استخدام النقاط الكمومية لتعزيز أداء تلفزيون LCD

معرفة ما تحتاج إلى معرفته عن النقاط الكمومية (الملقب QLED)

النقاط الكمومية وتلفزيونات LCD

Image عرض بنية النقاط الكمومية وكيفية صنعها. صورة بإذن من QD Vision

لا شك أنه على الرغم من بعض أوجه القصور ، فإن أجهزة تلفزيون LCD هي النوع المهيمن للتلفزيون الذي يتم بيعه للمستهلكين كمركز لتجربة الترفيه المنزلي. وقد أدى القبول السريع لتليفزيون LCD إلى تسريع وتيرة تلفاز CRT و Rear Projection ، كما أنه السبب الرئيسي في عدم وجود تلفزيونات البلازما معنا .

ومع ذلك ، فإن تلفزيون OLED يتم الترويج له من قبل الكثيرين ، مع الأداء "المحسن" كخلف شرعي لشاشة LCD. في الواقع ، وضعت LG رهانها على هذه التقنية من خلال إنتاج وتعزيز التلفزيونات OLED بنشاط.

ومع ذلك ، بقدر ما قد يميل المؤيدون إلى الاعتقاد بأن OLED يمثل خطوة إلى الأمام في مجال تكنولوجيا التلفزيون ، فإن أجهزة تلفزيون LCD لا يزال بإمكانها أن تأخذ الأمر معًا مع دمج النقاط الكمومية.

ما هي النقطة الكمومية؟

لأغراض التطبيق في أجهزة التلفاز وشاشات عرض الفيديو ، فإن Quantum Dot هي عبارة عن بلورة نانوية من صنع الإنسان ذات خصائص أشباه الموصلات يمكن استخدامها لتعزيز السطوع والأداء اللوني المعروضين في صور ثابتة وفيديو على شاشة LCD.

النقاط الكمومية هي عبارة عن جسيمات انبعاث (مثل الفسفور على تلفزيون البلازما) ، ولكن في هذه الحالة ، عندما تضرب بفوتونات من مصدر ضوء خارجي (في حالة تطبيق LCD TV ضوء أزرق LED) ، فإن كل نقطة تنبعث منها ألوان من عرض النطاق الترددي المحدد ، والتي يتم تحديدها حسب حجمها.

تبعث النقاط الأكبر الضوء المنحرف نحو اللون الأحمر ، وعندما تصبح النقاط أصغر ، فإنها تصدر ضوءًا أكثر انحرافًا نحو الأخضر. عندما يتم تجميع النقاط الكمية من الأحجام المعينة معًا في بنية (أكثر في هذا على الصفحة التالية) ويتم دمجها مع مصدر ضوء LED أزرق ، فإنها يمكن أن تنبعث الضوء عبر النطاق الترددي للون المطلوب لعرض التلفزيون. الاستفادة من خصائص Quantum Dot ، يمكن لصانعي التلفزيون تعزيز سطوع وأداء ألوان تلفزيونات LCD فوق القدرات الحالية.

توضح الصورة أعلاه كلا من البنية نقطة كمومية (على اليمين) ، مثال افتراضي على العلاقة بين خصائص انبعاث ألوان Quantum Dot وفقًا للحجم (على اليسار) ، والطريقة التي يتم بها تصنيع النقاط الكمومية بالفعل (تشبه شيئًا ما من مختبر الدكتور فرانكنشتاين في المختبر أو كلية الكيمياء).

كيف يمكن استخدام النقاط الكمومية في تلفزيونات LCD

Image of Quantum Dot Application Chart. صورة بإذن من QD Vision

وبمجرد تصنيع النقاط الكمومية ، يمكن وضع النقاط المختلفة الأحجام إما بشكل عشوائي أو بطريقة منظمة الحجم في غلاف يمكن وضعه داخل تلفزيون LCD (مع وجود تلفزيون بشاشة LCD تكون النقطتان عادةً أحجامًا ، أحدهما مخصص للأخضر الآخر الأمثل لأحمر).

توضح الصورة الموضحة في هذه الصفحة كيفية استخدام Quantum Dots في تلفزيون LCD ، وفقًا لنوع الغلاف المستخدم.

