科普 | 2024 全新 QD-OLED 技术介绍

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目录

1. QD-OLED 2024

1.1 最先进的技术 ;1.2 图像质量评估

2.生动程度

2.1 高分辨率 ;2.2 感知亮度

3.保真度

3.1 色彩准确度 ;3.2 显色体积 ;3.3 暗部细节

4.适合性

4.1 发热 ;4.2 烧屏 ;4.3 有害蓝光

5.具有历史意义的 QD-OLED

5.1 最佳画质 ;5.2 显示技术的飞跃 ;5.3 适合所有人的新尺寸

1.QD-OLED 2024

1.1 最先进的技术

2024年的产品不仅通过Quantum Enhancer技术将亮度提升至3000尼特(峰值亮度),延长使用寿命,并且还将刷新率提升到了360Hz。同时,通过更先进的Pico Inkjet技术,分辨率也有所提升。

20世纪30年代,CRT电视问世后,21世纪初,LCD出现。以有机发光二极管(OLED)作为光源的OLED电视也随之问世。QD-OLED是三星显示公司采用量子点技术开发的。传统OLED与QD-OLED不同,前者用OLED代替LED光源,通过彩色滤光片(C/F)显示色彩;而QD-OLED则自发地将OLED中的光能转换为色彩。因此,我们可以称QD-OLED为当今最先进的显示技术。

1.2 图像质量评估

显示设备的最终目的是不差分毫地重现原本画面。因此,显示面板技术应当以内容的重现能力作为评判依据。

首先,重现画面中的“生动程度”非常重要。生动程度讲求自然度和真实度。它应该看起来像人眼感知到的画面一样连续、流畅。第二是“保真度”,重现的画面应与内容制作者制作的完全一致。一位名家的画作即使令人叹为观止,如果没有如原画作一般呈现出来也很难令人产生应有的感觉。最后,还应该考虑产品是否“适合”消费者使用。一台显示设备就好比传达世界的窗口。这些窗口不应给现实生活中的使用带来不便。下面,我们将会详细讲解QD-OLED为何在生动程度、保真度和适合性方面都有最出色的表现。

从左至右依次为:
背板、蓝色OLED层、打印量子点层、显示层

2023年,三星 QD-OLED 面板技术所获奖项

2.生动程度

2.1 高分辨率:140ppi(31.5英寸UHD)

根据堆叠结构的不同,目前OLED技术制造高分辨率产品的难度也有所不同。背板(Back plane,缩写BP)是驱动像素的开关,它不会传输光。传统OLED技术采用“底部发光”式结构,其背板会遮挡从发光层中发出并通过彩色滤光片的光。

背板(BP)是驱动像素的开关

每个像素的开关占据一定的面积。当为了高分辨率而减小每个子像素的尺寸时,阻挡光的区域面积相对地变得更大,从而导致亮度降低。对比之下,QD-OLED的“顶发光式”结构没有遮挡光的区域,因此即使像素尺寸减小,也不会受到BP的影响。

Pico Inkjet技术支持下的QD-OLED 31.5英寸UHD能提供最佳性能,这得益于自发光显示设备的快速响应时间和量子点的丰富色彩表达,而在传统OLED中色彩表达具有局限性。游戏玩家现在可以享受到更高分辨率下更加生动的游戏画面。此外我们预计,QD-OLED技术不仅会被游戏玩家所积极采纳,还将会应用到其他领域,如内容制作与设计等,这些领域亟待拥有规格参数更优越的高分辨率监视器提供支持。

QD-OLED已为OLED显示设备家族新添了全球首条140ppi 240Hz 的产品线。该技术受到许多品牌的合作邀请,自2024年的戴尔开始,并将继续扩展至其他品牌。我们将继续努力提升分辨率,旨在未来2-3年内将分辨率更优秀的产品推向市场。

2.2 感知亮度:XCR(感知颜色范围)

当我们在日常生活中谈论亮度多少时,我们经常互换使用“亮度”(Luminance)和“明度”(Brightness)这两个术语。“亮度”是用仪器测量光源发出的光的强度的值,单位为nit(尼特)。“亮度”一词被用来表示显示设备的明亮度性能,因为它为人们所熟知,且易于与CRT进行比较。它主要被用作显示设备的代表参数之一。 “明度”是指光线照射到人眼的视杆细胞和视锥细胞时人的感觉。由于明度通常是一种主观评价,很难像亮度一样测量(量化),但它代表了人实际感受到的明暗程度。

