تقابل دیودهای LED‌ با لامپ‌های CCFL در نمایشگرهای LCD

حتم دارم درباره تکنولوژی LED بسیار شنیده‌اید و شاید این پرسش در ذهن شما شکل گرفته باشد که این چیست که در عالم نمایشگرها چنین غوغایی به پا کرده است؟
واقعیت این است که تکنولوژی LED چیز عجیب و غریبی نیست و مدت‌هاست به شکل‌های گوناگون در زندگی روزمره با آن برخورد داشته و داریم. نکته مهم این‌جاست که بسیاری از برنامه‌های تحقیقاتی پس از سال‌ها به نتیجه رسیده و کاربردهای جدیدی برای تکنولوژی‌هایی قدیمی پیدا شده که تکنولوژی LED نیز یکی از آن‌هاست. دیودهای نوری را مدت‌هاست که می‌شناسید. حتی بسیاری از شمایان در آزمایشگاه‌ها با آن سر و کار داشته‌اید و می‌دانید که دیود نوری چیست و چگونه کار می‌کند. برای پاسخ به برخی شبهه‌ها،‌ در این نوبت قدری درباره تفاوت میان تکنولوژی‌های LED و CCFL صحبت می‌کنیم.
● نمایشگرهای LCD
برای صحبت درباره تکنولوژی LED‌ بد نیست قدری به گذشته بازگردیم و شرایط آن روزگار را مورد بررسی قرار دهیم.
نمایشگرهای CRT از دهه هفتاد میلادی با موفقیت در بازارها نفوذ کرده بودند و موقعیت خود را هر سه چهار سال یکبار با ارایه پیشرفت جدید مستحکم می‌کردند تا اینکه سر و کله نمایشگرهای LCD و Plasma نمایان شد. تکنولوژی Plasma بیشتر مورد توجه قرار گرفت و می‌رفت که تکنولوژی LCD از بازار خارج شود، اما کشف یکی دو پدیده فیزیکی و توسعه تکنولوژی بر اساس آن موجب شد که ورق برگردد و بازار به ‌سوی LCD سوق پیدا کند.
تکنولوژی LCD از همان ابتدا با یکی دو مشکل اساسی دست و پنجه نرم می‌کرد و تا مدت‌ها به ‌همین جرم مورد بی‌توجهی قرار گرفته بود. عامل اصلی این مشکلات نه تکنولوژی LCD که تکنولوژی مورد استفاده برای تولید نور پس زمینه بود. در آن هنگام لامپ‌های سفید فلورسنت کاتود سرد که CCFL نام داشتند به این ‌منظور استفاده شدند.
● لامپ‌های CCFL
لامپ فلورسنتی که برای تولید نور سفید در نمایشگرهای LCD استفاده می‌شود پسر عموی همان‌هایی است که در منازل نصب شده‌اند. به‌ بیان دیگر در اساس بر یک اصل کار می‌کنند، اما اهمیت رنگ در نمایشگرها موجب شده است که تغییراتی در لامپ‌های CCFL نمایشگرها اعمال شود. خلاصه بگویم که لامپ CCFL باید رنگ سفید خالصی تولید کند که توسط فیلترهای مختلف واقع در قسمت جلویی پانل LCD، در سه قالب رنگی قرمز، آبی و سبز قرار گرفته و ترکیبات مختلف رنگی را خلق کند. به‌طور معمول در داخل لامپ‌های فلورسنت مورد استفاده در نمایشگرهای LCD از گاز نئون استفاده می‌شود. لایه داخلی آن با فسفر رنگی (غالبا سفید) پوشانده شده و رنگ خروجی متمایل به سفید است. مشکل از همین نقطه آغاز می‌شود.
چشم انسان قادر به تشخیص طیف رنگ‌های قرمز تا بنفش است و عبارت‌های مادون قرمز و ماورای بنفش بر اساس همین توانایی به حس بینایی مصطلح شده‌اند.
اگر نور سفید را تجزیه کنیم،‌ طیف‌های رنگی شگفت‌انگیزی نمایان می‌شوند که مرزهای رنگی آن توسط چشم انسان به ‌طور کلی قابل تفکیک است، اما به‌صورت جزئی قابل تفکیک نیست!
از ترکیب همین رنگ‌هاست که رنگ‌های فرعی دیگر ساخته می‌شوند. اگر نور سفید تولید شده توسط لامپ فلورسنت مورد استفاده در نمایشگرهای LCD را تجزیه کنیم، طیف یک‌دستی حاصل نخواهد شد. به‌ همین دلیل در برخی موارد با فقر رنگ مواجه خواهیم شد و از آنجا که طیف ایجاد شده کامل نیست، قادر به تولید تمامی رنگ فرعی نخواهیم بود.
از سوی دیگر لامپ CCFL به ‌صورت لوله تولید می‌شود و در پشت پانل LCD قرار می‌گیرد. برای اینکه نور لامپ CCFL به‌ صورت یکنواخت بر تمامی سلول‌های کریستالی تابیده شود، لازم است در کانون یک آینه مقعر قرار گیرد و نور تولیدی به ‌صورت شعاع‌های موازی منتشر شود. اما چنین اتفاقی را شاهد نیستیم و کاربر نمایشگرهای LCD می‌داند که میانه‌های صفحه روشن‌تر از گوشه‌هاست به این معنی که نور لامپ به‌ شکل یکنواخت در کل صفحه توزیع نمی‌شود. هر چند برای کاهش این اثر آزاردهنده در برخی مدل‌ها از دو لامپ استفاده می‌کنند تا نور بیشتری تولید و منتشر شود. به‌ خاطر داشته باشید که اگر مشکل مربوط به شدت نور در تمام صفحه برطرف شود، فقر نور تولیدی در بخشی از طیف نور سفید تابیده شده همچنان باقی خواهد ماند.
