Cos’è una TV Quantum Dot (aka QLED)?

By | Ottobre 3, 2019
Cos'è una TV Quantum Dot (aka QLED)?

Nonostante alcune carenze, i televisori LCD sono il tipo dominante di TV venduto e acquistato dai consumatori. L’accettazione della TV LCD ha accelerato la scomparsa delle TV CRT e di retroproiezione ed è anche il motivo principale per cui le TV al plasma non sono più con noi.


Negli ultimi anni, la TV OLED, guidata da LG, è stata pubblicizzata da molti, per le sue prestazioni “migliorate”, come successore di LCD. Tuttavia, sebbene rappresenti un passo avanti nella tecnologia TV, i televisori LCD possono ancora fare un passo avanti con l’incorporazione di Quantum Dots (alias QLED).

Quantum Dots e QLED si riferiscono alla stessa tecnologia. QLED è un termine di marketing che Samsung e TCL usano nel marchio dei loro televisori Quantum Dot, che combinano la retroilluminazione a LED con Quantum Dots per il miglioramento del colore.

Che cos’è un punto quantico?

Ai fini dell’applicazione in TV e display video, un Quantum Dot è un nanocristallo artificiale con proprietà a semiconduttore che può essere utilizzato per migliorare la luminosità e le prestazioni del colore visualizzate in immagini fisse e video su uno schermo LCD.

I Quantum Dots sono particelle emissive (un po’ come i fosfori su una TV al plasma), ma, in questo caso, quando vengono colpiti con fotoni da una fonte di luce esterna (nel caso dell’applicazione TV LCD una luce LED blu), ogni punto emette colore di una larghezza di banda specifica, determinata dalla sua dimensione. I punti più grandi emettono una luce inclinata verso il rosso e, man mano che i punti diventano più piccoli, emettono una luce inclinata maggiormente verso il verde.

Quando i punti quantici di dimensioni designate sono raggruppati in una struttura (ne parleremo più avanti nella prossima sezione) e combinati con una sorgente di luce a LED blu, possono emettere luce attraverso l’intera larghezza di banda di colore richiesta per la visione della TV.

Sfruttando le proprietà di Quantum Dot, i produttori di TV possono migliorare le prestazioni di luminosità e colore dei televisori LCD rispetto alle capacità attuali.

Come i punti quantici possono essere utilizzati nei televisori LCD

Una volta creati i Quantum Dots, i punti di dimensioni diverse possono essere posizionati in modo casuale o in modo organizzato in un involucro che può essere posizionato all’interno di una TV LCD (con una TV LCD i punti sono in genere di due dimensioni, uno ottimizzato per Green l’altro ottimizzato per il rosso).

  • Posizionato all’interno di un involucro (definito Edge Optic) lungo i bordi del pannello LCD tra una sorgente luminosa a LED blu e il pannello LCD ( per TV LED / LCD a bordo illuminato ).
  • Su uno “strato di miglioramento del film” posizionato tra una sorgente di luce a LED blu e il pannello LCD (per TV Full Array o LED / LCD a luce diretta).
  • Su un chip posizionato sopra fonti di luce a LED blu lungo il bordo di un pannello LCD (per TV LED / LCD illuminate dal bordo).

In ogni modo, un LED blu invia luce attraverso i Quantum Dots, che vengono poi eccitati in modo da emettere luce rossa e verde (che è anche combinata con il blu proveniente dalla sorgente luminosa a LED).

La diversa luce colorata passa quindi attraverso i chip LCD, i filtri colorati e sullo schermo per la visualizzazione delle immagini. Il livello emissivo Quantum Dot aggiunto consente alla TV LCD di visualizzare una gamma di colori più saturata e più ampia rispetto ai TV LCD senza il livello Quantum Dot aggiunto.

L’effetto dell’aggiunta di punti quantici ai televisori LCD

Le TV e le tecnologie video non possono visualizzare l’intero spettro dei colori. Tenendo presente questo, i triangoli presenti all’interno di quello spettro mostrano quanto le varie tecnologie di colore utilizzate nei dispositivi di visualizzazione video si avvicinino a tale obiettivo.

Come puoi vedere dai triangoli di riferimento, i televisori LCD che utilizzano la tradizionale retroilluminazione a LED bianco o l’illuminazione del bordo mostrano molto meno dello standard di colore NTSC adottato nel 1953 per la trasmissione del colore.

Tuttavia, come vedi anche, quando i punti quantici vengono aggiunti al mix, il colore su una TV LCD ha la capacità di estendersi abbastanza lontano da soddisfare i requisiti standard di colore NTSC.

L’effetto pratico: i colori sono più saturi e naturali. I Quantum Dots possono anche essere utilizzati per soddisfare le esigenze degli standard di colore sia HD ( rec.709 ) che Ultra HD ( rec.2020 / BT.2020 ).

LCD vs OLED

Come menzionato nell’introduzione a questo articolo, i televisori LCD sono il tipo più comune utilizzato dalle famiglie di tutto il mondo.

Tuttavia, i televisori LCD presentano svantaggi nella saturazione del colore e nelle prestazioni del livello del nero, soprattutto se confrontati con i televisori al plasma. L’incorporazione dei sistemi di illuminazione a LED in bianco e nero ha aiutato in qualche modo, ma non è stato abbastanza.

Come risposta a queste carenze, l’industria televisiva (principalmente LG) ha perseguito OLED come soluzione, poiché i televisori che incorporano la tecnologia OLED possono produrre sia una gamma cromatica più ampia che un nero assoluto.

