OLED را فراموش کنید: آینده از آن تلویزیون‌های نقطه کوانتومی است

اگر به‌تازگی برای خرید تلویزیون به بازار سر زده باشید، حتما با شنیدن اصطلاحات و کلمات اختصاری جدید که بر زبان سازندگان معروف و شناخته‌شده تلویزیون جاری می‌شود، مات و مبهوت شده‌اید. شاید از شنیدن اصطلاحاتی همچون QD, QUHD, SUHD و ULED و مفهوم هر کدام از آن‌ها شگفت‌زده شده باشید. اما نگران نباشید ما به شما کمک ‌می‌کنیم تا هر کدام از این اصطلاحات را که به یک فناوری کوانتوم دات مرتبط هستند، بهتر بشناسید. در این مقاله تفاوت هر یک از این اصطلاحات را مورد بررسی کرده و به تشریح روش‌هایی خواهیم پرداخت که در آینده از کوانتوم دات استفاده خواهند کرد. اگر شما هم جزو آن دسته از افرادی هستید که مجذوب فناوری تلویزیون‌های اولد (OLED) شده‌اند، به معنای آن است که به‌خوبی می‌دانید دنیای پیش‌رو با نمایشگرهای کوانتومی‌ باکیفیت‌تر و جذاب‌تر از قبل خواهد بود. این فناوری نوظهور قرار است تا سرانجام تلویزیون‌های قابل‌چاپ، قابل لوله شدن و طرح کاغذدیواری‌ای را که مدت‌ها است وعده آن را شنیده‌ایم، محقق کند. اما برای درک این‌که چگونه تلویزیون‌ها قرار است چنین کارهایی را انجام دهند، ابتدا باید ببینیم چرا متخصصان از نقطه‌های کوانتومی‌ برای ساخت تلویزیون استفاده می‌کنند. 
با قطری به‌اندازه تنها چند نانومتر، یک نقطه کوانتومی‌ نوعی نیمه هادی بسیار کوچک است که می‌تواند کارهای مفید بسیاری انجام دهد. اما در اینجا بیشتر بر توانایی آن به تبدیل نور با طول موج‌کوتاه، معمولا آبی (450 تا 495 نانومتر) یا تقريبا هر رنگ دیگری در طیف قابل‌مشاهده متمرکز خواهیم شد.وقتی یک نقطه کوانتومی‌ فوتون را جذب می‌کند، یک جفت شکاف الکترون تولید می‌کند که با ترکیب مجدد از خود یک فوتون جدید نورانی متصاعد می‌کند. همچنین رنگ حاصل از این پرتوی فوتون به‌اندازه این نقطه کوانتومی‌ بستگی دارد. به این صورت که نقطه‌های بزرگ‌تر طول‌موج‌های بلندتری نزدیک به قرمز (620 تا 750 نانومتر) را متصاعد می‌کنند و نقطه‌های کوچک‌تر طول‌موج‌های کوتاه‌تر نزدیک به طیف پایانی بنفش (380 تا 450 نانومتر) را متصاعد می‌کنند. چنین قابلیت تنظیمی‌ تنها مختص به کوانتوم دات است. سایر مواد متصاعدکننده نور ویژگی‌ها و طول‌موج انتشار فوتون ثابتی دارند و قطر آن‌ها روی این مشخصه‌ها تاثیری ندارد. برای ساخت یک نقطه کوانتومی‌ در اندازه مشخص که بتواند طول‌موج را تعیین کند، تولیدکنندگان درجه حرارت و مدت‌زمان واکنش‌های شیمیایی مورداستفاده در تولید آن‌ها را تنظیم می‌کنند.
این نقطه‌ها به این شكل کار می‌کنند. چه‌کاری باید انجام داد تا آن‌ها تصویر موجود در نمایشگر تلویزیون شما را شکل دهند؟ هر پیکسلی که شما روی صفحه‌نمایش مشاهده می‌کنید، یکی از نورهای قرمز، سبز یا آبی و در برخی شرایط ترکیبی از هر سه را از خود متصاعد می‌کنند تا در مجموع بیش از یک میلیارد طیف رنگی منحصربه‌فرد تولید شود. این‌که این طیف‌های رنگی تا چه اندازه با رنگ‌های ضبط‌شده توسط دوربين‌های فیلم‌برداری مطابقت خواهد داشت به چگونگی و دقت بازتوليد این طول‌موج‌های خاص توسط یک تلویزیون بستگی دارد.