如下图所示,即使是在明度相同的屏幕上,人们会感觉更高饱和的色彩更加明亮、生动。现有的研究结果表明,在相同亮度条件下,饱和度更高的色彩看起来更清晰、更明亮。基于此,三星显示提出了感知颜色范围(XCR,eXperienced Color Range)的概念,而国际半导体设备材料协会(SEMI)经过与显示设备行业、制造商及相关学术界和组织机构进行的长期讨论,将这一测量方法确定为国际标准。

相同亮度 不同明度

XCR量化了感知亮度,并且,考虑到色彩与亮度之间的影响,XCR规定了一种方法来计算人眼实际感受到的光度水平。因此,即使是在相同的亮度下,XCR更高意味着用户感受会更加明亮。

通过使用三星显示的XCR测量方法评估出来的结果表明,亮度为400尼特的65英寸电视的XCR相当于QD-OLED的258尼特和传统OLED的223尼特,即QD-OLED大约会使人感觉要更亮20%。换句话说,即使是在相同的亮度下,如果你看的是QD-OLED的屏幕,你会感觉其图像更亮,更生动。正如下图所示,生动的色彩让你感觉更明亮。

【相同亮度下,体感亮度不同导致色彩差异】

3.保真度

3.1 色彩准确度

由于QD-OLED仅用三原色光(R,G,B)重现图像,因此白色光的最高亮度和R,G,B峰值亮度的总和是一样的。换句话说,在任何亮度下,色彩在QD-OLED上都能准确显示。

对比之下,传统OLED采用白色子像素来补偿不足的亮度,因此随着亮度提高,白色光的比例也会增加,色彩表现就会不准确或有限。由于白色的影响,就会出现“欠饱和”的状态,即纯色的饱和度降低,看起来像被漂白了。因此,高亮度下传统OLED显示的色彩就不是纯RGB,而是欠饱和的RGB。

QD-OLED的色彩准确度已经得到了引领世界色彩标准的彩通的认证。三星成为全球首个完成彩通认证的面板制造商(2023年6月)。 这表明QD-OLED能准确地显示彩通开发的彩通配色系统(PMS)中的2100多种色彩,以及彩通肤色中的110多种色彩,再一次证明QD-OLED在色彩准确度方面是全球最好的显示技术。

3.2 显色体积

过去,显示设备行业用“色域”一词来表示色彩表现能力,即在亮度固定的情况下所能表现的色彩区域的覆盖范围。当时,业内主流是标准动态范围(SDR)图像,因此仅有二维色域对于显示设备的表现就已经足够。然而最近,各类内容不断发展,在各种亮度水平下都要显示逼真的图像,而这里使用的代表性技术就是高动态范围(HDR)。现在,应用HDR技术的内容数量不断增加,并且未来这一趋势必将会持续下去。 因此,显示设备也需要更优秀的性能,在广泛的亮度水平范围内都呈现准确色彩,而表示出在HDR要求下的显示设备的色彩表现性能,仅仅靠色域可能有局限性。

为了克服这一问题,我们通过给二维定义的色域添加一个亮度水平,采用了一种在三维空间中展现色彩重现能力的方式,即“显色体积”。正如下图所示,在二维色域中,色彩仅表现为单色,但从三维显色体积视角来看,单色也许可以分成不同的色彩。

因此,在不久的将来,显色体积将会成为判定显示设备是否能准确显示逼真的HDR图像性能的主要参数之一。

如上所述,当亮度增加时,传统OLED会出现“欠饱和”现象,而QD-OLED只用R,G,B显示色彩和亮度,所以其色彩准确性不会因亮度而发生改变。正如许多专家和消费者反馈所述,事实证明,QD-OLED在高亮条件下的色彩表现力十分出色。最终,在3D显色体积中反映出的亮度变化,要比2D色域中呈现的差异更大。以BT. 2020作为参考标准,QD-OLED的色域覆盖范围为90%,传统OLED约为76%。而在色彩容积方面,QD-OLED可以达到126%的色彩容积,传统OLED为78%,可以看出二者差异巨大,QD-OLED拥有更丰富的色彩表现力。

