کوانتوم دات چیست؟

کوانتوم دات چیست؟

کوانتوم دات چیست؟ کوانتوم دات به نانو کریستال های ساخته شده از مواد نیمه هادی گفته می شود که رفتار کوانتومی از خود بروز می دهد. رفتار الکترونیکی این نوع مواد در حد واسط بین نیمه هادی ها و ملکول های مجزا قرار می گیرد. کاربرد کوانتوم دات در ساخت ترانزستور، سلول های خورشیدی، led ها و دیودهای لیزری است که در صنایع مختلف کاربرد دارند. یکی از کاربرد های کوانتوم دات، استفاده از پنل های LED است که تدریجا جای LCD ها و LED ها را می گیرند. Quantom Dots یا QD در واقع نانو کریستال های ساطع کننده نور هستند که نورهای یک طول موج مشخص را جذب و آن را به دیگری تبدیل می کنند. این تکنولوژی در واقع توسط آزمایشگاه های بل در سال 1982 ابداع شد. کوآنتوم دات و نمایشگرهای مبتنی بر تکنولوژی Quantum Dot به نانو کریستال های نیمه هادی گقته می شود که کارکردی شبیه OLED دارند اما بیهینه تر و با کیفیت تر هستند.

نقاط کوانتومی چیست؟

کوانتوم دات چیست؟ نقاط کوانتومی نانوذرات نیمه هادی هستند که پس از روشن شدن نور، یک رنگ خاص تولید می کنند. درخشش رنگ آن ها بستگی به اندازه نانوذرات دارد. هنگامی که نقاط کوانتومی با نور UV روشن می شوند، برخی الکترون ها انرژی کافی برای آزاد شدن از اتم ها دریافت می کنند. این قابلیت به آن ها اجازه می دهد تا در اطراف نانو ذرات حرکت کنند، ایجاد یک گروه هدایت پذیری که در آن الکترون ها آزاد هستند و از مواد عبور کنند و برق بگیرند. وقتی که این الکترون ها در مدار اطراف اتم (گروه ولنس) قرار می گیرند، نور را منتشر می کنند. رنگ این نور بستگی به تفاوت انرژی بین گروه هدایت کننده و گروه ولنس دارد. الکترون ها در یک نقطه کوانتومی نور تولید می کنند. بسیاری از مواد نیمه هادی را می توان به عنوان نقاط کوانتومی مانند سلنید کادمیوم، سولفید کادمیوم یا آرسنید indium استفاده کرد. فاصله بین باند ولزان و گروه هدایت کننده، که برای تمام مواد نیمه هادی موجود است، باعث می شود نقطه های کوانتومی را به فلورسنت منجر شود. نقاط کوانتومی ممکن است قادر به افزایش بهره وری از سلول های خورشیدی باشد. در سلول های خورشیدی طبیعی، یک فوتون نور یک الکترون را تولید می کند. آزمایش با هر دو نقطه کوانتومی سیلیکون و نقاط کوانتومی سولفید سرب می تواند دو الکترون برای یک فوتون تک نور تولید کند. بنابراین استفاده از نقاط کوانتومی در سلول های خورشیدی می تواند کارایی آن ها را در تولید برق افزایش دهد. محققان همچنین در استفاده از نقاط کوانتومی در صفحه نمایش برای برنامه های کاربردی اعم از تلفن همراه خود را به تلویزیون های بزرگ روی صفحه نمایش که مصرف کمتر از نمایش های فعلی کار می کنند. با قرار دادن نقاط کوانتومی اندازه های مختلف در هر پیکسل صفحه نمایش، رنگ قرمز، سبز و آبی مورد استفاده برای تولید طیف کامل رنگ ها در دسترس خواهد بود.

