کوانتوم دات و نانورودز؛ به آینده‌ی عجیب و غریب تلویزیون خوش آمدید

تا مدتی قبل، فقط دو گزینه برای تلویزیون‌های صفحه‌ بزرگ وجود داشت. تلویزیون‌های LED (پنل LCD با نور پس‌زمینه‌ی LED) از نظر میزان روشنایی و وضوح تصویر، بهترین گزینه را ارائه می‌دهد. این در حالی است که ویدئو پروژکتورها پاسخی روشن برای افرادی بود که به اندازه‌ی تصویر بزرگ واقعی و توانایی کنترل نور محیط اهمیت می‌دادند؛ البته این مورد به بیش از یک دهه قبل برمی‌گردد و اکنون زمانه تغییر کرده است. امروزه تلویزیون‌های QLED، تلویزیون‌های OLED و تلویزیون‌های مینی LED را داریم و احتمالا در ماه‌های آینده شاهد معرفی تلویزیون‌های میکرو LED نیز خواهیم بود.

اما این تازه شروع ماجرا است. سه فناوری دیگر وجود دارد که به‌نظر می‌رسد چشم‌انداز تلویزیون‌ها را حتی بیشتر تغییر خواهد داد. هم‌اکنون کار روی نمایشگرهای QDEL، QNED و QD-QLED در مراحل مختلف توسعه بوده و امکان دارد اولین نسل این نوع فناوری‌ها را در ۱۲ ماه آینده ببینیم. اما نام انتخاب شده برای این فناوری‌ها به چه معنا است و مهم‌تر اینکه چگونه بر تصمیم شما برای خرید تلویزیون تأثیر خواهند داشت. در ادامه با زومیت همراه باشید تا فناوری‌های یاد شده را تجزیه‌وتحلیل کرده و به پاسخ این پرسش برسیم.

تلویزیون‌ ال‌ای‌دی (LED TV)

به گزارش دیجیتال ترندز، قدیمی‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین فناوری تلویزیونی که در حال‌حاضر در دسترس داریم، تلویزیون LED است. البته این نام از نظر فنی، اشتباه است. در تمام جنبه‌های تصویری و قابل مشاهده‌ی یک تلویزیون LED واقعی، از LED استفاده شده است؛ مشخصه‌ای که در تلویزیون‌های LED امروزی صدق نمی‌کند. تلویزیون LED در واقع یک تلویزیون LCD است که از LED به‌عنوان منبع نور پس‌زمینه بهره می‌برد، اما تصویر نهایی توسط LED تولید نمی‌شود و این وظیفه بر عهده‌ی پنل LCD و فیلتر رنگی است.

امروزه می‌توان تلویزیون‌های LED را در فستیوال‌های فروش مثل «جمعه‌ی سیاه» با قیمتی کم‌تر از ۸۵ دلار خریداری کرد که همین عامل باعث شده است این نوع تلویزیون‌ها به گزینه‌ای جذاب برای کاربران تبدیل شود. اما این نوع تلویزیون‌ها، معایبی هم دارند. به‌عنوان مثال مصرف نور زمینه‌ی این محصولات زیاد است. اگرچه پنل‌ LCD در عبور نور عملکرد خوبی دارد، اما در مسدود کردن آن ضعیف عمل می‌کند و این یعنی رنگ‌های مشکی در این نوع پنل‌ها آنقدر که باید، عمیق یا تاریک نمایش داده نمی‌شود. در نهایت، نور سفید تولیدشده توسط نورهای زمینه، یک رنگ سفید کامل نیست و بنابراین احتمال دارد رنگ‌ها در این تلویزیون‌ها همیشه دقیق نمایش داده نشود.

تلویزیون‌ کیولِد (QLED TV)

سونی، سامسونگ و چند شرکت دیگر در اوایل دهه‌ی ۲۰۱۰، آزمایش روی ماده‌ای به‌نام کوانتوم‌دات (نقاط کوانتومی) را آغاز کردند. این نانوذراتِ نیمه‌هادی، کیفیت شگفت‌انگیزی دارند و می‌توانند فرکانس‌های بسیار دقیقی از نور را هنگام تحریک با منبع انرژی، از خود ساطع کنند. این ماده همچنین از نظر تبدیل انرژی به نور، عملکرد بسیار بهینه‌ای دارد.

