هر آنچه در مورد فناوری کوانتوم دات تلویزیون باید بدانید - کنفرانس هکا

نقاط کوانتومی چیست؟

نقاط کوانتومی (QDs) بلورهای نانومقیاس ساخته دست بشر هستند که خواص نوری و الکترونیکی منحصر به فردی از خود نشان می دهند. از جمله مجذوب کننده ترین ویژگی های این نقاط نانومقیاس می توان به امکان انتقال الکترون و انتشار نور با رنگ های مختلف هنگام قرار گرفتن در معرض نور UV اشاره کرد. جالب است بدانید که تاریخچه ساخت این ذرات چندان هم نو نیست و نقاط کوانتومی برای اولین بار در دهه 1970 نظریه پردازی و سپس در اوایل دهه 1980 با موفقیت سنتز شدند.

به طور کلی هنگامی که ذرات نیمه هادی به میزان کافی کوچک شوند، می توانند از خود تاثیرات کوانتومی ای را نشان دهند که شامل محدود کردن انرژی الکترون ها و حفره ها (عدم وجود الکترون) در ذره می شود. از آنجایی که انرژی به طول موج (یا رنگ) مرتبط است، این محدود کردن انرژی باعث می شود که خواص نوری ذره بر اساس میزان آن قابل تنظیم باشد. به این معنی که با کنترل میزان ذره می توان آن را به ساطع یا جاذب طول موج های خاص (رنگ ها) نور تبدیل کرد.

نقاط کوانتومی نانوساختارهایی مصنوعی هستند که بسته به جنس و شکل آن ها، می توانند خواص بسیار متنوعی داشته باشند. به عنوان مثال، به علت خواص الکترونیکی خاص آن ها، می توان از این نوع نقاط به عنوان مواد فعال در ترانزیستورهای تک الکترونی استفاده کرد. به طور کلی خواص نقاط کوانتومی (QDs) از طریق عوامل مختلفی از جمله میزان، شکل، ترکیب و ساختار، مانند توخالی یا توخالی بودن آن ها معین شود.

امروزه رایج ترین مورد استفاده از نقاط کوانتومی در ساخت نمایشگرهای تلویزیون است. به همین علت سامسونگ و ال جی تلویزیون های QLED خود را در سال 2015 راه اندازی کردند و چند شرکت دیگر هم مدتی بعد از شروع به ساخت تلوزیون های نو با فناوری کوانتوم دات کردند. نقاط کوانتومی، به علت ویژگی هایی از جمله فتواکتیو (photoluminescent) و الکترواکتیو (electroluminescent) بودن هسته اصلی نمایشگرهای نسل نو هستند. چرا که در مقایسه با موادِ خود ساطع کننده نورِ مورد استفاده در نمایشگرهای OLED دارای رنگ های خالص تر، طول عمر بیشتر، هزینه ساخت کمتر و مصرف انرژی کمتری هستند. یکی دیگر از مزایای کلیدی استفاده از این فناوری در صنعت ساخت تلویزیون و نمایشگر در این است که QD ها را می توان تقریباً روی هر بستری قرار داد. این بدان معناست که در آینده می توان نمایشگرهایی انعطاف پذیر و حتی قابل چرخش در هر میزان ای ساخت.

تلویزیون QLED یک تلویزیون LCD است!

اولین چیزی که در مورد این نسل از تلویزیون ها باید بدانید این است که تلویزیون هایی با فناوری کوانتوم دات نوع نوی از کالاهای LCD با نور پس زمینه LED هستند. در این نوع از محصولات تصویر در فرآیندی کاملا مشابه با آنچه روی نمایشگرهای LCD می دیدید، تشکیل می شود، ولی نمایش رنگ در نسل نو تلویزیون های کوانتومی غنی تر، بهتر و طبیعی تری است.

در یک تلویزیون LCD، شما شاهد نور پس زمینه با تعداد زیادی LED هستید که در لبه صفحه نمایش یا بلافاصله پشت آن نصب شده اند. با انتشار نور از ال ای دی ها با کمک یک صفحه هدایت کننده، نور عبوری از طریق یک فیلتر پلاریزه منتشر می کند. به همین علت فوتون ها به لایه ای از کریستال های مایع برخورد می کنند که یا نور را مسدود می کند یا به آن اجازه عبور از فیلتر پولارایز دوم را می دهد. در همین مسیر قبل از اینکه فوتون ها به فیلتر پولارایز دوم برسند، نور از لایه ای از فیلترهای رنگی یا نقطه های کوانتومی، قرمز، آبی و سبز (و گاهی زرد) عبور می کند. این نقطه ها به ساب پیکسل subpixels معروف هستند. بارهای الکتریکی اعمال شده روی ساب پیکسل ها، می توانند ترکیب نور رنگی قابل مشاهده را تعدیل کنند و رنگ هر پیکسل نمایشگر را واضح تر و باکیفیت تر کنند. بنابراین با وجود مجموعه نقطه های کوانتومی، تقریبا می توان ادعا کرد که هیچ تغییر عمده ای در فرآیند نمایش تصویر نسبت به تلویزیون های ال سی دی وجود ندارد.