نقاط کوانتومی چیست؟

نقاط کوانتومی آلیاژی

کوانتوم دات چیست؟ توانایی تنظیم خواص نوری و الکترونیکی با تغییر اندازه کریستالیت به نقطه مشخصی از نقاط کوانتومی تبدیل شده است. با این حال، تنظیم خواص با تغییر اندازه کریستالیت می تواند مشکلات بسیاری در برنامه های با محدودیت های اندازه گیری ایجاد کند. نقاط کوانتومی چند ضلعی، یک روش جایگزین برای تنظیم خواص بدون تغییر اندازه کریستال است. نقاط کوانتومی نیمه هادی آلومینیومی با ساختارهای همگن و گرادیان داخلی اجازه می دهد تنظیم خواص نوری و الکترونیکی را فقط با تغییر ترکیب و ساختار داخلی بدون تغییر اندازه کریستالیت انجام دهد. به عنوان مثال، نقاط کوانتومی آلیاژ ترکیبات CdSxSe1-x / ZnS با قطر 6 نانومتر، فقط با تغییر ترکیب (شماره محصولات 753742، 753793) نورهای طول موج های مختلف را منتشر می کنند. نقاط کوانتومی نیمه هادی آلیاژی که توسط آلیاژ کردن دو نیمه هادی با انرژی های مختلف شکاف باند ساخته شده اند، ویژگی های جالب دیگری را نه تنها از خصوصیات همتایان بزرگشان بلکه از نیمه هادی های والدین آن ها مشخص می کند. بنابراين، نانوبلورهای آلیاژی داراي خواص ترميمی جديد و خواص اضافی، از جمله خواصی هستند که به واسطه اثرات محصور کوانتومی ظاهر می شوند.

کوانتوم دات چیست؟ و چگونه این مشکل را برطرف کرده ؟

کوانتوم دات چیست؟ Quantom Dots (کوانتوم دات)، صفحات کوچک نانوکریستالی هستند که می توانند بر روی لایه نورپس‌ زمینه یک تلویزیون ال‌ ای‌ دی اضافه شوند. وقتی نور ال‌ ای‌ دی آبی رنگ از طریق لایه کوانتوم دات نمایش داده می شود این کریستال در واقع نور را شکسته و نور سفید‌ رنگ غنی‌ تری را که حاوی پرتوهای مختلف رنگی است تولید می کنند. این نور نهایتا منجر به ایجاد کیفیت تصویر بهتر با رنگ‌ های سیاه تیره‌ تر و حتی دیگر رنگ‌ های موجود به صورت زنده‌ تر می شود. تلویزیون‌ های ال‌ ای‌ دی با تکنولوژی کوانتوم دات از نظر کیفیت، بیش از پیش به پلاسما و تلویزیون‌ های OLED نزدیک شده اند. در برخی موارد تکنولوژی کوانتوم دات از طریق تیوب‌ های موجود در لبه‌ های صفحه‌ نمایش به کار گرفته می‌ شود که نور از آن طریق درخشش می‌ کند اما در اکثر تلویزیون‌ ها، این تکنولوژی به صورت لایه مجزای فیلم بر روی نور پس‌ زمینه قرار می گیرد.

کوانتوم دات چیست؟

چرا تلویزیون‌های ال‌ ای‌ دی توانایی رقابت با پلاسما و تلویزیون‌های OLED رو ندارند؟

