هر آنچه در مورد فناوری کوانتوم دات تلویزیون باید بدانید

تا همین چند سال پیش تنها دو فناوری برای تولید نمایشگرهای تلویزیون‌های خانگی وجود داشت که یکی از آن‌ها تلویزیون‌هایی با فناوری LED و دیگری فناوری LCD بود. با گذر زمان کم کم نام فناوری‌های دیگری مانند تلویزیون‌های OLED، تلویزیون‌های مینی LED و موارد مشابه هم به گوش ما رسید. با این حال یکی از گزینه‌هایی که این روزها در بازار لوازم خانگی حسابی سر و صدا به پا کرده است تلویزیون‌هایی با فناوری کوانتوم دات‌ها یا همان QLED است. اما این فناوری دقیقا چیست و چه تفاوتی با سیستم‌های خانگی کنونی در خانه‌های ما دارد؟ با ما باشید تا به زبان ساده با فناوری کوانتوم دات (Quantom Dots) در تلویزیون بیشتر آشنا شوید.

نقاط کوانتومی چیست؟

نقاط کوانتومی (QDs) بلورهای نانومقیاس ساخته‌ی دست بشر هستند که خواص نوری و الکترونیکی منحصر به فردی از خود نشان می‌دهند. از جمله جذاب‌ترین ویژگی‌های این نقاط نانومقیاس می‌توان به امکان انتقال الکترون و انتشار نور با رنگ‌های مختلف هنگام قرار گرفتن در معرض نور UV اشاره کرد. جالب است بدانید که تاریخچه‌ی ساخت این ذرات چندان هم جدید نیست و نقاط کوانتومی برای اولین بار در دهه ۱۹۷۰ نظریه پردازی و سپس در اوایل دهه ۱۹۸۰ با موفقیت سنتز شدند.

به طور کلی هنگامی که ذرات نیمه هادی به اندازه کافی کوچک شوند، می‌توانند از خود تاثیرات کوانتومی‌ای را نشان دهند که شامل محدود کردن انرژی الکترون‌ها و حفره‌ها (عدم وجود الکترون) در ذره می‌شود. از آنجایی که انرژی به طول موج (یا رنگ) مرتبط است، این محدود کردن انرژی باعث می‌شود که خواص نوری ذره بر اساس اندازه‌ی آن قابل تنظیم باشد. به این معنی که با کنترل اندازه‌ی ذره می‌توان آن را به ساطع یا جاذب طول موج‌های خاص (رنگ‌ها) نور تبدیل کرد.

نقاط کوانتومی کریستال‌هایی هستند که توانایی تبدیل طیفی از نور به رنگ‌های مشخص و مختلف را دارند.

نقاط کوانتومی نانوساختارهایی مصنوعی هستند که بسته به جنس و شکل آن‌ها، می‌توانند خواص بسیار متنوعی داشته باشند. به عنوان مثال، به دلیل خواص الکترونیکی خاص آن‌ها، می‌توان از این نوع نقاط به عنوان مواد فعال در ترانزیستورهای تک الکترونی استفاده کرد. به طور کلی خواص نقاط کوانتومی (QDs) توسط عوامل مختلفی از جمله اندازه، شکل، ترکیب و ساختار، مانند توخالی یا توخالی بودن آن‌ها تعیین شود.

امروزه رایج‌ترین مورد استفاده از نقاط کوانتومی در ساخت نمایشگرهای تلویزیون است. در همین راستا سامسونگ و ال‌جی تلویزیون‌های QLED خود را در سال ۲۰۱۵ راه‌اندازی کردند و چند شرکت دیگر هم مدتی بعد از شروع به ساخت تلوزیون‌های جدید با فناوری کوانتوم دات کردند. نقاط کوانتومی، به دلیل ویژگی‌‌هایی از جمله فتواکتیو (photoluminescent) و الکترواکتیو (electroluminescent) بودن هسته‌ی اصلی نمایشگرهای نسل جدید هستند. چرا که در مقایسه با موادِ خود ساطع‌کننده‌ی نورِ مورد استفاده در نمایشگرهای OLED دارای رنگ‌های خالص‌تر، 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 می‌توان تقریباً روی هر بستری قرار داد. این بدان معناست که در آینده می‌توان نمایشگرهایی انعطاف پذیر و حتی قابل چرخش در هر اندازه‌ای ساخت.