مقاله‌ی مرتبط:سامسونگ همچنان در بازار جهانی تلویزیون‌های هوشمند حرف اول را می‌زند

شرکت‌های تولیدکننده‌ی تلویزیون متوجه شدند که با بهره گرفتن از لایه‌ای از جنس نقاط کوانتومیِ تنظیم‌شده روی نور زمینه‌ی LED، می‌توانند قسمت‌هایی از طیف رنگی که در LED از دست رفته است را جایگزین و در نتیجه یک نور سفید بسیار کامل و خالص ایجاد کنند. بهتر از همه اینکه، این فرایند عملا به انرژی اضافه نیاز ندارد و میزان روشنایی، حجم و دقت نمایش رنگ آن عالی است. این ویژگی نقطه‌ی تولد پنل‌های کوانتوم‌دات LED یا QLED بود که به‌سرعت به‌فناوری انتخابی طیف گسترده‌ای از تلویزیون‌ها تبدیل شده است؛ از تلویزیون‌های ارزان‌قیمت ۵۰ اینچی 4K گرفته تا تلویزیون‌های ۹۸ اینچی 8K. نسبت قیمت به ابعاد تلویزیون‌های QLED در مقایسه با همه‌ی فناوری‌های تلویزیونی امروزی بهتر است (البته پروژکتورها همچنان به‌عنوان ارزان‌ترین روش برای دریافت تصاویر فوق‌العاده بزرگ محسوب می‌شوند).

اما با وجود رنگ‌های بسیار با کیفیتی که تلویزیون‌های QLED تولید می‌کنند، این محصولات همچنان برای کنترل کنتراست و سطوح تیره، به دو متغییر وابسته‌اند: کاهش نور پس‌زمینه و مسدود کردن نور باقی‌مانده با ماتریس LCD. البته این فناوری کامل نیست، زیرا رنگ‌ مشکی در بسیاری از تلویزیون‌های QLED در واقع خاکستری بسیار تیره است. همچنین در صحنه‌هایی که عناصر بسیار تیره و تاریک به‌طور هم‌زمان با عناصر بسیار روشن نمایش داده می‌شوند، هاله‌ای جزئی از روشنایی به قسمت‌های تاریک تصویر نفوذ می‌کند.

تلویزیون‌ مینی ال‌ای‌دی (miniLED TV)

یکی از راهکارهای حل مشکل کنتراست QLED، اعمال کنترل بیشتر روی نور زمینه‌ی LED است. نور زمینه در تلویزیون‌های QLED معمولی از صدها LED جداگانه تشکیل شده است که در ده‌ها منطقه‌ تقسیم شده‌اند. خاموش کردن هر LED در یک منطقه‌ی مشخص، سیاهی خوب و عمیقی ایجاد می‌کند، اما ابعاد اغلب این مناطق به‌قدری بزرگ است که این فرایند بدون تأثیر منفی روی بخش‌هایی از تصویر، امکان‌پذیر نیست.

تلویزیون‌های مینی LED تلاشی برای حل این مشکل محسوب می‌شوند. این نوع تلویزیون‌ها برای رفع مشکل مورد اشاره، تعداد ال‌ای‌دی‌های نور زمینه را به‌میزان درخورتوجهی افزایش داده و در واقع به‌جای صدها LED بزرگ‌، از هزاران LED کوچک‌تر بهره می‌برند. LED کوچک‌تر و بیشتر به‌معنای مناطق بیشتر با ابعاد کوچک‌تر است، و همان‌طور که احتمالا حدس زده‌اید، این راهکار امکان کنترل بیشتر روی روشنایی یا تاریکی را در سراسر صفحه فراهم خواهد کرد. تا این لحظه فقط چند تلویزیون مینی LED به‌بازار معرفی شده است، اما این نوع فناوری ثابت کرده‌ است که استراتژی استفاده از LED کوچک‌تر، تأثیر مثبتی بر کیفیت پخش محتوا دارد. رنگ‌های مشکی در این نوع تلویزیون‌ها به‌جرأت یکی از عمیق‌ترین نمونه‌های موجود در بین همه‌ی تلویزیون‌های LED محسوب می‌شود.

درحال‌حاضر، TCL تنها برندی است که تلویزیون‌های مینی LED به‌ بازار عرضه کرده است، اما انتظار می‌رود تقریبا همه‌ی برندهایی که همچنان تلویزیون‌های مبتنی بر فناوری QLED تولید می‌کنند، مدل‌های مینی LED محصولات خود را در سال ۲۰۲۱ روانه‌ی بازار کنند.