کوانتوم دات چیست؟ طرف نظر از نحوه عملکرد، کوانتوم دات یک مشکل بزرگ رایج در تلویزیون‌ های ال‌ ای‌ دی رو بر طرف می‌کند. اکثر افراد، تلویزیون‌ های پلاسما ( که پس از این تولید نخواهند شد) و یا تلویزیون‌ های با تکنولوژی ارگانیک ال‌ ای‌ دی یا همان OLED را به صفحه‌ نمایش‌ های دیگر ترجیح می دهند. این صفحه‌ نمایش‌ ها به علت رنگ مشکی بهتر و عمیق‌ تر و رنگ‌ های غنی‌ شده، برتری محسوسی نسبت به تلویزیون‌ های ال‌ ای‌ دی دارند. در نظر داشته باشید که تلویزیون‌ های ال‌ ای‌ دی جدید در واقع همان تلویزیون‌ های ال‌ سی‌ دی هستند که نور پس‌ زمینه آن ها از طریق ال‌ ای‌ دی تامین می‌ شود. سال‌ ها پیش، تلویزیون‌ های ال‌ سی‌ دی از نورپردازی تیوب فلورسنت بهره می بردند و بدین واسطه نور سفید برای استفاده آن ها ایجاد می شد. این نور سپس از میان پیکسل‌ های صفحه‌ نمایش عبور کرده تا رنگ مورد نیاز تولید شود. تلویزیون‌ های ال‌ ای‌ دی در عوض از نور پس‌ زمینه ال‌ ای‌ دی بهره می برند که توان مصرفی کمتری داشته و حرارت کمتری تولید می کند و نهایتا فضای کمتری را نیاز دارد. دقیقا به همین علت، تلویزیون‌ های جدید می توانند باریک‌ تر و با مصرف کمتر تولید شوند. تلویزیون‌های LED از ال‌ ای‌ دی برای تولید نور پس‌ زمینه استفاده می کنند و این LED تنها نور آبی ایجاد می کند. پس از تولید نور آبی، نور از میان فیلترهای موجود بر روی صفحه‌ نمایش عبور کرده و رنگ مورد نیاز تولید می شود. در عوض شروع فرآیند با نور سفید تلویزیون‌ های ال‌ ای‌ دی این فرایند رو با نور آبی شروع می کنند. این رویه باعث ایجاد رنگ سیاه روشن‌ تر از حالت عادی می شود و از سوی دیگر رنگ‌ های مختلف نیز شفافیت کمتری دارند. برای برطرف کردن این مشکل، شرکت‌ های سازنده سعی می کنند در قسمت‌ های تاریک تر صفحه‌ نمایش، نور ال‌ ای‌ دی رو کاملا کاهش بدهند و از همین رو شاهد استفاده از واژه Local Dimming در تلویزیون‌ های جدید هستیم.

نقاط کوانتومی چیست؟

کوانتوم دات چگونه کار می کند؟

کوانتوم دات چیست؟ طرز کار کوآنتوم دات درست شبیه OLED است به این صورت که با دریافت سیگنال الکتریکی، از خود نور ساطع می‌کنند. این که رنگ نور چگونه باشد، به ترکیب و اندازه‌ ی نقاط کوآنتومی بستگی دارد. هر چه نقاط بزرگ‌ تر باشد، طول موج رنگی که ساطع می‌ شود کوتاه‌ تر خواهد بود. مثلا ترکیب سلنید کادمیوم که یکی از نیمه‌ هادی‌ هاست را در نظر بگیرید. اگر قطر نقاطی از این نیمه‌ هادی 5 نانومتر باشد و تحریک شود، نوری به رنگ قرمز یعنی طول موج 700 نانومتری ساطع می‌ کند. همین ترکیب با قطر 1.5 نانومتر، نور آبی یعنی با طول موج 400 نانومتری را ایجاد می‌ کند. در برخی موارد تکنولوژی کوانتوم دات از طریق تیوب‌ های موجود در لبه‌ های صفحه‌ نمایش به کار گرفته می‌ شود که نور از آن طریق درخشش می‌ کند اما در اکثر تلویزیون‌ ها، این تکنولوژی به صورت لایه مجزای فیلم بر روی نور پس‌ زمینه قرار می گیرد. صفحات نمایش کوانتوم دات یا QD، علاوه بر اینکه مصرف انرژی کمتر، تصاویر با وضوح بالاتر پخش می کنند، به اندازه ای انعطاف پذیرند که می توانید آن را لوله کنید و در کوله پشتیتان بگذارید. کوانتوم دات (Quantum dot) در حقیقت ذرات ریزی هستند که بین دو تا ده نانومتر قطر دارند، یعنی به اندازه حدودا پنجاه اتم. وقتی این ذرات با جریان مستقیم برق به سطح بالاتری از انرژی می رسند، پرتو درخشانی از خود ساطح می کنند. رنگ این پرتوها در هر نقطه کوانتومی منحصرا به اندازه آن بستگی دارد. مثلا هر کدام از نقطه کوانتومی قرمز، سبز و آبی به ترتیب ده، پنج و دو نانومتر قطر دارند.

