Op IFA bleek nogmaals dat Samsung voluit gaat voor quantum dots. De Koreaanse gigant gelooft zelfs dat het met deze technologie een televisie kan maken die beter is dan OLED. Exacte details wou het nog niet prijsgeven, maar het algemene idee kunnen we wel al toelichten.

Quantum dots? Wat zijn dat ook al weer?

Quantum dots zijn piepkleine kristallen, en met piepklein bedoelen we nanoschaal. Een kristal kan ergens tussen 2 nm en 6 nm groot zijn. Ter vergelijking een menselijk haar is ongeveer 10 µm dik, dat is 10.000 nm! Die kristallen hebben bovendien een zeer bijzondere eigenschap: ze converteren invallend licht naar een andere zeer precieze en intense kleur. Welke kleur je als resultaat krijgt, hangt af van de grootte van de quantum dot, en die kan precies gecontroleerd worden. De kleinste dots genereren blauw licht, de grootste rood licht.

Quantum dots in actie:

,

Dat heeft alles te maken met hoe een televisie werkt. Een moderne led-lcd-tv genereert ‘wit licht’ met behulp van blauwe leds die voorzien zijn van een gele fosfor. Het spectrum van dat witte licht, met andere woorden de grafiek die toont welke kleuren in welke intensiteit aanwezig zijn in dat witte licht, bevat een sterke blauwe piek, en een zwakkere gele piek. Dat is duidelijk te zien op de figuur onderaan.

Met dat wit licht en een lcd-paneel zouden we enkel zwart-wit beelden kunnen maken. En dus is elke pixel (1.920 x 1.080 stuks voor Full HD, en 3.840 x 2.160 stuks voor Ultra HD), onderverdeeld in drie subpixels die elk een kleurfilter dragen: rood, groen en blauw. Met die combinatie kunnen we dan kleurbeelden maken.  De volledige opbouw van een traditioneel lcd-scherm zie je hieronder.

Maar, het woord zegt het zelf, een filter haalt kleuren weg. Het typische effect van dat kleurfilter op het spectrum zie je in de onderstaande figuur.

Het grijze deel is energie die verloren gaat in het filter. Blauw blijft sterk aanwezig, omdat het blauw spectrum een sterke piekvorm heeft. Rood en groen zijn echter veel zwakker, en de piek is veel breder. Die kleuren zijn dus minder puur. Met dergelijke basiskleuren kan je niet het bredere kleurbereik halen dat we eisen voor High Dynamic Range beelden.

Quantum dots kunnen daar aan helpen. In de huidige quantum dot-tv’s is de achtergrondverlichting vervangen door blauwe leds met daarvoor een folie met de juiste quantum dots. Een voorbeeld van de opbouw zie je hieronder.

Zo een achtergrondverlichting genereert wit licht waarvan het spectrum eigenlijk drie heel duidelijke pieken heeft. Wanneer je dit wit licht door dezelfde filters jaagt, gaat er minder energie verloren, en zijn de resulterende basiskleuren nog steeds sterke en smalle pieken. En dus erg pure, felle kleuren. Zo slagen quantum dot tv’s er in om hoge helderheden en een breed kleurbereik te halen.

,

Zelfs in onze huidige quantum dot-tv’s blijven de problemen van een lcd-tv nog steeds aanwezig. Het lcd-paneel kan niet alle aankomend licht blokkeren, waardoor de zwartweergave niet perfect is. Soms is dat ook zichtbaar als licht-lekkage aan de randen van het scherm, of als halo-effecten rond de segmenten van de achtergrondverlichting. Het lcd-paneel en kleurfilter hebben ook een negatieve impact op de kijkhoek.

Volgens Digital trends denkt Samsung echter over een heel nieuwe aanpak die een deel van die problemen zou oplossen. Samsung kon ons geen details kwijt, die zouden mogelijk op CES bekend gemaakt worden.

De nieuwe aanpak zou het kleurfilter volledig weghalen en vervangen door een laag gegroepeerde quantum dots. De achtergrondverlichting zou dan bestaan uit blauwe leds. Het lcd-paneel bepaalt nog steeds welke subpixel er al dan niet licht moet geven, maar als het blauwe licht van de achtergrondverlichting de quantum dot-laag bereikt, dan genereert die zelf perfect rood, groen of blauw licht.

Het resultaat is een scherm waarbij de pixels zelf licht geven, gedeeltelijk te vergelijken met OLED. Dat zou er alvast voor zorgen dat je een veel betere kijkhoek hebt.  Een tweede voordeel is dat het scherm nog energie-efficiënter is, en nog puurdere kleuren kan halen.

Omdat het licht van de achtergrondverlichting niet wit, maar blauw is zou dat volgens Samsung ook het lek-effect en halo-effect verminderen. Blauw licht is immers veel minder intens en het zou de zwartwaarde minder verwateren.

De claims van Samsung zijn sterk: het beweert erg dicht bij de zwartwaarde van OLED te komen, met zeer heldere witwaardes, en uitzonderlijke kleuren. Het productieproces moet wel nog op punt gezet worden. Eens dat het geval is zouden de tv’s relatief goedkoop zijn, in elk geval minder duur dan OLED-tv’s.

Wanneer ze er zijn? Daarop kregen we al helemaal geen antwoord, het is wachten op CES voor meer nieuws.