نقش فناوری کوانتوم دات در تلوزیون های نو

فناوری کوانتوم دات در تلوزیون های نو، به تغییرات در رنگ نور پس زمینه نمایشگر مربوط می شود. همانطور که می دانید ال ای دی ها در بیشتر تلویزیون های LCD نور سفید از خود ساطع می کنند، اما ال ای دی های تلویزیون هایی با فناوری کوانتوم دات، از خود نور آبی ساطع می کنند. البته لازم است بدانید که در هر دوی این فناوری ها از LED های آبی رنگ استفاده می شود اما از آنجایی که در تلویزیون های LCD معمولی نمایشگر با فسفر زرد پوشیده شده است، نور سفید از آن ساطع می شود.

داستان این فناوری نو از اینجا شروع می شود:

نور LED آبی توناژ آبی تصاویر را نمایش می دهد در حالی که نور قرمز و سبز از طریق نقاط کوانتومی تولید می شوند. درواقع در این فناوری متخصصان نقاط کوانتومی را به شکل ریل کوانتومی در مجاورت LED ها یا در یک صفحه فیلم در بالای صفحه هدایت نور، مرتب می کنند. به طور کلی نقاط کوانتومی فقط و فقط یک وظیفه دارند و آن انتشار یک رنگ است. کوانتوم دات ها در این کار عالی هستند. چرا که هنگامی که یک نقطه کوانتومی با فوتون نوری روبرو می شود، با رنگ بسیار خاصی می درخشد که می تواند در توناژ خوبی هم تنظیم شود. به بیانی دیگر، رنگ آبی بخش مهمی از طیف مرئی است و بیشترین انرژی را نسبت به نور قرمز یا سبز دارد. در فناوری کوانتوم دات، کار را با همین نور پرانرژی یعنی آبی شروع می شود که می توانند آن را به حالت انرژی پایین تر ببرند تا رنگ های قرمز یا سبز ایجاد شود. نقاط کوانتومی یا کوانتوم دات ها بسیار کوچک هستند و میزان آن ها نوع رنگ آن ها را معین می کند. جالب است بدانید که در فناوری کوانتوم دات در تلوزیون های نو نقاط بزرگ تر به رنگ قرمز می درخشند و قطری در حدود 50 اتم دارند. همچنین نقاط کوچکتر که سبز می درخشند، قطری در حدود 30 اتم دارند. بنابراین برای نمایش تصویر به ایدئال ترین شکل ممکن میلیاردها عدد از این نقاط کوانتومی در یک تلویزیون با فناوری کوانتوم دات وجود دارد.

اگر نور ساطع شده از نقطه های کوانتومی را با یک طیف سنج مشاهده کنید، می توانید پیک انتشار را به شکل بسیار تیز و باریکی مشاهده کنید. فرآیندی که در آن نور قرمز خالص یا سبز خالصی که همراه با نور آبی از طریق پلاریزه کننده ها، کریستال های مایع و فیلترهای رنگی عبور می کند. تلویزیون های کوانتوم دات نسبت به تلویزیون های LCD سنتی از منظر نسبت رنگ های روشن و طیف رنگی مزیت دارند. در یک نمایشگر LCD معمولی، نور سفید تولید شده از طریق LED ها دارای طیف گسترده تری است و به نوعی رنگ ها را به وضوح تمام نشان نمی دهد. به این معنی که با مجموعه نقاط کوانتومی، نور هدر رفته بسیار کمی وجود خواهد داشت و شما می توانید رنگ های روشن تر، اشباع تر و دقیق تری را مشاهده کنید. در بخش زیر نگاهی گذرا به فواید این نوع فناوری خواهیم داشت:

• ساخت نمایشگرهایی با مصرف انرژی کمتر
• پخش تصاویر با وضوح بالاتر
• انعطاف تصاویر
• کوانتوم دات ها باعث می شوند که رنگ های سیاه تیره تر به چشم آیند و زنده تر و واقعی تر شوند.

آیا تلویزیون QLED گران قیمت است؟

هیچ شکی وجود ندارد که تلویزیون هایی با فناوری کوانتوم دات بیشتر از LCDهای معمولی بازار، قیمت خواهند داشت. اما لازم است بدانید که تلویزیون های کوانتوم دات به علت ارزان تر بودن نسبت به گزینه های OLED خیلی زود سر و صدای بیشتری در بازار ایجاد خواهند کرد. از نظر بیشتر مردم، تلویزیون های OLED بهترین فناوری موجود برای نمایش تصاویر هستند. اما ساخت آن ها گران و طبیعتا خرید آن ها هم گران است.

به طور کلی تلویزیون های OLED برخلاف تلویزیون ال ای دی به منبع نور جداگانه ای مانند نور پس زمینه ال ای دی نیاز ندارند و خود پیکسل های OLED به خودی خود ساطع کننده نور هستند؛ این به این معنی است که وقتی یک پیکسل OLED فعال نشود، اصلا نوری از خود ساطع نمی کند. به طور خلاصه، صفحه نمایش های LED از نور پس زمینه برای روشن کردن پیکسل های خود استفاده می کنند، در حالی که پیکسل های OLED خودشان نور را تولید می کنند. بنابراین برعکس OLED های هزینه بر، تلویزیون هایی با فناوری کوانتوم دات نیازی به بازنگری در فرآیند ساخت LCD ندارند و طیف رنگی بسیار گسترده تری نسبت به LCD های سنتی تولید می کنند. آنها از نظر عملکرد رنگ به OLED نزدیکتر هستند و همچنین می توانند نور روشن تر و طبیعی تری را ساطع کنند.

منبع: WIRED