کاربرد کوانتوم دات

مزایا و معایب

کوانتوم دات چیست؟ شاید مهمترین ویژگی از نظر متخصصان نمایشگر و تلویزیون، دقت در کنترل رنگ‌ ها باشد. در کوآنتوم دات کنترلی که روی رنگ وجود دارد به مراتب بیشتر از تکنولوژی قدیمی CRT است. در نمایشگرهای CRT از فسفر استفاده می‌ شد که محدوده‌ ی طول موجی که از آن متصاعد می‌ شود در حد 50 نانومتر است حال آنکه نقاط کوآنتومی به نصف این مقدار گرایش دارند. با تغییر اندازه‌ ی نقاط، دقت بالایی در کنترل نور ایجاد می‌ شود و حتی ممکن است به بیشترین تششع در حد کمتر از 1 نانومتر هم می رسید. پوشش گسترده‌ ی رنگ در نمایشگرهای CRT تنها 70 الی 75 درصد است در حالیکه کوآنتوم دات به رقم 100 درصد نزدیک است. اگر مقاله‌ ی بخش دانش‌ نامه در خصوص فضای رنگ و استانداردها را مطالعه کرده‌ اید، باید بگویم که کوآنتوم دات حدود 95 درصد از گستره‌ ی رنگی که BT.2020 نام دارد و برای نمایشگرهای اولترا اچ‌ دی به عنوان استاندارد اصلی به کار می‌ رود را پوشش می‌ دهد. کوآنتوم دات مثل OLED به مرور زمان کیفیت و کارایی خود را بهتر حفظ می‌ کند. البته اگر مدارات و لایه‌ های استفاده شده در نمایشگرها که فعلاً شبیه OLED است بهینه شود، وضعیت عمر و کارایی محصولات مبتنی بر نقاط کوآنتومی هم بهتر می‌ شود. گستره‌ ی امواجی که تولید می‌ شود هم می‌ تواند تا 30 درصد بیشتر از LCD ها باشد در حالیکه توان مصرفی بین 30 تا 50 درصد کمتر است. بازدهی این نوع پنل‌ ها بالاتر از 95 درصد است.
نقاط کوآنتومی به نور پس‌ زمینه هم نیازی ندارد چرا که نسبت به CRT های قدیمی و LCD های امروزی، حدود 50 تا 100 برابر نورانی‌ تر هستند! در واقع ممکن است این نوع نمایشگر دارای روشنایی 40000 شمع بر متر مربع هم باشد که در قیاس با روشنایی نهایتاً 700 شمع بر متر مربع گوشی‌ ها و تبلت‌ های امروزی، بیشتر است. نقاط کوآنتومی در حلال آبی و غیر آبی حل می‌ شوند که امکان استفاده از پنل‌ های منعطف و معمولی در ابعاد متنوع را به سازندگان می‌ دهد. رزولوشن این نوع نمایشگرها هم بالاتر خواهد بود. ضخامت باریک‌ تر نمایشگر، امکان استفاده روی پلیمرها و استفاده از یک نوع ماده برای تولید رنگ‌ های مختلف از دیگر مزایای این پنل‌هاست. از مشکلات و معایب پیش‌ رو می‌ توان به نقاط کوآنتومی آبی‌ رنگ اشاره کرد که هنگام تحریک به زمان‌ بندی دقیق‌ تری نیاز دارند. در واقع همان طور که اشاره کردم رنگ آبی توسط نقاط کوآنتومی کوچک‌ تر ایجاد می‌ شود که تحریک آن هم دقیق‌ تر و مشکل‌ تر است. از طرفی حساسیت چشم انسان به نور سبز بیشتر است و به نور آبی کمتر. تفاوت در حد 5 برابر است لذا سازندگان پنل‌ های نمایشگر باید توان مصرفی بیشتری برای رنگ آبی صرف کنند.

