Bild, Sie sehen – und die Farbe von diesem Punkt hängt von der Position des LCD-Shutter.

Das heißt, schließt sich der LCD-Verschluss über rote und grüne Subpixel eines Pixels, kommt das Licht blau; Wenn der LCD-Verschluss nur über das grüne Subpixel schließt, kommt das Licht lila (die Kombination von blauem und rotem Licht); Wenn der Verschluss über alle drei geschlossen wird, erzeugt es schwarz; Wenn es vollständig geöffnet bleibt, bekommt man weißes Licht. So können moderne HDTV durch die Vermischung der Lichtmenge und Kombination von exponierten Sub-Pixel, Millionen und Abermillionen von verschiedenen Schattierungen der Farbe, wie Sonys neue superdünne 4 k-TV produzieren.

Der Prozess ist jedoch keineswegs ideal. Zum einen ist es sehr energieintensiv. Die Hintergrundbeleuchtung schaltet sich eigentlich nie aus, es ist einfach durch den LCD-Auslöser blockiert. Darüber hinaus erfordert die Hintergrundbeleuchtung eine ganze Tragkonstruktion, es auf der Rückseite des Bildschirms anzubringen, was die TV-Gewicht, Dicke und Produktion Kosten erhöht. OLEDs brauchen nicht diese Gegenlicht oder die zugehörige Support-Struktur, weshalb sie sind nur wenige Millimeter dick und können ein Bogensieb bieten. Aber am wichtigsten ist, ist die "weiße" Hintergrundbeleuchtung nicht tatsächlich ein weißes Licht; Es ist eine blaue Diode beschichtet mit gelben Phosphor, einen eher schmuddeligen Lichtquelle zu produzieren. Und wenn die Farbtemperatur der die Hintergrundbeleuchtung ausgeschaltet ist, das betrifft die Farbgenauigkeit des Bildes auf dem Bildschirm.

Was ist also ein Quantenpunkt und wie funktioniert es?

Quantum Dots (QD) Adresse der Farbe Temperaturproblem indem man effektiv eine bessere Gegenlicht, der Rest der LCD-Display-System unberührt. QD-Technologie wurde zuerst in der Mitte der 1990er Jahre als eine neue Form von Infrarot-imaging-Geräte. Es war nicht bis die frühen 2000er Jahre, die TV-Hersteller auf die Idee mit der Technologie in ihre Displays erwärmt.

Links: Leuchtende Fläschchen zeigen, dass Farbe mit QD Größe variiert. Rechts: Tetrapod Quantenpunkte von Elektronen-Mikroskop. (PRNewsFoto/Quantum Materials Corporation)

Quantenpunkte sind eigentlich ganz faszinierend Bits des Maschinenbaus. Jeder Punkt ist ein Halbleiter-Nanocrystal aus Cadmium metallisches gemacht und die Farbe, die es produziert ist völlig abhängig von der bestimmten Größe des Kristalls – wie Sie im Bild oben sehen können – anstatt seine chemische Zusammensetzung. Wirklich cool ist, dass da die Farbe produziert durch die physikalischen Eigenschaften des Kristalls bestimmt wird, die Farbe nie und nimmer variieren. Diese 4,2 nm Quantenpunkte im Bild oben werden die exakt gleichen Rotton Morgen und produzieren 20 Jahre ab morgen weil es keine weiße Lichtquelle Tönung ist — die Quantenpunkte produzieren nur die Wellenlänge von rotem Licht aktiviert.

Für einen TV-Bildschirm Quantenpunkte entstehen viel wie OLED-Blätter sind – das heißt, sie sind eingeklemmt zwischen zwei Schichten aus organischen Halbleitermaterialien. Spannung auf der einen Seite des Sandwich bewegen Elektronen füllen ihre jeweiligen Löcher innerhalb der Quantum-Dot-Schicht und dabei Photonen zu erzeugen.

Auf der Komponentenebene Display-Panels mit Quantum-Dot-Technologie sind eine Reihe von Rohren (Hg.: Yisssssss!). Die Lichtquelle erzeugt eine unbeschichtete blaue LED die Reisen durch ein kurzes Rohr mit beiden roten und grünen Quantenpunkte gefüllt. Wie das Licht die Punkte aktiviert, sie fluoreszieren, Erstellen von rot und grünes Licht, die kombiniert mit dem blauen Licht Quelle und reines, weißes Licht erzeugt. Dieses weiße Licht wirkt dann als Standard Hintergrundbeleuchtung für den Rest der LCD-Anzeige festlegen, wie wir oben besprochen.

Warten Sie, also alle diese ist über die Farbe von meinem TV wieder Licht?

Ja, ziemlich viel. Aber das ist nicht nur ein paar billige Spielerei wie 3D. QD-Technologie bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen LCD-Rückleuchten und OLED-Bildschirme sowie.

Erste, QD-beleuchtete Bildschirme sind viel energieeffizienter als herkömmliche Rücken leuchtet, weil sie wie OLEDs arbeiten. Das heißt, gibt es keine immer im Gegenlicht, QD-lit Pixel nur einschaltet, wenn es wirklich benötigt wird. Das spart bis zu 30 Prozent weniger als 50 Prozent der Energie benötigt, um eine ähnlich große LCD-Bildschirm zu beleuchten, wobei 50 bis 100 Mal heller und Ausbau zur Verfügung Farb-Gamut (die theoretische Gesamtzahl der Farben, die ein Bildschirm erzeugen kann). Das ist auf Augenhöhe mit aktuellen OLED-Technologie.

QD hält auch ein paar Vorteile gegenüber OLED, insbesondere im Hinblick auf Herstellung. Da QD auf anorganischen Kristallstrukturen anstatt organischen Kohlenwasserstoff-Ketten basiert, gibt es kaum eine Chance der einzelnen QD erniedrigende im Laufe der Zeit. Sie sind auch weit weniger anfällig gegen Feuchtigkeit und Oxidation als OLED-Komponenten. Was mehr ist, da Cadmium metallisches löslich in wässrigen und nichtwässrigen Lösungen, es kann leicht gedruckt werden auf eine Vielzahl von Polymerwerkstoffen – darunter hauchdünne flexible Bildschirme, leuchtende Wand- und Deckenverkleidungen (dh, anstatt mit einer Glühbirne, Ihre gesamte Decke darf man Tag Leuchten umlegen des Schalters) und emissiven Displays (wobei der Bildschirm ist eine eigene Gegenlicht). Und da es nur eine einzelne Komponente eines bestehenden Display Systems, keine völlig neue Mittel zur Herstellung von Pixel ist, QD-Technologie integriert werden kann-Panels für weit weniger als was OLED-Blätter Kosten um zu machen.

Aber noch ist es nur ein Frickin' Gegenlicht, nicht wahr? Wie viel besser ein Bild kann es möglicherweise zu produzieren, nur durch die Farbtemperatur der Lichtquelle bereinigen? Stellt sich heraus, es macht einen großen Unterschied – genauso wie OLED, ohne den astronomischen Preis.

Lead-Bild: Frank L Junior