تلویزیون OLED (OLED TV)

اگر بتوان نور زمینه را به‌طور کلی حذف کرد تا هر پیکسل روی صفحه‌ی تلویزیون، نور و رنگ خود را تولید کند چه؟ این دقیقا روش کارکرد تلویزیون‌های OLED (اُرگانیک ال‌ای‌دی) است. هر پیکسل OLED نور و رنگ مستقل خود را تولید می‌کند که این ویژگی دو مزیت مهم برای این نوع تلویزیون‌ها به ارمغان آورده است. با توجه به حذف کلی نور زمینه، این محصولات بسیار باریک‌تر بوده و حتی می‌توان آن‌ها را به ورق‌های انعطاف‌پذیر و تاشونده تبدیل کرد؛ علاوه‌براین، با حذف نور زمینه، رنگ‌های مشکی دقیق و عمیقی تولید خواهد شد. هنگامی‌که یک پیکسل OLED خاموش می‌شود، نوری از آن ساطع نخواهد شد.

مقاله‌ی مرتبط:تلویزیون رولی ال‌جی ۵۰ برابر نمونه‌های معمولی قیمت دارد

همان‌طور که تماشای محتوا روی تلویزیون‌های OLED بسیار لذت‌بخش است، اما سطح روشنایی آن‌ها نسبت به تلویزیون‌های QLED کم‌تر است و در برخی مواقع، احتمال دارد با مشکل حفظ تصویر (دیدن قسمت‌هایی از تصویر قبلی که به‌طور موقت مثل سایه به اطراف پیکسل‌ها می‌چسبد) و سوختگی (هنگامی که حفظ تصویر روی پیکسل‌ها دائمی شود) مواجه شوند که این دو مورد از جمله نکات منفی پنل‌های OLED است. علاوه‌براین، هرچه سطح روشنایی این نوع تلویزیون‌ها را بیشتر کنید، عمر مفید آن‌ها کاهش می‌یابد. قیمت تلویزیون‌های OLED گران‌تر از تلویزیون‌های QLED است. دلیل گران‌تر بودن این تلویزیون‌ها، این است که تعداد تعداد کمی از شرکت‌های فعال در حوزه‌ی تلویزیون، این نوع پنل‌ها را می‌سازند. افزون‌براین فرایند تولید پنل‌های OLED جدیدتر بوده و نسبت به فرایند ساخت نمایشگرهای QLED هزینه‌ی بیشتری برای شرکت‌ها دارد.

سامسونگ به‌تازگی اعلام کرده که فروش اولین تلویزیون‌های میکرو LED که با‌هدف ارائه به بازار مصرف‌کنندگان عادی تولید شده‌ است، آغاز خواهد کرد. این نوع تلویزیون‌ها قبلا فقط در تأسیسات تجاری پیشرفته مورد استفاده قرار می‌گرفت. تلویزیون‌های میکرو LED از فناوری مشابه OLED بهره می‌برند، زیرا هر پیکسل در این نوع محصولات نور زمینه و رنگ مخصوص خود را تولید می‌کند.

از آنجا که تلویزیون‌های میکرو LED از پیکسل‌های LED کوچک‌تر بهره می‌برند، سطح روشنایی آن‌ها بسیار بیشتر از نمایشگرهای OLED است و عمق رنگ مشکی نیز در آن‌ها بسیار زیاد است. مزیت مهم این نوع پنل‌ها نسبت به پنل‌های OLED این است که دچار سوختگی نخواهند شد. اگرچه تلویزیون‌های میکرو LED جزء بهترین تلویزیون‌های موجود در جهان محسوب می‌شوند، اما این فناوری نیز معایبی دارد.

این LED-ها هرچقدر هم کوچک باشند، ابعاد آن‌ها در سطح OLED نیست. این یعنی برای هر اندازه‌ی مشخصی از تلویزیون، شما می‌توانید تعداد بیشتری OLED نسبت به میکرو LED قرار دهید، به‌همین دلیل است که اولین تلویزیون میکرو LED سامسونگ احتمالا ۱۱۰ اینچی خواهد بود؛ البته کیفیت پخش این محصول نیز همچنان 4K است. هرچه ابعاد صفحه‌نمایش بزرگ‌تر باشد، پیکسل‌هایی که وضوح یکسانی ارائه می‌دهند، بیشتر قابل مشاهده خواهند بود.

علاوه‌بر این، سؤالاتی هم در مورد میزان مصرف انرژی میکرو LED وجود دارد. با توجه به اینکه هنوز تلویزیون‌های میکرو LED زیادی به‌بازار عرضه نشده است، باید دید که آیا گرمای تولیدشده توسط این نمایشگرها قابل لمس خواهد بود یا خیر. همچنین نمی‌دانیم آیا تلویزیون ۱۱۰ اینچی سامسونگ از این مشکل رنج می‌برد یا نه. در نهایت باید به عامل قیمت اشاره کنیم. انتظار می‌رود میکرو LED به‌عنوان یکی از جدیدترین فناوری‌های فعلی تلویزیون، قیمت بسیار بالایی داشته باشد که همین مورد باعث شده است، میزان تقاضا برای تلویزیون‌های میکرو LED کاهش یابد.

