Quantum Dots et téléviseurs LCD
Il ne fait aucun doute que, malgré certaines faiblesses, les téléviseurs à écran LCD constituent le type dominant de téléviseurs vendus aux consommateurs en tant que centre de leur expérience de divertissement à domicile. L’acceptation rapide des téléviseurs LCD a nettement accéléré la disparition des téléviseurs à tube cathodique et à rétroprojection et constitue également la principale raison pour laquelle les téléviseurs à plasma ne sont plus parmi nous.
Cependant, beaucoup de gens vantent la télévision OLED, avec ses performances "améliorées" comme le successeur légitime de la technologie LCD. En fait, LG a misé sur cette technologie en produisant et en promouvant activement les téléviseurs OLED.
Cependant, même si les promoteurs aimeraient penser que l’OLED représente une avancée technologique, les téléviseurs LCD peuvent tout de même prendre de la hauteur avec l’incorporation de Quantum Dots.
Qu'est-ce qu'un point quantique?
Aux fins d'application sur les téléviseurs et les écrans vidéo, un Quantum Dot est un nanocristal fabriqué par l'homme, doté de propriétés semi-conductrices, qui peut être utilisé pour améliorer la luminosité et les performances des couleurs affichées sur des images fixes et vidéo sur un écran LCD.
Les points quantiques sont des particules émissives (un peu comme les luminophores d’un téléviseur à plasma), mais dans ce cas, quand ils sont frappés par des photons provenant d’une source de lumière extérieure (dans le cas d’une application de télévision à écran LCD, une lumière DEL bleue), chaque point émet une couleur. d'une bande passante spécifique, qui est déterminée par sa taille.
Les points plus grands émettent une lumière qui est orientée vers le rouge et, à mesure que les points deviennent plus petits, ils émettent une lumière qui est orientée davantage vers le vert. Lorsque les points quantiques de tailles désignées sont regroupés dans une structure (voir page suivante) et qu’ils sont combinés à une source de lumière bleue, ils peuvent émettre de la lumière sur l’ensemble de la bande passante chromatique nécessaire au visionnage de la télévision. Tirant parti des propriétés Quantum Dot, les fabricants de téléviseurs peuvent améliorer les performances de luminosité et de couleur des téléviseurs LCD par rapport aux capacités actuelles.
L'image ci-dessus montre à la fois la structure, un point quantique (à droite), un exemple hypothétique de la relation entre les propriétés d'émission de couleurs des points quantiques et leur taille (à gauche), ainsi que la méthode de fabrication de ces points (ressemble à quelque chose du laboratoire de chimie du Dr Frankenstein).
Comment les points quantiques peuvent être utilisés dans les téléviseurs LCD
Une fois que les points quantiques sont créés, les points de tailles différentes peuvent être placés de manière aléatoire ou de manière organisée par taille dans un boîtier pouvant être placé dans un téléviseur LCD (avec un téléviseur LCD, les points sont généralement de deux tailles, une optimisée pour le vert et le noir). l'autre optimisé pour le rouge).
L'image présentée sur cette page illustre l'utilisation des points quantiques dans un téléviseur LCD, en fonction du type de boîtier utilisé.
- Placé à l'intérieur d'un boîtier (appelé Optique de bord) le long des bords du panneau LCD entre une source lumineuse de bord à DEL bleue et le panneau LCD (pour les téléviseurs à LED / LCD éclairés par le bord).
- Sur une "couche d'amélioration de film" placée entre une source de lumière LED bleue et le panneau LCD (pour les téléviseurs Full Array ou LED / LCD à éclairage direct).
- Sur une puce qui est placée sur des sources de lumière LED bleues sur le bord d'un panneau LCD (pour les téléviseurs à LED / LCD éclairés par le bord).
Dans chaque méthode, une LED bleue envoie une lumière à travers les points quantiques, qui sont ensuite excités de manière à émettre de la lumière rouge et verte (qui est également combinée avec le bleu provenant de la source de lumière LED). La lumière de couleur différente passe ensuite à travers les puces de l'écran LCD, les filtres de couleur et ensuite sur l'écran pour l'affichage des images. La couche émissive Quantum Dot ajoutée permet au téléviseur LCD d'afficher une gamme de couleurs plus saturée et plus étendue que les téléviseurs LCD sans la couche Quantum Dot ajoutée.