3.3 暗部细节

当子像素仅使用三原色光时,亮度与给定信号的显示步骤相同,因此可以准确地表达创作者的意图。然而,在使用白色子像素的W-RGB结构中,仅在低灰度区域(即暗部),亮度才不会受白色子像素影响而以RGB来表现。但当达到特定亮度时,白色子像素会开始启动,以补充亮度的不足,因此产生色彩或亮度的条件变得不连续,屏幕看起来就可能不自然。特别是人眼对暗部比对亮部更敏感,所以这种现象在低灰度区域中很容易识别。

正如下图中的传统OLED的实际屏幕,当白色子像素在明暗区域临界处开始发亮时,亮度变化表现得不太正常,与创作者的意图正相悖。有时这种渐变不连贯会以色带形式出现。之前的传统OLED通过抖动来降低亮度水平,但2023的新产品部分用户反馈意见认为,为了增加亮度而添加透镜状层后色带会再次出现。

【传统 OLED 中,由于渐变不连续产生的色带】

4. 适合性

4.1 发热

自发光显示技术在打开或关闭每个像素的过程中会产生负载,因此当屏幕的一部分显示图像明亮部分时,发热会集中起来。提高OLED这种光源的效率,可以用较少负载产生相同的亮度,这是降低发热风险的最理想方式。然而,如果发光效率比较低,则需要更高的负载才能产生相同的亮度,并且发热的可能性也会增加。

根据Samsung Display的测量,目前市面上的两款OLED表面温度如下:QD-OLED保持在55摄氏度以下,而传统OLED则超过70摄氏度,甚至超过80摄氏度。

如果平均图像电平(APL,即白色区域面积占整个屏幕的比例)较高,那就意味着白色区域占整个屏幕的比例较大,那么传统OLED就能在白色子像素的帮助下减少每个像素的负载。但如果色彩饱和度较高,或必须在没有白色子像素帮助的情况下提高色彩亮度,那么负载就会增加,温度也会随之升高。正如下文将谈到的,这种发热现象预计会导致烧屏或图像残留,这是OLED显示设备的主要问题之一。

4.2 烧屏

烧屏问题是OLED显示器最受关注的问题之一。这是因为使用有机物作为光源的OLED显示器存在易受热影响的固有风险。

自OLED显示技术发布以来,烧屏风险一直持续存在。显示设备制造商也在努力减少烧屏的发生。他们采用了各种方法,如限制显示设备的最高亮度,或使用白色子像素。为了减少每个像素的负载,QD-OLED已经使用该技术,通过实时测量2022年产品的每个像素的负载,找到最佳条件。QD-OLED不仅改善了屏幕的烧屏现象,还通过在2023年应用的IntelliSense2.0,改善了屏幕的均匀度。使用Hyperefficient Blue OLED有助于最大限度地减少烧屏现象并提高亮度。

Rtings以评估消费级电子产品而闻名,目前它正在对市面上的许多可用设备进行烧屏测试,其中就包括OLED显示设备。Rtings通过检测SDR条件下显示屏亮度随时间而产生的变化,以及是否存在明显的烧屏现象来评估特定产品。由于烧屏评估耗时较长,目前仍在进行中。

下图是Rtings目前为止(2023年10月)发布的传统OLED和QD-OLED的评估结果。在1200小时之前,两种产品与初始状态都没有产生太大差异,但在2400小时后可以看到出现变化。从目前的结果来看,我们很难评定QD-OLED存在较大的亮度变化,但传统OLED的亮度降低了约14%。加上QD-OLED已经评估的3600小时的结果,传统OLED的评估将在不久的将来得到更准确的结果,但仅在2400小时的评估结果中就表明,传统OLED与QD-OLED不同,甚至在第二代和第三代中也能看到一些变化。

换句话说,就传统OLED而言,在相同的APL下与现有产品相比,在Rtings的评估结果中可见,使用微透镜层来额外增强亮度的产品出现了亮度降低。据此可推测,额外的层及其亮度增强技术可能是导致烧屏风险出现的因素之一。