از سوی دیگر افزایش تعداد لامپ‌ها برای افزایش میزان روشنایی، مصرف انرژی را نیز افزایش خواهد داد که در دوران کنونی مشکلی غیرقابل اغماض محسوب می‌شود. سازندگان نمایشگرهایی که قرار است در لپ‌تاپ‌ها استفاده شوند خودشان را به در و دیوار می‌زنند تا هر چه بیشتر از وزن‌ها بکاهند.
یک مشکل دیگر نیز وجود دارد که از چشم‌ها مغفول مانده است. گاز موجود در داخل لامپ فلورسنت (CCFL) پس از عبور جریان الکتریکی برای لحظاتی وارد فاز پلاسما می‌شود و در بازگشت به حالت عادی مقدار مختصری پرتو نرم X منتشر می‌کند. در این‌باره پژوهش‌های بسیاری شکل گرفته، اما کمتر منتشر شده است. برخی کارشناسان تولید و انتشار این پرتوهای زیان‌رسان را تایید می‌کنند، اما میزان آن را در قیاس با تولید پروتوهای X در نمایشگرهای CRT‌ قابل اغماض می‌دانند. این کارشناسان اعتقاد دارند همین مقدار کم نیز جذب لایه‌های جلویی نمایشگر و مقدار مختصری از آن به بیرون تابیده می‌شود. حقیقت این است که به طور قطع نمی‌توان در این‌باره اظهار نظر کرد.
شاید شنیده باشید که نمایشگرهای LCD کنونی نمی‌توانند رنگ مشکی (Black) را به‌ صورت واقعی ایجاد کنند. اگر با شیوه کار این نمایشگرها آشنا باشید می‌دانید که نوری که در پشت پانل تولید می‌شود پس از گذر از لایه‌های مختلف به سلول‌های حاوی کریستال ‌مایع می‌رسد. هر یک از این سلول‌ها مسؤول تولید یک رنگ به‌خصوص از میان رنگ‌های اصلی قرمز، سبز و آبی هستند. هر پیکسل تصویری از ترکیب سه سلول (با رنگ‌های اصلی) تشکیل می‌شود و هر سلول می‌تواند شدت نوری عبوری را در ۲۴ حالت مختلف از خاموش تا روشن کامل کنترل کند. از این‌رو برای نمایش نور سفید تمامی سلول‌ها در وضعیت تمام روشن و برای ایجاد رنگ مشکی تمامی سلول‌ها در وضعیت تمام خاموش قرار خواهند گرفت.
فرض کنید که نور در پس‌زمینه تولید و تابیده می‌شود و سلول‌ها قصد دارند در وضعیت تمام خاموش قرار بگیرند، اما سلول‌ها به‌ شکل واقعی نمی‌توانند در برابر عبور نوری که قصد عبور از سلول را دارد مقاومت کنند. درصد بسیار ناچیزی از این سلول‌ها امکان عبور پیدا می‌کنند و به ‌همین دلیل نمایشگری که از لامپ CCFL استفاده می‌کند نمی‌تواند رنگ مشکی واقعی ایجاد کند.
در پایان بگویم که این موضوع نیز کماکان در ابهام قرار دارد که آیا در تولید لامپ‌های CCFL از جیوه استفاده می‌شود یا خیر؟!
● تکنولوژی LED
علاوه بر دیودهای نوری (LED) تکنولوژی‌های دیگری نیز ارایه شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما عمومیت ندارند. تکنولوژی LED گزینه شایسته‌ای برای جایگزینی لامپ‌های CCFL مطرح کرده است.
دو گونه دیود سفید و رنگی (RGB) استفاده می‌شوند. دیود سفید در واقع یک دیود آبی‌رنگ است که با لایه‌ای از فسفر زردرنگ پوشانده شده و از ترکیب این دو رنگ، نور سفید ایجاد می‌شود. دیود سفیدرنگ همانند لامپ CCFL در برخی نواحی طیفی دچار فقر رنگ است، اما برخی مشکلات رایج لامپ‌های CCFL را ندارند. دیودهای رنگی در واقع از سه دیود قرمز، آبی و سبز تشکیل شده است و علاوه بر اینکه تمامی رنگ‌های طیف سفید را به‌ خوبی پوشش می‌دهد، کیفیت رنگ‌های کم‌نظیری دارد.
هر دو گونه دیودها، انرژی مختصری مصرف می‌کنند و می‌توانند رنگ مشکی را به‌ طور کامل ایجاد کنند و عاری از هرگونه مواد زیان‌رسان به محیط‌زیست و ابنای بشر و یکی از عوامل موثر در کاهش وزن نمایشگرها هستند.
قبول دارم که نوشتار امروز بیشتر به لامپ‌های CCFL پرداخت و به ‌سرعت از دیودها عبور کرد. اما مخاطب پیگیر به‌ خوبی دریافته که تکنولوژی LED برای پوشش ناتوانی تکنولوژی CCFL وارد عرصه شده است. در فرصتی دیگر بیشتر به دیودهای نوری خواهیم پرداخت. این را نیز بگویم که لامپ‌ها طی سه تا چهار سال آینده از بازار نمایشگرها LCD بیرون خواهند رفت و جای خود را به دیودهای نوری خواهند داد!

منبع : هفته‌نامه بزرگراه فناوری