مطلب پیشنهادی

ده تلویزیون برتر سال 1396 بر اساس نوع کاربرد

10 تلویزیون برتر سال 96

ساختار یک نمایشگر تلویزیون

خیلی از تلویزیون‌های امروزی برای بهبود رنگ‌های تولیدشده توسط نمایشگرهای کریستال مایع (LCD) و نمایشگر با فناوری نور پس‌زمینه با استفاده از دیودهای نوری (LED) از کوانتوم دات استفاده می‌کنند. همچنین محققان درحال‌توسعه روش‌هایی برای استفاده از این نقاط هستند تا کیفیت تصاویر را از این هم بهتر کنند.

تلویزیون Photo-Enhanced Quantum-Dot

در این نمونه تغییریافته از فناوری LCD، نقطه‌های کوانتومی‌ بین یک صف LED و فیلترهای تصفیه رنگ نور پس‌زمینه تلویزیون وارد می‌شوند تا رنگ‌های اصلاح‌شده تولید شود. مزایای این فناوری شامل تولید رنگ عمیق در روشنایی بالا، هزینه کم، جلوگیری از جاماندگی تصویر، ساخت بر مبنای زیرساخت‌های موجود LCD و در دسترس بودن است. 

تلویزیون OLED

در این فناوری، نمایشگرهای فوق باریک از نقطه‌های کوانتومی‌ استفاده نمی‌کنند. جالب آن‌که برخی از کارشناسان پیش‌بینی کرده بودند، آینده صنعت تلویزیون در دستان این فناوری است. از جمله مزایای شناخته‌شده این فناوری می‌توان به سطوح سیاه عمیق، زاویه دید فوق‌العاده، نوسازی سریع و در دسترس بودن اشاره کرد. 

تلویزیون Photo-Emissive QD

در این فناوری نقطه‌های کوانتومی‌ با فیلترها جایگزین شده و خودشان به زیرپیکسل‌های قرمز و سبز تبدیل می‌شوند. نور پس‌زمینه آبی این نقطه‌ها را تحریک می‌کند و زیر پیکسل‌های آبی را ایجاد می‌کند. از مزایای بالقوه این فناوری می‌توان به زاویه دید گسترده، افزایش بالقوه سه برابری در راندمان و روشنایی به نسبت LCD ها و تولید آن بر اساس زیرساخت‌های موجود LCD اشاره کرد.

تلویزیون Electro-Emissive QD

این نقطه‌های کوانتومی‌ وقتی یک جریان الکتریکی به آن‌ها اعمال می‌شود، خودشان نور را متصاعد می‌کنند، بنابراین به نور پس‌زمینه نیازی نیست. مزایای این فناوری شامل زاویه دید عالی، سطوح سیاه عالی، تولید به نسبت ارزان‌قیمت، نرخ نوسازی سریع، عدم نیاز به فیلتر و طول عمر بالا است. 

تلویزیون Micro-LED با کوانتوم دات

این تلویزیون‌ها در اصل نمونه تغییریافته مبتنی بر فناوری Micro-LED هستند که مجموعه‌ای از LED های تک‌رنگ میکروسکوپی به همراه نقطه‌های کوانتومی‌ هستند که تبدیل رنگ را برای زیرپیکسل‌های قرمز و سبز فراهم می‌کنند. از جمله مزایای این تلویزیون‌ها می‌توان به زاویه دید عالی، عدم نیاز به فیلتر، رنگ سیاه عالی و نرخ نوسازی سریع اشاره کرد. 