تلویزیون QD-OLED

اگرچه قابلیت‌های فناوری میکرو LED برای تلویزیون‌هایی با ابعاد بزرگ، بسیار جذاب است، اما بیشتر مردم در پیدا کردن جایگاه برای قرار دادن این تلویزیون‌های غول‌پیکر با مشکل مواجه خواهند شد.

فناوری نقطه‌ی کوانتومی OLED که آن را با اصطلاح QD-OLED می‌شناسیم، روش جدیدی برای تولید پنل‌های OLED است که به رفع ضعف‌های احتمالی تلویزیون‌های OLED یعنی روشنایی کم و حجم رنگ و دقت، کمک خواهد کرد.

در تلویزیون‌های QD-OLED، روشی که رنگ‌ها در پیکسل‌های OLED تولید می‌شود، با مهندسی مجدد و با کمک تعداد کمی از نقاط کوانتومی منجر به حذف فیلتری شده است که ۷۰ درصد از نور تابیده‌شده به آن جذب می‌شود. این تغییر، پتانسیل لازم را برای افزایش سطح روشنایی این نوع تلویزیون‌ها دارد، و دقت رنگ را هم تغییر نخواهد داد. علاوه‌براین، فناوری یادشده ممکن است به کاهش یا از بین بردن مشکل سوختگی در پنل‌های OLED کمک کند.

بسیاری از این مزیت‌‌ها هنوز ثابت نشده‌ است، زیرا هنوز تلویزیون‌های QD-OLED را در عمل مشاهده نکرده‌ایم. البته همان‌طور که در توضیح QD-OLED اشاره شد، اولین تلویزیون‌های مجهز به این فناوری احتمالا در سال جاری توسط TCL معرفی خواهد شد.

تلویزیون QNED

آیا می‌توان بدون هیچ یک از محدودیت‌های روشنایی ذاتی OLED و بدون استفاده از میکرو LED گران‌قیمت یا حتی بدون استفاده از OLED، یک تلویزیون با قابلیت تولید رنگ مشکی کامل تولید کرد؟

این مورد دقیقا وعده‌ای است که دیودهای ساطع‌کننده‌ی نانو کوانتومی (QNED) به ما داده‌اند. درحال‌حاضر، اکثر تلویزیون‌های OLED از مواد اولدِ آبی به‌عنوان منبع نور اصلی خود بهره می‌برند. این نور آبی را می‌توان با استفاده از مواد اولدِ زرد، به‌سمت رنگ سفید سوق داد و سپس با فیلتر رنگی، تمام رنگ‌ها را به‌دست آورد. البته با درنظر گرفتن مزایای کلی و جذاب فناوری OLED، این راهکار برای روشنایی، دقت رنگ یا کیفیت تصویر، عالی نیست.

همان‌طور که در بالا اشاره کردیم، فیلتر رنگ در تلویزیون‌های QD-OLED حذف شده است، اما موتور اصلی روشنایی در این نوع محصولات همچنان مواد اولدِ آبی بوده و از این نظر تغییری نکرده است.

در یک تلویزیون QNED، ماده‌ی آبی اولد با اختراع نسبتا جدیدی به‌نام نانومیله LED جایگزین شده است. نانومیله‌ها، ساختارهای استوانه‌ای بسیار کوچکی هستند که می‌توان از آن‌ها برای قرار دادن ال‌ای‌دی‌های کوچک بهره برد. شکل چندوجهی نانومیله‌ها میزان نوری را که ال‌ای‌دی‌ها می‌توانند ساطع کنند افزایش می‌دهد و اندازه‌ی کوچک آن‌ها می‌تواند وضوح تصویر فوق‌العاده بالا و حتی بیشتر از 8K ارائه دهد.

درحال‌حاضر، اعتقاد بر این است که سازندگان تلویزیون همچنان به‌عنوان منبع اصلی روشنایی، به نور آبی نانومیله‌های LED تکیه می‌کنند و از نقاط کوانتومی برای تبدیل نور ال‌ای‌دی آبی به قرمز و سبز بهره می‌برند که کارکرد آن از این نظر شبیه یک تلویزیون QD-OLED است. از آنجا که ال‌ای‌دی‌ها در این فناوری جدید مستعد سوختن نیست، شاید استفاده از حداکثر جریان، برای دستیابی به سطح بالای روشنایی، هیچ اشکالی نداشته باشد.