4.3 有害蓝光

QD-OLED产品已获得全球认证公司SGS的Eye Care认证,以及眼健康组织EyeSafe的EyeSafe2.0认证,证明其有助于保护消费者视力。

通过SGS认证可以看出,相比LCD,有害蓝光在QD-OLED的整体平均屏幕中的比例降低了约40%至50%。在2022年升级为最新方法的EyeSafe 2.0认证中,QD-OLED获得了与SPF类似意义的40以上的RPF,以显示其护眼程度。这得益于QD-OLED的特性,它能从技术上优化并应用于每个RGB子像素。

5.具有历史意义的QD-OLED

5.1 最佳画质

如前所述,QD-OLED这种显示技术的原理是:位于显示设备前方的量子点从蓝色OLED层中接收能量,使每个单独的子像素发光,这样就可以早于预期地生产出离轴观看视角绝佳且高分辨率的产品。最重要的是,QD-OLED像素由R,G,B子像素组成,没有白色子像素,因此在过去的两年中,QD-OLED已经被许多显示领域的专家和使用过QD-OLED产品的消费者评价为是在各种媒介中都能展现最佳画质的显示技术。即使传统的OLED技术去除白色子像素,并将结构改为RGB结构,也无法准确预测是否能够保持当前的亮度,但可以预见的是,这需要新的投资,如时间和资金。由此可见,传统OLED和QD-OLED的区别非常明显,而二者的画质也必然有较大差异。

有人说这只不过是同样的OLED显示设备搭配自发光式背光。但QD-OLED使用的是量子点材料,并且产生色彩的机制截然不同。这与传统OLED绝对是一种不同的技术,可以说是以最佳画质准确重现画面的最优秀的显示技术。

5.2 显示技术的飞跃

除了拥有现存的OLED技术中卓越的HDR表现力和快速的响应时间之外,QD-OLED还凭借量子点的准确、广色域的色彩表现,展现出更清晰生动的画质,这是其他显示技术无法望其项背的。这是可以向消费者传达内容制作者想要表达的效果的显示设备。因此,至少体验过一次QD-OLED的人都会认为它是画质水平最佳的显示设备。正如使用过LCD的客户没有回头使用CRT设备一样,体验过QD-OLED的客户也不会再想使用其他技术。

正如从CRT到LCD的巨大飞跃一样,QD-OLED也将通过呈现未来显示设备的新画质标准实现一大跨越。在2022年1月,您见证了QD-OLED的问世,而现在,您正在共享QD-OLED在显示设备历史上留下的具有里程碑意义的一刻。

5.3 适合所有人的新尺寸

QD-OLED监视器的新尺寸

34/49+27/31.5英寸


尊正QD-OLED XMP监视器系列——31.5英寸 4K HDR监视器XMP310超前首发!

XMP310是一款31.5英寸 UHD 分辨率的HDR/SDR主控级监视器,采用与我们荣获 HPA 奖的 55英寸XMP550 相同的行业领先 QD-OLED 面板技术。XMP310具备1000nits的峰值亮度,1,500,000:1的对比度和超宽色域,可同时满足最严苛的 SDR 和 HDR 监看需求。

另外两款 QD-OLED 监视器大尺寸之选 —— XMP550、XMP650。

XMP550、XMP650 是基于创新型的 QD-OLED 面板打造的大尺寸 UHD 分辨率的 HDR 和 SDR 参考级主控监视器,其具备 2000nits 的峰值亮度,4,000,000:1 的对比度,以及我们监视器产品线迄今为止最广的色域。

XMP550 一经发布,很快就获得了 Cinegear2023 技术大奖、好莱坞专业协会 HPA 卓越工程奖;值得注意的是,这是中国品牌首次获得 HPA 的认可。XMP550 符合杜比视界主控级监视器的要求,终结了在较小的参考级 HDR 监视器和较大的非参考级客户监视器之间的选择困难症。XMP550 具备真正的参考级性能和专业连接性,且其外形尺寸可以让调色师和客户在同时监看方面做到了最佳的平衡。


出处:Samsung Display

编译:Katja | 盖雅翻译小组

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