تلویزیون‌های LCD امروزی، همان نوعی که احتمالا شما در خانه خود استفاده می‌کنید، رنگ‌ها را با استفاده از یک منبع نور (نور پس زمینه) که رنگی سفید مایل به آبی دارد، تولید می‌کند. این روزها این نور پس‌زمینه معمولا از یک ردیف LED با نور سفید ساخته می‌شود. مدل‌های قدیمی‌تر LCD به‌جای LED از لامپ‌های فلورسنت استفاده می‌کردند. در هر پیکسل زیر پیکسل‌های قرمز، سبز و آبی وجود دارد. هر کدام از این‌ها تنها یک وصله کوچک با یک فیلتر رنگی و یک دیافراگم کریستال مایع است که کنترل می‌کند چه میزان نور باید از طریق آن فیلتر منتشر شود. با تغییر نسبت نور منتشرشده توسط هر کدام از این زیرپیکسل‌ها، این پیکسل می‌تواند اغلب رنگ‌های موجود در طبیعت را ایجاد کند. نکته مهمی که لازم است به آن دقت کنید، این است که هر چه نور موجود در هر زیرپیکسل خالص‌تر باشد، طیف باریک‌تر و رنگ‌های دقیق‌تری می‌تواند در آن پیکسل ایجاد شود.
هنگامی‌که زیرپیکسل‌های LCD در بخش فوقانی نور پس‌زمینه، نور را به اجزای قرمز، سبز و آبی فیلتر می‌کنند، دیگر انرژی لازم برای تولید طول‌موج‌های قرمز و سبز را که به‌منظور ساخت یک تصویر درخشان از نور به آن نیاز است، در اختیار ندارند. درست در همین نقطه است که فناوری کوانتوم دات وارد عمل می‌شود. وارد کردن نقطه‌های کوانتومی‌ بین LED ها و فیلترها می‌تواند با به حداکثر رساندن مقدار نور حاصل از طول‌موج‌های قرمز، سبز و آبی و با به حداقل رساندن انرژی مصرفی برای تولید نور بین این طول‌موج‌ها کیفیت تصویر را بهبود بخشد. در این فناوری به‌جای استفاده از LED آبی برای تحریک یک فسفر که نور زرد تولید می‌کند، تولیدکنندگان از LED آبی برای تحریک نقطه‌های کوانتومی‌ قرمز و سبز با طیفی درخشان و باریک و همچنین تولید مستقیم نور آبی مورد نیاز استفاده می‌کنند. این رویه به شکل دقیق‌تری ویژگی‌های مورد نیاز را برای بازتوليد رنگ تلویزیون فراهم می‌کند و به‌عنوان یک مزیت برتر دیگر، هنگامی‌که نور از طریق فیلترهای قرمز و سبز عبور می‌کند کمتر از بین می‌رود. چنین رویکردی باعث ساخت یک نمایشگر کوانتوم دات با تصویر بهینه‌سازی شده می‌شود.  اما این تنها یک اقدام موقتی است. مشکل اینجا است که حتی با کمک فناوری کوانتوم دات نمایشگرهای تلویزیون LCD همچنان با نقطه‌ضعف‌های ذاتی مواجه هستند. از جمله این‌که زاویه دید آن‌ها به نسبت محدود است، آن‌ها انرژی را هدر می‌دهند، در صحنه‌های کم‌نور برای نمایش رنگ‌های تیره، عمیق و سیاه خالص با مشکل مواجه هستند، سرعت سویچینگ به نسبت پایینی دارند و نمی‌توان آن‌ها را خم یا لوله کرد.
این محدودیت‌ها باعث شده تا بسیاری از ناظران به این نتیجه برسند که LCD ها در آینده با فناوری اولد (LED ارگانیک) جایگزین خواهند شد. در این فناوری جدید زیرپیکسل‌ها به‌جای تولید نورهای قرمز، سبز و آبی با استفاده از فیلترهای رنگ در جلوی نور پس زمینه سفید، این رنگ‌ها را خودشان ساطع می‌کنند. این فناوری یکسری مزایای ذاتی دارد که از آن جمله می‌توان به سطوح سیاه عمیق، زوایای دید گسترده و در برخی از مدل‌ها زمان سویچینگ سریع‌تر، کیفیت تصویر بسیار بالا و چشم‌گیر اشاره کرد؛ اما OLED ها با چالش‌هایی نیز همراه هستند که عمدتا شامل هزینه بالا، مصرف برق و طول عمر کم است.  همچنین چالش‌های پیش روی تلویزیون‌های OLED است که ما را به کوانتوم دات باز می‌گرداند، زیرا آن‌گونه كه از شواهد امر پیدا است ما می‌توانیم از آن‌ها برای چیزی فراتر از نورهای پس‌زمینه پالایش‌شده و به‌عنوان یک فناوری نمایشگر ساطع کننده استفاده کنیم.