Découvrez une démonstration vidéo de l'application Quantum Dot dans un moniteur LCD (Home Theatre Geeks / QD Vision)
L'effet de l'ajout de points quantiques sur les téléviseurs LCD
Ci-dessus, vous trouverez un graphique et un exemple de la façon dont l'ajout de points quantiques aux téléviseurs LCD peut améliorer les performances couleur.
Dans le graphique en haut, vous trouverez une représentation graphique standard illustrant tout le spectre de couleurs visibles. Cependant, les téléviseurs et les technologies vidéo ne peuvent pas afficher la totalité du spectre de couleurs. Par conséquent, les triangles affichés indiquent à quel point les différentes technologies de couleur utilisées dans les dispositifs d'affichage vidéo se rapprochent de cet objectif.
Comme vous pouvez le constater à partir des triangles référencés, les téléviseurs LCD utilisant un éclairage à diodes électroluminescentes à DEL blanches ou à éclairage blanc traditionnel affichent bien moins que la norme de couleur NTSC adoptée en 1953 pour la transmission des couleurs. Toutefois, comme vous le voyez également, lorsque des points quantiques sont ajoutés au mixage, la couleur d’un téléviseur LCD peut s’étendre suffisamment pour répondre aux exigences de la norme de couleur NTSC.
L'effet pratique: les couleurs sont plus saturées et naturelles, comme indiqué dans les comparaisons sous le graphique.
Il est également important de souligner que les points quantiques peuvent également être utilisés pour répondre aux besoins des normes de couleur HD (rec.709) et Ultra HD (rec.2020 / BT.2020), comme indiqué dans l'article. Quantum Dots pour des gammes de couleurs très élevées dans les écrans LCD posté par la Société internationale pour l'optique et la photonique.
LCD vs OLED
Comme mentionné dans mon introduction à cet article, les téléviseurs LCD sont le type le plus couramment utilisé dans les ménages à travers le monde. Toutefois, cela dit, les téléviseurs LCD présentent des inconvénients, notamment la saturation des couleurs et les performances du niveau de noir, en particulier par rapport aux téléviseurs à plasma. L’incorporation de systèmes d’éclairage noir et blanc à DEL a quelque peu aidé, mais cela n’a pas suffi.
En réponse à ces lacunes, l’industrie de la télévision (principalement LG) s’intéresse à la technologie OLED, car les téléviseurs intégrant la technologie OLED peuvent produire à la fois une gamme de couleurs plus étendue et un noir absolu.
Cependant, bien que l'OLED soit considéré comme une meilleure alternative aux LED / LCD, après des années de promesses et de tentatives infructueuses pour atteindre le marché, seuls LG et Samsung sont entrés sur le marché de la télévision avec les téléviseurs OLED à grand écran introduits au CES 2013 en utilisant deux approches légèrement différentes.
LG utilise un système appelé WRGB, une combinaison de sous-pixels OLED émettant de la lumière blanche et de filtres de couleur pour produire des images, tandis que Samsung intègre des sous-pixels OLED émettant de la lumière rouge, verte et bleue.
Les téléviseurs OLED ont vraiment fière allure, mais il y a un problème majeur qui empêche le reste de l'industrie de la télévision de commercialiser des téléviseurs OLED sur le marché à grande échelle et à un coût non négligeable.
En outre, il convient de souligner que Samsung a cessé de produire des téléviseurs OLED grand public en 2015, laissant LG et désormais Sony comme sources uniques de téléviseurs OLED destinés au marché grand public.
Malgré la prétention selon laquelle la structure des téléviseurs LCD est plus compliquée que celle des téléviseurs OLED, le fait est que, jusqu'à présent, leur fabrication a coûté plus chère pour les grands écrans requis pour les téléviseurs. Cela est dû à des défauts apparaissant dans le processus de fabrication, qui empêchent l'utilisation d'un pourcentage élevé d'écrans OLED pour les écrans de grande taille. En conséquence, la plupart des avantages supposés d'OLED (tels que la possibilité d'afficher une gamme de couleurs plus étendue et un niveau de noir plus profond) par rapport aux téléviseurs à LED / LCD sont étouffés.
Tirant parti des problèmes de production d’OLED et de la possibilité d’incorporer Quantum Dots à la conception actuelle des téléviseurs LED / LCD (et très peu de changement nécessaire dans la chaîne d’assemblage), Quantum Dots peut être l’occasion de rapprocher les performances des téléviseurs LED / LCD de ce que les fabricants de télévision espéraient avec OLED - et à un coût bien moindre.