مزایا و معایب نقاط کوانتومی

نقاط کوانتومی و نام های مختلف

کوانتوم دات چیست؟ به نظر می رسد هر کمپانی تولید کننده تلویزیون کوانتومی، از یک نام برای این فناوری استفاده می کند. سامسونگ این فناوری را نانو کریستال های نیمه هادی می خواند. سونی آن را یک تلویزیون تریلومینوس جدید می داند که مزایای تلویزیون های کوانتومی را هم دارد. کمپانی TCL و LG هانسیس و چانگوگ از نام نقطه کوانتومی استفاده می کنند که رویکرد بهتری دارد. هارتلو درباره این تعدد نام‌ ها گفته: اصطلاح نقطه کوانتومی، یک اصطلاح عمومی است. همه کمپانی‌ های تولید کننده تلویزیون کوانتومی می خواهند این نام رو بگیرند و با روش خودشان این نام را تجاری سازی کنند. این روند می تواند منجر به سردرگمی ‌مصرف کنندگان شود. اما به نظر می رسد بیشتر تولید کنندگان در نهایت به یک همگرایی در نام گذاری فناوری نقطه کوانتومی می رسند. در نحوه ساخت تلویزیون‌ های کوانتومی ‌کمپانی‌ های مختلف، اختلاف‌ های جزیی وجود دارد اما این اختلاف‌ ها در یک تم کلی خلاصه می شود. مرکز این اختلاف‌ ها استفاده از تلویزیون‌ های لبه روشن با لبه تاریک با فناوری نقطه کوانتومی ‌و استفاده از نقطه کوانتومی ‌مبتنی بر کادمیوم یا مبتنی بر آیندیم است.

کاربردهای فعلی

کوانتوم دات چیست؟ در حال حاضر پنل تبلت Kindle Fire HDX 7 آمازون با همین تکنولوژی تولید شده که طبعا هزینه‌ ی بالاتری هم دارد. این تبلت از نظر توان مصرفی نمایشگر، گستره‌ ی رنگ و اشباع رنگ‌ های اصلی، یکی از بهترین‌ هاست و عده‌ ای آن را با OLED ها قیاس می‌ کنند. دنیای تلویزیون هم به سرعت به نقطه‌ی کوآنتومی و نمایشگرهای مبتنی بر آن گرایش پیدا کرده که علت هزینه‌ ی نسبتاً پایین و کیفیت بسیار خوب آن است. OLED گزینه‌ی بهتری است اما هزینه‌ ی چند برابری، مانع از کاربرد گسترده‌ ی آن می‌ شود. کمپانی QD Vision که روی تکنولوژی Triluminus برخی گوشی‌ های سونی کار کرده، نانوکو گروپ و کوآنتوم متریال از کمپانی‌ های بزرگی هستند که روی این تکنولوژی جدید و پنل‌های مبتنی بر آن کار می‌ کنند و لذا در آتی تدریجاً تلویزیون‌ ها و نمایشگرهای مبتنی بر نقاط کوآنتومی را خواهیم دید. حتی ال‌ جی و سامسونگ که دو قطب بزرگ تولید نمایشگر در جهان هستند هم به فکر استفاده از این تکنولوژی افتاده‌ اند.