في كل طريقة ، يرسل مصباح أزرق الضوء من خلال النقاط الكمومية ، التي يتم تحفيزها بحيث تنبعث منها الضوء الأحمر والأخضر (والذي يتم دمجه أيضًا مع الأزرق القادم من مصدر ضوء LED). ثم يمر الضوء الملون المختلف من خلال رقائق LCD ، وفلاتر الألوان ، إلى الشاشة لعرض الصور. تسمح طبقة الكم Quantum Dot المضافة لجهاز التليفزيون بشاشة LCD بعرض نطاق ألوان أكثر تشبعًا وأوسع نطاقاً من أجهزة تلفزيون LCD بدون طبقة Quantum Dot المضافة.

تحقق من مظاهرة فيديو من تطبيق نقطة الكم في شاشات الكريستال السائل (مسرح منزلي المهوسون / رؤية كيو دي)

تأثير إضافة النقاط الكمومية على تلفزيونات LCD

الرسم البياني يظهر تأثير QD Vision اللون IQ Quantum Dot Color Gamut Boost لأجهزة التلفزيون. مخطط بإذن من QD Vision

الموضح أعلاه هو عبارة عن مخطط ومثال يوضح كيف يمكن أن يؤدي إضافة Quantum Dots إلى أجهزة تلفزيون LCD إلى تحسين أداء الألوان.

في المخطط في الأعلى يوجد تمثيل رسومي قياسي يوضح نطاق الألوان المرئي الكامل. ومع ذلك ، لا تستطيع أجهزة التلفاز وتقنيات الفيديو عرض نطاق الألوان بالكامل ، لذلك ومع وضع ذلك في الاعتبار ، فإن المثلثات المعروضة في هذا الطيف تُظهر كيف تقترب تقنيات الألوان المختلفة المستخدمة في أجهزة عرض الفيديو من هذا الهدف.

كما ترون من المثلثات المشار إليها ، فإن أجهزة تلفاز LCD التي تستخدم إضاءة LED الخلفية أو الحافة البيضاء التقليدية تعرض أقل بكثير من معيار ألوان NTSC الذي تم تبنيه في عام 1953 لنقل الألوان. ومع ذلك ، وكما ترى أيضًا ، عند إضافة النقاط الكمومية إلى المزيج ، فإن اللون على تلفزيون LCD لديه القدرة على التمدد بما يكفي لتلبية متطلبات معيار ألوان NTSC.

التأثير العملي: الألوان أكثر تشبعًا وطبيعية ، كما هو موضح في المقارنات أسفل الرسم البياني.

من المهم أيضًا الإشارة إلى أنه يمكن استخدام نقاط Quantum Dots لتلبية احتياجات معايير الألوان HD (rec.709) و Ultra HD (rec.2020 / BT.2020) ، كما هو موضح في مقالة Quantum Dots For Ultra غاطس عالية الجودة في شاشات الكريستال السائل التي نشرتها الجمعية الدولية للبصريات والضوئيات.

LCD مقابل OLED

الرسم البياني مقارنة تلفزيون LCD مع لون IQ Quantum Dots مقابل OLED TV. مخطط بإذن من QD Vision

كما هو مذكور في مقدمتي لهذه المقالة ، تعتبر أجهزة تلفزيون LCD هي النوع الأكثر شيوعًا في المنازل في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، فإن أجهزة التلفاز ذات شاشات الكريستال السائل لديها عيوب ، والتي تشمل تشبع اللون والأداء على مستوى اللون الأسود ، خاصة عند مقارنتها بتلفزيونات البلازما. لقد ساعد دمج أنظمة إضاءة LED بالأسود والحاد إلى حد ما ، لكن ذلك لم يكن كافياً.

واستجابة لهذه العيوب ، كانت صناعة التلفزيون (ومعظمها LG) تسعى إلى حل OLED كحل ، حيث إن أجهزة التلفزيون التي تتضمن تقنية OLED يمكن أن تنتج سلسلة ألوان أوسع وأسودًا مطلقة.

ومع ذلك ، على الرغم من أن OLED تم الترحيب بها كبديل أفضل لشاشات LED / LCD ، بعد سنوات من الوعود والمحاولات الفاشلة للوصول إلى السوق ، إلا أن LG و Samsung فقط في عام 2014 دخلتا سوق التلفزيون بشاشات OLED كبيرة الحجم والتي تم تقديمها في CES 2013 باستخدام اثنين نهج مختلف قليلا.