نخستین شکل از نمایشگرهای کوانتوم‌دات، ساطع کننده‌های photo-emissive هستند. در این فناوری نقطه‌های کوانتومی‌ به‌جای پنهان شدن در یک ردیف فیلتر رنگ، جایگزین آن شده و خودشان به زیرپیکسل‌ها تبدیل می‌شوند. در این روش LEDهای آبی دوباره یک نور پس زمینه تولید می‌کنند. زیرپیکسل‌های آبی نقاط شفاف این ردیف هستند و نوری که از بین آن‌ها عبور می‌کند اغلب بدون تغییر باقی می‌ماند. زیرپیکسل‌های سبز و قرمز نیز که هر کدام از نقطه‌های کوانتومی‌ تولید شده‌اند انرژی را از نور آبی جذب کرده و سپس به ترتیب طول‌موج‌هایی دقیق از نور سبز و قرمز را متصاعد می‌کنند. این نور هیچ نیازی به فیلتر شدن ندارد. امروزه، نقطه‌های کوانتومی‌ با بهترین عملکرد می‌توانند تا 99 درصد نور را از خود متصاعد کنند. وقتی چنین راندمانی با راندمان حاصل از حذف فیلتر ادغام می‌شود، این نقطه‌ها می‌توانند تصویری به‌روشنی بیش از دو برابر LCD های امروزی ایجاد کنند. این نمایشگر همچنین از یک زاویه دید گسترده نیز برخوردار است، زیرا نقطه‌های کوانتومی‌ در جلوی صفحه‌نمایش قرار دارند و نور را به تمام جهات منتشر می‌کنند. تلویزیون‌های کوانتوم دات Photo-emissive هنوز وارد بازار نشده‌اند و انتظار می‌رود تا پایان امسال به تولید انبوه برسند.
فناوری دیگری که کاملا متفاوت از تلویزیون‌های photo-emissive عمل می‌کند از ترکیب نقطه‌های کوانتومی‌ با فناوری micro-LED ساخته می‌شود. یک نمایشگر micro-LED شبیه نمایشگرهای استادیوم‌های ورزشی است که هر زیرپیکسل یک LED قرمز، سبز یا آبی است. حالا تصور کنید که تمام این نمایشگر به‌اندازه یک تلویزیون کوچک‌شده است. این شبیه همان روشی است که نمایشگرهای OLED کار می‌کنند، اما از آنجا که micro-LED ها از مواد غیرآلی استفاده می‌کنند قابلیت اطمینان بیشتری دارند. آن‌ها همچنین می‌توانند تصاویر براق‌تری را توليد کنند و زمان پاسخ‌دهی سریع‌تری دارند.
دو شرکت اپل و Oculus VR در تلاش برای رهبری این بازار توانسته‌اند شرکت‌هایی را که در زمینه micro-LED به فعالیت اشتغال دارند، تصاحب کرده و هم اکنون در حال کار روی این فناوری هستند تا به شکل انبوه آن‌را روانه بازار کنند؛ اما هزینه تولید هنوز یک چالش بزرگ محسوب می‌شود. به نظر می‌رسد، تولید یک محصول با میلیون‌ها پیکسل LED فوق باریک که با دقت بسیار بالا به‌طور کاملا هماهنگ با یکدیگر عمل می‌کنند کار واقعا دشواری است.
نقطه‌های کوانتومی‌ Photo-emissive می‌تواند به حل این مشکل کمک کند. ساخت یک نمایشگر micro-LED تک‌رنگ بسیار ساده‌تر از نمونه سه رنگ آن است. تولیدکنندگان نمایشگر می‌توانند کار را با یک ردیف micro-LED آبی شروع کنند و سپس روی آن نقطه‌های کوانتومی‌ قرمز و سبز را الگوبرداری کنند. به نظر می‌رسد، طی چند سال آینده این نوع از micro-LED وارد بازار شود. 