تلویزیون QLED یک تلویزیون LCD است!

اولین چیزی که در مورد این نسل از تلویزیون‌ها باید بدانید این است که تلویزیون‌هایی با فناوری کوانتوم دات نوع جدیدی از کالاهای LCD با نور پس زمینه LED هستند. در این نوع از محصولات تصویر در فرآیندی کاملا مشابه با آنچه روی نمایشگرهای LCD می‌دیدید، تشکیل می‌شود، ولی نمایش رنگ در نسل جدید تلویزیون‌های کوانتومی غنی‌تر، بهتر و طبیعی‌تری است.

در یک تلویزیون LCD، شما شاهد نور پس زمینه‌ با تعداد زیادی LED هستید که در لبه‌ی صفحه نمایش یا بلافاصله پشت آن نصب شده‌اند. با انتشار نور از ال ای دی‌ها با کمک یک صفحه‌ی هدایت کننده، نور عبوری از طریق یک فیلتر پلاریزه منتشر می‌کند. در همین راستا فوتون‌ها به لایه‌ای از کریستال‌های مایع برخورد می‌کنند که یا نور را مسدود می‌کند یا به آن اجازه عبور از فیلتر پولارایز دوم را می‌دهد. در همین مسیر قبل از اینکه فوتون‌ها به فیلتر پولارایز دوم برسند، نور از لایه‌ای از فیلترهای رنگی یا نقطه‌های کوانتومی، قرمز، آبی و سبز (و گاهی زرد) عبور می‌کند. این نقطه‌ها به ساب پیکسل «subpixels» معروف هستند. بارهای الکتریکی اعمال شده روی ساب پیکسل‌ها، می‌توانند ترکیب نور رنگی قابل مشاهده را تعدیل کنند و رنگ هر پیکسل نمایشگر را واضح‌تر و باکیفیت‌تر کنند. بنابراین با وجود مجموعه نقطه‌های کوانتومی، تقریبا می‌توان ادعا کرد که هیچ تغییر عمده‌ای در فرآیند نمایش تصویر نسبت به تلویزیون‌های ال سی دی وجود ندارد.

نقش فناوری کوانتوم دات در تلوزیون‌های جدید

فناوری کوانتوم دات در تلوزیون‌های جدید، به تغییرات در رنگ نور پس زمینه نمایشگر مربوط می‌شود. همانطور که می‌دانید ال ای دی ها در اکثر تلویزیون‌های LCD نور سفید از خود ساطع می‌کنند، اما ال ای دی های تلویزیون‌هایی با فناوری کوانتوم دات، از خود نور آبی ساطع می‌کنند. البته لازم است بدانید که در هر دوی این فناوری‌ها از LED های آبی رنگ استفاده می‌شود اما از آنجایی که در تلویزیون‌های LCD معمولی نمایشگر با فسفر زرد پوشیده شده است، نور سفید از آن ساطع می‌شود.

داستان این فناوری جدید از اینجا شروع می‌شود:

نور LED آبی توناژ آبی تصاویر را نمایش‌ می‌دهد در حالی که نور قرمز و سبز توسط نقاط کوانتومی تولید می‌شوند. درواقع در این فناوری متخصصان نقاط کوانتومی را به شکل ریل کوانتومی در مجاورت LED ها یا در یک صفحه فیلم در بالای صفحه‌ی هدایت نور، مرتب می‌کنند. به طور کلی نقاط کوانتومی فقط و فقط یک وظیفه دارند و آن انتشار یک رنگ است. کوانتوم دات‌ها در این کار عالی هستند. چرا که هنگامی که یک نقطه کوانتومی با فوتون نوری مواجه می‌شود، با رنگ بسیار خاصی می‌درخشد که می‌تواند 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 می‌شود که می‌توانند آن را به حالت انرژی پایین‌تر ببرند تا رنگ‌های قرمز یا سبز ایجاد شود. نقاط کوانتومی یا کوانتوم دات‌ها بسیار کوچک هستند و اندازه‌ی آن‌ها نوع رنگ آن‌ها را تعیین می‌کند. جالب است بدانید که در فناوری کوانتوم دات در تلوزیون‌های جدید نقاط بزرگ‌تر به رنگ قرمز می‌درخشند و قطری در حدود ۵۰ اتم دارند. همچنین نقاط کوچکتر که سبز می‌درخشند، قطری در حدود ۳۰ اتم دارند. بنابراین برای نمایش تصویر به ایدئال‌ترین شکل ممکن میلیاردها عدد از این نقاط کوانتومی در یک تلویزیون با فناوری کوانتوم دات وجود دارد.

اگر نور ساطع شده از نقطه‌های کوانتومی را با یک طیف سنج مشاهده کنید، می‌توانید 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 کننده‌ها، کریستال‌های مایع و فیلترهای رنگی عبور می‌کند. تلویزیون‌های کوانتوم دات نسبت به تلویزیون های LCD سنتی از منظر نسبت رنگ‌های روشن و طیف رنگی مزیت دارند. در یک نمایشگر LCD معمولی، نور سفید تولید شده توسط LED ها دارای طیف گسترده‌تری است و به نوعی رنگ‌ها را به‌وضوح تمام نشان نمی‌دهد. به این معنی که با مجموعه نقاط کوانتومی، نور هدر رفته‌ی بسیار کمی وجود خواهد داشت و شما می‌توانید رنگ‌های روشن‌تر، اشباع‌تر و دقیق‌تری 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 دات‌ها باعث می‌شوند که رنگ‌های سیاه تیره‌تر به چشم آیند و زنده‌تر و واقعی‌تر شوند.

آیا تلویزیون QLED گران‌قیمت است؟

هیچ شکی وجود ندارد که تلویزیون‌هایی با فناوری کوانتوم دات بیشتر از LCDهای معمولی بازار، قیمت خواهند داشت. اما لازم است بدانید که تلویزیون‌های کوانتوم دات به دلیل ارزان‌تر بودن نسبت به گزینه‌های OLED خیلی زود سر و صدای بیشتری در بازار ایجاد خواهند کرد. از نظر اکثر مردم، تلویزیون های OLED بهترین فناوری موجود برای نمایش تصاویر هستند. اما ساخت آن‌ها گران و طبیعتا خرید آن‌ها هم گران است.

به طور کلی تلویزیون‌های OLED برخلاف تلویزیون‌ ال ای دی به منبع نور جداگانه‌ای مانند نور پس‌زمینه ال ای دی نیاز ندارند و خود پیکسل‌های OLED به خودی خود ساطع‌کننده نور هستند؛ این به این معنی است که وقتی یک پیکسل OLED فعال نشود، اصلا نوری از خود ساطع نمی‌کند. به طور خلاصه، صفحه‌نمایش‌های LED از نور پس‌زمینه برای روشن کردن پیکسل‌های خود استفاده می‌کنند، در حالی که پیکسل‌های OLED خودشان نور را تولید می‌کنند. بنابراین برعکس OLED‌های هزینه‌بر، تلویزیون‌هایی با فناوری کوانتوم دات نیازی به بازنگری در فرآیند ساخت LCD ندارند و طیف رنگی بسیار گسترده‌تری نسبت به LCD‌های سنتی تولید می‌کنند. آنها از نظر عملکرد رنگ به OLED نزدیکتر هستند و همچنین می‌توانند نور روشن‌تر و طبیعی‌تری را ساطع کنند.

• حقایقی در مورد حافظه رم کامپیوتر که احتمالا نمی‌دانستید!
• اثر بومرنگ کوانتومی چیست؟ (درک عجایب دنیای زیر اتمی به زبانی ساده)

منبع: WIRED