امکان دارد این پیشرفت‌ها با کاهش هزینه نیز همراه باشد. کار با مواد اولد دشوار است و حتی در پیشرفته‌ترین تکنیک‌های تولید، همچنان بازده این پنل‌ها کم‌تر از تلویزیون‌های QLED است. جایگزینی OLED با LED نانو میله می‌تواند باعث صرفه‌جویی درخورتوجه در هزینه‌ها شود.

گزارش‌های اولیه در سال ۲۰۲۰ حاکی از آن است که شرکت سامسونگ دیسپلی، درحال بررسی روش‌هایی برای جایگزینی OLED آبی با LED نانومیله‌ای در پنل‌های QD-OLED است. این اقدام احتمالا به‌ عرضه‌ی اولین تلویزیون‌های QNED کمک خواهد کرد. گفته می‌شود اولین تلویزیون‌های تولید شده با این فناوری اوایل سال ۲۰۲۲ در دسترس مشتریان قرار خواهد گرفت.

تلویزیون QDEL

در حال‌حاضر از کوانتوم‌دات برای تبدیل یک طول موج نور به طول موج نور دیگر استفاده می‌شود، بودن اینکه میزان درخشندگی کاهش یابد. به‌همین دلیل می‌توان از این فناوری در نمایشگرهای QD-OLED، QLED و QNED استفاده کرد. البته مزیت کوانتوم‌دات به این ویژگی محدود نمی‌شود؛ می‌توان انرژی مورد نیاز این فناوری را به‌طور مستقیم از برق تأمین کرد که این فرایند به‌عنوان الکترومغناطیس شناخته می‌شود که پایه‌واساس فناوری الکترولومینسانس کوانتوم‌دات (QDEL) است.

نمایشگرهای QDEL به‌جای استفاده از کوانتوم‌دات تنظیم شده‌ی قرمز و سبز برای تبدیل نور آبی، از سه نقطه‌ی کوانتومی (قرمز، سبز و آبی) در هر پیکسل بهره می‌برند که انرژی مورد نیاز آن به‌طور مستقیم از برق تأمین می‌شود. نتیجه، تولید نمایشگری است که حداقل روی کاغذ می‌تواند جام مقدس فناوری تلویزیون باشد.

مقاله‌ی مرتبط:سیستم‌عامل تایزن دیگر به تلویزیون‌های هوشمند سامسونگ محدود نخواهد بودقیمت تلویزیون در ایالات متحده به بالاترین حد خود در ۹ سال گذشته رسید

پیکسل‌ها در QDEL از نوع خودتابشی‌اند، بنابراین دست مثل نمایشگر‌های مبتنی بر فناوری OLED، رنگ مشکی در تلویزیون‌های QDEL با کیفیت عالی تولید می‌شود. نقاط کوانتومی با گذشت زمان از بین می‌روند اما درست مثل نمایشگرهای مبتنی بر LED، خطر سوختن پیکسل‌ها در آن وجود ندادر. عدم استفاده از فیلتر رنگی یعنی تقریبا همه‌ی نور تولید شده، بدون هیچ مانعی به بیننده ارسال خواهد شد و به‌ازای هر وات انرژی بیشتر، سطح روشنایی نیز افزایش خواهد یافت. می‌توان نقاط کوانتومی را در لایه‌های بسیار نازک، اعمال کرد که باعث می‌شود قابلیت انعطاف‌پذیری OLED در این محصولات نیز حضور داشته باشد؛ ویژگی مهمی که میکرو LED در حال‌حاضر از آن بی‌بهره است.

اگر تلویزیون‌های QDEL چنین ویژگی‌های جذابی دارند، چرا هیچ شرکتی تلویزیون‌های خود را با این فناوری تولید نمی‌کند؟ دلیل اصلی برای پاسخ به این پرسش، پیچیده بودن ساخت نقاط کوانتومی آبی است. البته در حال‌حاضر پیشرفت‌هایی در این زمینه درحال انجام است، اما نقاط کوانتومی آبی امروزی، همچنان قادر به تولید سطح روشنایی کافی برای نمایشگر‌های QDEL نیست.

نظر شما در مورد فناوری‌های مطرح شده در این مقاله نیست؟ از دیدگاه شما کدام فناوری می‌تواند آینده‌ی صنعت تلویزیون باشد؟

تلویزیون‌ها از گذشته تاکنون، مسیر پیشرفت جذابی را طی کرده‌اند. در این مقاله به بررسی فناوری‌های نقاط کوانتومی (Quantum dots) و نانومیله‌ها (Nanorods) خواهیم پرداخت.