تستخدم LG نظامًا يُشار إليه باسم WRGB ، وهو عبارة عن مزيج فرعي لواجهة OLED ومرشحات لونية بيضاء اللون لإنتاج صور ، في حين تدمج سامسونج الضوء الأحمر والأخضر والأزرق الحقيقي الذي ينبعث منه البتات الفرعية OLED.

تلفزيونات OLED تبدو رائعة بالفعل ، ولكن هناك مشكلة رئيسية واحدة هي إيقاف بقية صناعة التلفزيون من جلب أجهزة التلفزيون OLED إلى السوق على نطاق واسع ، والتكلفة.

كما يجب الإشارة إلى أن سامسونج قد خرجت من إنتاج OLED TV في عام 2015 ، تاركة LG ، والآن سوني ، باعتبارها المصدر الوحيد لأجهزة تلفزيون OLED الموجهة إلى السوق الاستهلاكية.

على الرغم من الادعاء بأن أجهزة التلفاز الكريستالية أكثر تعقيدًا في البنية من أجهزة تلفزيون OLED ، فإن الحقيقة الحقيقية هي أن OLEDs ، حتى الآن ، كانت أكثر تكلفة في تصنيع أحجام الشاشات الكبيرة المطلوبة لأجهزة التلفزيون. يرجع ذلك إلى العيوب التي تظهر في عملية التصنيع والتي تؤدي إلى رفض نسبة كبيرة من شاشات OLED من الاستخدام لأحجام الشاشات الكبيرة. ونتيجة لذلك ، يتم خنق معظم مزايا OLED المفترضة (مثل القدرة على عرض نطاق ألوان أوسع ومستوى أسود أعمق) على تلفزيونات LED / LCD.

من خلال الاستفادة من مشاكل إنتاج OLED والقدرة على دمج النقاط الكمومية في تصميم تلفزيون LED / LCD الذي تم تنفيذه حاليًا (والتغيير القليل جدًا المطلوب في خط التجميع) ، قد تكون Quantum Dots هي تذكرة لجعل أداء تلفزيون LED / LCD أقرب إلى أداء ما تأمل صناع التلفزيون مع OLED - وبتكلفة أقل بكثير.

LCD مع النقاط الكم مقابل OLED

مخطط يقارن تلفزيونات LCD من شركة Sony مع أجهزة Color IQ Dot مقابل أجهزة LG وتلفزيونات OLED من سامسونج. مخطط بإذن من QD Vision

يظهر في هذه الصفحة مخطط يقارن السطوع وتغطية الألوان ومتطلبات استهلاك الطاقة لجهازين من تلفزيونات LED / LCD من سوني التي تتضمن نظام Quantum Dots مع الجيل الأول من تلفزيونات OLED الصادرة عن Samsung و LG.

بدون الدخول في الكثير من التفاصيل الفنية ، عند مقارنة جميع المجموعات الأربع ، ستجد أن تغطية اللون هي مجموعتي LED / LCD المجهزة بمعدات Sony Quantum Dot والمستخدمة في المقارنة ، ومجموعة سامسونج الأصلية OLED قريبة جدًا ، في حين أن LG OLED يبدو في الواقع أقل من أداء.

من ناحية أخرى ، في حين أن مجموعة سامسونج قادرة على إنتاج سطوع عالي ، فإن كل من مجموعات سوني Quantum Dot LED / LCD و LG OLED قريبة جداً.

ومع ذلك ، فإن الفرق الأكثر أهمية هو في استهلاك الطاقة. كما ترون ، تستهلك كل من تلفزيونات OLED طاقة أكبر من تلك التي تستخدمها سوني في هذه المقارنة ، خاصة عندما تفكر في أن مجموعة Sony 4K مقاس 65 بوصة تستهلك طاقة أقل من 55 بوصة من تلفزيون OLED. وهذا يعني ، باستثناء أي تقدم هندسي في أجيال المستقبل من أجهزة تلفزيون OLED ، أن تلفزيون OLED مقاس 65 بوصة قد يستهلك طاقة أكبر من نظيره المكمل التلفزيوني LED / LCD.