مطلب پیشنهادی

بهینه، پر سرعت و کاربردی، ارمغان فناوری

چگونه از ویژگی Smart View برای اتصال گوشی به تلویزیون سامسونگ استفاده کنیم؟

تلویزیون‌های کوانتوم دات Photo-emissive تنها یک گام تا انقلاب تلویزیون‌های کوانتوم دات فاصله دارند. در مرحله بعد تلویزیون‌های electro-emissive وارد میدان می‌شوند. در این سیستم نقطه‌های کوانتومی‌ به وسیله الکترون تحریک می‌شوند تا از خود فوتون متصاعد کنند. همانند فناوری photo-emissive تلویزیون‌های lectro-emissive به فیلتر رنگ نیازی ندارند. همچنین برخلاف تلویزیون‌های photo-emissive به نور پس‌زمینه هم احتیاج ندارند، زیرا هر زیرپیکسل با تحریک الکترون روشن می‌شود و نمایشگر برای تولید فوتون در نور پس‌زمینه هیچ انرژی را هدر نمی‌دهد.
نمایشگرهای کوانتوم دات Electro-emissive این پتانسيل را دارند تا طی دهه آینده صنعت نمایشگر را متحول کنند؛ زیرا ترکیبی از ضخامت بسیار کم و انعطاف‌پذیری نمایشگرهای OLED را به همراه مزایای هزینه، رنگ، درخشش و قابلیت اطمینان کوانتوم دات در اختیار دارند.
بخش عمده‌ای از این جوش‌وخروش‌های فناورانه به دلیل تغییر در استانداردهای نمایشگر حادث‌شده است. در گذشته استانداردهای تلویزیون بر مبنای این ایده تعریف می‌شدند که چگونه می‌توان تا حد امکان کاری کرد تصاویری که شما در صفحه‌نمایش مشاهده می‌کنید به آن چیزی که در زندگی واقعی وجود دارد نزدیک باشد. حتی در استاندارد HDTV که در دهه 1980 توسعه پیدا کرد، سعی نشد تا تمام‌رنگ‌های موجود در جهان طبیعی شبیه‌سازی شود. در عوض سازندگان این استاندارد به دنبال آن بودند تا ببینند به کمک بهترین مواد موجود در فسفر به‌کاررفته در یک لوله اشعه کاتدی چه رنگ‌هایی را می‌توان تولید کرد. استانداردهای ویدیویی امروزی با پرسش و چالش بسیار مهم‌تری روبه‌رو هستند. یکی از مهم‌ترین این پرسش‌ها یا به عبارت دقیق‌تر چالش‌ها این است که بهترین تجربه رنگ برای سیستم بینایی انسان چیست؟ این همان مسیری است که تمام فناوری‌های نوین تولید تصویر در پی ارتقای آن هستند.