برجسته ترین ویژگی های Quantum Dot

کوانتوم دات چیست؟ سامسونگ بر این اعتقاد است پیکسل ها در این تکنولوژی هرگز نمی سوزند و کاربران شاهد افت کیفیت تصویر یا burn-in نخواهند بود. به علت اعتماد بیش از حد این کمپانی به این موضوع، این محصولات با 10 سال وارنتی به خریداران تحویل داده خواهند شد. از امکاناتی که این تکنولوزی به دیدگان کاربر هدیه می دهند می توان به ویژگی های فراوانی اشاره کرد. بدونه شک ماندگاری بسیاری از موارد در ذهن و چشم حس خوبی را به افراد خواهد داد. اما مواردی در تصاویر موجودند که اگر باقی بمانند اثر زیبایی نخواهند داشت و چشم را خسته خواهند کرد. ماندن تصویر قبلی و ایجاد تصویر جدید بر روی آن کیفیت تصویر جاری را از بین خواهد برد و باید سرعت تعویض فریم بالا باشد تا این مشکل ایجاد نشود. علاوه بر سرعت بالا، همچنین باید فریم ها سالم و بی عیب باشند تا جای گزین فریم جدید گردند، با وجود تکنولوژی کوانتوم دات این مشکل هرگز پیش نخواهد آمد. زیرا سرعت تعویض فریم بسیار بالاست و نسوختن پیکسل ها از ویژگی های بارز این تکنولوژی است.

تعریف کوانتوم دات

پنل Quantum Dot و نحوه ورود آن به دنیای نمایشگرها

کوانتوم دات چیست؟ با وجود اینکه کوانتوم دات از فناوری های نو ظهور نیست، اما جدیدا در حوزه تلویزیون ها مورد استفاده قرار گرفته است. بیش از این ال جی در ساخت نمایشگر محصولاتش از این فناوری استفاده کرده است. اما این بار سامسونگ قصد کرده تلویزیون را در تیراژ بالا تئلید نماید. تولید انبوه این نمایشگر به این معنی است که سامسونگ می خواهد در صورت موفقیت به طور دائم از این تکنولوژی بهره ببرد. تلویزیون ها با دارا بودن این تکنولوژی می توانند تا یک ملیارد رنگ را به نمایش درآورند و همچنین بازدهی انرژی بیشتر، روشنایی بالاتر، تعداد کمتر پیکسل های سوخته از ویژگی هایی است که این محصولات ارائه می دهند.

با کیفیت ترین رنگ ها با پنل های CRT یا پنل های Quantum Dot؟

کوانتوم دات چیست؟ کیفیت تولید رنگ و واقعی بودن رنگ های ایجاد شده در نمایشگرهای CRT آن چنان بالاست که با وجود اینکه تکنولوژی ها و فناوری های زیادی پس از آن ها تولید شده اند هنوز جای گزینی مناسب نیافته اند. بسیاری از گرافیست ها و دیزاینر ها هنوز هم می خواهند نمایشگری با این تکنولوژی را در اختیار داشته باشند. بدون شک ورود Quantum Dot زنگ خطری برای این نمایشگرها خواهد بود. کنترل رنگ ها در این نمایشگر بسیار بالاست و از CRT ها نیز بالاتر است. نمایشگرهای CRT برای ایجاد رنگ ها از فسفر استفاده می کنند که طول موجی برابر 50 نانومتر دارند، اما میزان طول موج در Quantum Dot به وسیله نقاط کوانتومی به نصف این میزان تقلیل یافته است. این میزان طول موج کنترل بر ایجاد نور رنگی را با دقت بالاتری امکان پذیر می سازد. در بسیاری از مواقع این امکان وجود دارد که میزان طول موج به اندازه یک نانومتر پایین یابد. گستره ی رنگی که در سی آر تی ها و پوشش رنگی آن ها 70 تا 75 درصد می باشد، اما این رقم در کوانتوم دات بیشتر شده است و در برخی موارد به 100% هم می رسد. با توجه به این مورد می توان گفت رنگ ها با استاندارد بالا و وضوحیت بالایی به نمایش در خواهند آمد و رنگ های زنده به وجود می آیند.

Quantum-Dots چیست؟

[review]

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سبد خرید
ورود

هنوز حساب کاربری ندارید؟

خانه
منو