Sebbene l’OLED sia accolto come una migliore alternativa al LED / LCD, dopo anni di promesse e tentativi falliti di raggiungere il mercato, nel 2014 solo LG e Samsung sono entrati nel mercato televisivo con televisori OLED a grande schermo che sono stati introdotti al CES 2013 usando due diversi approcci.

LG utilizza un sistema chiamato WRGB, che è una combinazione di subpixel OLED a emissione di luce bianca e filtri colorati per produrre immagini, mentre Samsung ha incorporato subpixel OLED a emissione di luce rossa, verde e blu.

Samsung ha abbandonato la produzione di TV OLED di consumo nel 2015, lasciando LG e, e Sony, le uniche fonti di TV OLED destinate al mercato consumer statunitense.

I televisori OLED sembrano davvero fantastici, ma c’è un grosso problema che impedisce al resto dell’industria televisiva di portare i televisori OLED nel mercato su larga scala, i costi.

Nonostante l’affermazione che i televisori LCD siano più complicati nella struttura rispetto ai televisori OLED, il fatto reale è che gli OLED sono più costosi da produrre nelle grandi dimensioni dello schermo richieste per i televisori.

Ciò è dovuto a difetti che si presentano nel processo di produzione e che provocano una grande percentuale di schermi OLED rifiutati dall’uso per schermi di grandi dimensioni. Di conseguenza, la maggior parte dei presunti vantaggi di OLED (come la possibilità di visualizzare una gamma cromatica più ampia e un livello di nero più profondo) rispetto ai televisori LED / LCD sono soffocati.

Sfruttando i problemi di produzione di OLED e la capacità di incorporare Quantum Dots nella progettazione TV LED / LCD attualmente eseguita (e pochissime modifiche necessarie nella catena di montaggio), Quantum Dots potrebbe essere il biglietto per avvicinare le prestazioni della TV LED / LCD a quella di ciò che i produttori di TV speravano con OLED – e a costi molto più bassi.

LCD con Quantum Dots vs. OLED

Senza entrare in molti dettagli tecnici, quando si confrontano tutti e quattro i set, si scopre che la copertura cromatica dei due set LED / LCD Sony Quantum Dot utilizzati per il confronto e il set OLED Samsung originale sono molto vicini, mentre LG OLED il set in realtà sembra funzionare male.

D’altra parte, mentre il set Samsung è in grado di produrre un’alta luminosità, entrambi i set Sony Quantum Dot LED / LCD e LG OLED sono molto vicini.

Tuttavia, la differenza più significativa è nel consumo di energia. I televisori OLED consumano più energia di entrambi i set Sony utilizzati in questo confronto, soprattutto se si considera che il set Sony 4K da 65 pollici consuma meno energia di entrambi i televisori OLED da 55 pollici. Ciò significherebbe, salvo eventuali progressi ingegneristici delle generazioni future di TV OLED, che una TV OLED da 65 pollici potrebbe consumare più energia rispetto al suo equivalente televisore LED / LCD abilitato a punti quantici.

Mentre i TV LED / LCD consumano energia a un livello più stabile indipendentemente dall’uscita di luminosità (anche se altre funzioni della TV, come Smart TV, ecc., Quando sono impegnate possono influire sul consumo di energia), il consumo di energia della TV OLED cambia con il livello di luminosità richiesto per produrre immagini. Quindi, più il contenuto è luminoso, più energia viene consumata e, naturalmente, anche il coinvolgimento di Smart TV e altre funzionalità cambierà anche questo.

Quindi, il fattore di costo aggiuntivo sia nella produzione che nell’acquisto di una TV OLED potrebbe non offrire un grande miglioramento rispetto a una TV LED / LCD dotata di Quantum Dot.

Quantum Dots: un presente e un futuro colorati

I principali fornitori della tecnologia Quantum Dot per l’uso in TV sono Nanosys e 3M, che forniscono l’opzione Quantum Dot film (QDEF) per l’uso con TV LED / LCD retroilluminate a matrice completa.

L’uso di Quantum Dots ha fatto un grande balzo in avanti dato che diversi produttori di TV hanno messo in mostra televisori abilitati Quantum Dot in occasione di fiere quali Samsung, TCL, Hisense / Sharp, Vizio e Philips. Di questi, Samsung e Vizio hanno lanciato sul mercato modelli negli Stati Uniti: Samsung marca i loro televisori Quantum Dot come televisori QLED, mentre Vizio usa il termine Quantum.

Stranamente, LG, che ha mostrato alcuni prototipi di Quantum Dot TV nel 2015, apparentemente ha deciso di ritirarsi e di mettere più risorse nella propria tecnologia Nano Cell in TV LCD selezionate e di realizzare TV più costose utilizzando la tecnologia OLED.

Poiché LG e Sony (dal 2019) sono gli unici produttori di televisori OLED (i televisori OLED Sony utilizzano i pannelli OLED LG) per il mercato statunitense, l’alternativa Quantum Dot per il miglioramento del colore offerta da Nanosys e 3M potrebbe consentire a LCD di continuare a dominare il mercato per anni e decenni a venire.

La prossima volta che vai a comprare un televisore, controlla se ha il “Color IQ”, “QLED” “QD”, “QDT”, “Quantum” o un’etichetta simile sul set o nel manuale dell’utente – che dice … la TV utilizza la tecnologia Quantum Dot.

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Author: Fulvio Presi

Mi chiamo Fulvio. Mi piacciono gli smartphone, computer e videogiochi. Scrivo per GuideSmartPhone articoli basati principalmente sulla tecnologia. Spero di esservi stato d'aiuto!

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