LCD avec points quantiques vs OLED
Sur cette page, vous trouverez un tableau comparant les exigences de luminosité, de couverture des couleurs et de consommation énergétique de deux téléviseurs LED / LCD Sony intégrant Quantum Dots avec les téléviseurs OLED de première génération commercialisés par Samsung et LG.
Sans entrer dans les détails techniques, lorsque vous comparez les quatre ensembles, vous constatez que les deux ensembles de LED / LCD équipés de la fonction Sony Quantum Dot utilisés pour la comparaison couvrent les couleurs et que les ensembles Samsung OLED d’origine sont très proches, tandis que les écrans LG OLED l'ensemble semble en fait sous-performer.
D'autre part, alors que l'ensemble Samsung est capable de produire une luminosité élevée, les ensembles Sony Quantum Dot LED / LCD et LG OLED sont très proches l'un de l'autre.
Cependant, la différence la plus révélatrice réside dans la consommation d'énergie. Comme vous pouvez le constater, les deux téléviseurs OLED consomment plus d'énergie que l'ensemble Sony utilisé dans cette comparaison, d'autant plus que l'ensemble Sony 4K 65 pouces consomme moins d'énergie qu'un téléviseur OLED 55 pouces. Cela signifierait, à moins de progrès techniques dans les générations futures de téléviseurs OLED, qu’un téléviseur OLED de 65 pouces pourrait consommer plus d’énergie que son équivalent de téléviseur LED / LCD doté de points quantiques.
Par ailleurs, il convient également de garder à l'esprit que, même si les téléviseurs à LED / LCD consomment de l'énergie à un niveau plus constant, quelle que soit la luminosité (bien que d'autres fonctions du téléviseur, telles que Smart TV, etc., leur utilisation puisse affecter la consommation d'énergie) , La consommation d’énergie des téléviseurs OLED varie en fonction du niveau de luminosité requis pour produire des images. Ainsi, plus le contenu est brillant, plus la consommation d'énergie est importante - et bien sûr, l'utilisation de Smart TV et d'autres fonctionnalités vont également changer la situation.
Ainsi, comme vous pouvez le constater sur le graphique, les coûts supplémentaires liés à la fabrication et à l'achat d'un téléviseur OLED peuvent ne pas apporter autant d'amélioration que ceux d'un téléviseur LED / LCD équipé de la technologie Quantum Dot.
Quantum Dots - Un présent et un avenir colorés
Il existe trois principaux fournisseurs de technologie Quantum Dot à utiliser dans les téléviseurs, QD Vision (qui fournit la solution optique de bord pour les téléviseurs à LED / LCD éclairés par le bord), Nanosys et 3M (qui offrent l'option de film Quantum Dot (QDEF) - pour une utilisation avec les téléviseurs LED / LCD rétro-éclairés Full Array).
Sur le côté gauche de la photo ci-dessus, le téléviseur le plus à gauche est un téléviseur Samsung 4K LED / LCD, et à droite, en bas, un téléviseur LG 4K OLED. Juste au-dessus du téléviseur LG OLED se trouve un téléviseur 4K LED / LCD Philips équipé de la technologie Quantum Dot. Comme vous pouvez le constater, les rouges apparaissent plus sur le Philips que sur le Samsung et sont légèrement plus saturés que les rouges affichés sur le LG OLED.
Sur le côté droit de la photo, vous trouverez des exemples de téléviseurs équipés de points Quantum de TCL et Hisense.
L'utilisation de Quantum Dots a fait un grand pas en avant puisque plusieurs fabricants de téléviseurs ont présenté leurs téléviseurs dotés de fonctions Quantum Dot au CES 2016, notamment Samsung, TCL, Hisense / Sharp, Vizio et Philips.
Cependant, assez étrangement, LG, qui a présenté certains prototypes de Quantum Dot TV en 2015, a apparemment décidé de reculer et de consacrer davantage de ressources à la technologie plus coûteuse de ses téléviseurs OLED.
D'autre part, LG et Sony (à compter de 2017) étant les seuls fabricants de téléviseurs OLED (les téléviseurs OLED de Sony utilisent les panneaux OLED de LG), l'alternative Quantum Dot pour l'amélioration de la couleur proposée par QD Vision, Nanosys et 3M pourrait en réalité permettre à LCD de continuer à dominer le marché pendant des années et des décennies. Ainsi, la prochaine fois que vous magasinez pour un téléviseur, vérifiez s'il contient le libellé "Color IQ", "QLED" "QD", "QDT" ou une étiquette similaire sur le téléviseur ou dans le guide de l'utilisateur. Vous dites que le téléviseur utilise la technologie Quantum Dot.
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