أيضًا ، هناك أمر آخر يجب مراعاته وهو أنه في الوقت الذي تستهلك فيه أجهزة التلفزيون LED / LCD الطاقة على مستوى ثابت أكثر بغض النظر عن خرج الإضاءة (على الرغم من أن ميزات أخرى على التلفزيون ، مثل التلفزيون الذكي ، إلخ ... ، عند العمل يمكن أن تؤثر على استهلاك الطاقة) ، يتغير استهلاك الطاقة OLED TV مع مستوى السطوع المطلوب لإنتاج الصور. لذلك ، كلما كان المحتوى أكثر سطوعًا ، كلما زاد استهلاك الطاقة - وبالطبع ، إشراك التليفزيون الذكي والميزات الأخرى أيضًا.

لذا ، كما ترى في الرسم البياني ، فإن عامل التكلفة الإضافية في كل من التصنيع وشراء جهاز تلفزيون OLED قد لا يحقق الكثير من التحسينات على تلفزيون LED / LCD المجهز بـ Quantum Dot.

النقاط الكمومية - ملون الحاضر والمستقبل

تقنية Quantum Dot Demo و أمثلة على أجهزة التلفزيون ذات النقاط الكمومية في معرض CES لعام 2016. الصورة © روبرت سيلفا - مرخص لـ About.com

هناك ثلاثة مزودين رئيسيين لتقنية Quantum Dot للاستخدام في أجهزة التلفزيون ، QD Vision (التي توفر حل حافة بصرية لأجهزة التلفاز LED / LCD ذات الإضاءة الحادة) ، و Nanosys و 3M (التي توفر خيار فيلم Quantum Dot (QDEF) - للاستخدام مع أجهزة التلفاز LED / LCD المزودة بإضاءة خلفية Full Array.

على الجانب الأيسر من الصورة الموضحة أعلاه ، التلفزيون على أقصى اليسار هو تلفزيون 4K LED / LCD من سامسونج ، ومجرد اليمين والجزء السفلي هو تلفزيون LG 4K OLED. فقط فوق LG OLED TV هو تلفزيون Philips 4K LED / LCD مجهز بتقنية Quantum Dot. كما ترون ، يظهر اللون الأحمر أكثر على Philips أكثر من مجموعة Samsung وأكثر تشبعًا قليلاً من الأحمر المعروض على مجموعة LG OLED.

على الجانب الأيمن من الصورة ، توجد أمثلة على أجهزة التلفزيون المجهزة بكميات نقطية من TCL و Hisense.

وقد أدى استخدام النقاط الكمومية إلى تحقيق قفزة كبيرة إلى الأمام ، حيث أظهر العديد من صانعي التلفزيون أجهزة التلفزيون التي تستخدم تقنية Quantum Dot في مؤتمر CES 2016 ، بما في ذلك Samsung و TCL و Hisense / Sharp و Vizio و Philips.

ومع ذلك ، من الغريب أن LG ، التي عرضت بعض نماذج تلفزيونية الكمومية دوت كوم في عام 2015 ، قررت على ما يبدو التراجع ، ووضع المزيد من الموارد في تكنولوجيا تلفزيون OLED الأكثر تكلفة.

من جهة أخرى ، مع LG و Sony (اعتبارًا من 2017) كونهما صناع أجهزة التلفاز OLED الوحيدتين (تستخدم تلفزيونات OLED من سوني أجهزة OLED من LG) ، فإن خيار Quantum Dot لتحسين اللون الذي توفره QD Vision و Nanosys و 3 M تمكن شاشات الكريستال السائل لمواصلة هيمنتها في السوق لسنوات ، وعقود قادمة. لذا ، في المرة القادمة التي تذهب للتسوق من أجل جهاز تلفزيون ، تحقق لمعرفة ما إذا كان يحتوي على "Color IQ" أو "QLED" "QD" أو "QDT" أو تسمية مشابهة على المجموعة أو في دليل المستخدم - أن التلفزيون يستخدم تقنية Quantum Dot.

النقاط الكمومية و HDR: أفضل معا: الجمع بين HDR والنقاط الكمومية (QD Vision)

النقاط الكمومية في عرض الجوال: Apple Retina (Tech Radar)