تکنولوژی‌های رایج در وادی پانل‌های LCD

به‌ طور پراکنده در مطالب مختلف به تکنولوژی‌هایی که در نمایشگرهای LCD استفاده می‌شوند اشاره‌هایی شده است. در این فرصت قصد دارم این مطالب را تجمیع و قدری عمیق‌تر بررسی کنم. گفته باشم که نگارش این مطلب نه در تکریم نام تجاری خاص که، در توصیف انواع دستاوردهایی شکل می‌گیرد که در صنعت تولید نمایشگرهای LCD استفاده شده است و قاطبه مخاطبان محترم با فحوای آن آشنایی لازم را ندارند.
● یادآوری
نمایشگرهایی که بر اساس تکنولوژی کریستال مایع (LCD) طراحی می‌شوند، نیازمند تأمین نور سفیدرنگ از منبعی بیرونی هستند. تکنولوژی Plasma درست برخلاف این رویه کار می‌کند، زیرا هر سلول پلاسما مسؤول تولید نور موردنیاز برای خود است، به طوری که اعمال ولتاژ الکتریکی به هر سلول باعث برانگیخته شدن گاز داخل سلول می‌شود و آن را به‌ عنوان حالت چهارم ماده وارد فاز پلاسما می‌کند. ماده پلاسما شکل در فاصله کوتاهی به حالت گازی بازمی‌گردد و انرژی دریافت شده توسط جریان الکتریکی را به‌ صورت فوتون (پرتو نور) منتشر خواهد کرد. حتم دارم باقی ماجرا را حدس می‌زنید که هر سلول عهده‌دار انتشار یکی از رنگ‌های سه‌گانه اصلی است و الی‌ آخر.
شیوه تولید رنگ در نمایشگرهای LCD قدری متفاوت است، به این‌ شکل که سلول‌های کریستالی هیچ‌گونه نوری از خود ندارند و باید نوری از قسمت عقب وارد سلول شود تا بلایی بر سر آن آورد و از قسمت جلو سلول خارج و با قرنیه چشم کاربر برخورد کند. هر سلول کامل کریستالی که در اصطلاح پیکسل خطاب می‌شود در واقع از سه زیر پیکسل (سلول) ویژه تشکیل شده است که تولید رنگ‌های سه‌گانه (قرمز، سبز و آبی) را بر عهده دارد. هر سلول رنگی به صورت ۸ بیتی کنترل می‌شود، به ‌بیان دیگر ماده کریستالی‌شکل داخل هر سلول می‌تواند در هشت وضعیت مختلف قرار گیرد و بر شدت نور وارد شده به داخل سلول اثرگذار باشد. در حالت ۰ تمامی نور فیلتر می‌شود و سلول اجازه عبور نور را نخواهد داد و در حالت ۷ تمامی نوری که داخل می‌شود از سوی دیگر سلول خارج خواهد شد. از این‌رو یک سلول کامل می‌تواند در ۲۴ وضعیت (۳ سلول ۸ وضعیته) قرار گیرد و ترکیبی در حدود ۷/۱۶ میلیون رنگ را ایجاد کند. این موارد به تفاوت تکنولوژی‌های LCD و Plasma مربوط می‌شود، اما نمایشگرهای LCD از تکنولوژی مختلفی برای ایجاد تصویر استفاده می‌کنند که بخشی از آن به شیوه آدرس‌دهی سلول‌ها، ایجاد شبکه تصویر و بخش دیگر به تکنولوژی تولید سلول کریستالی مربوط می‌شود. همچنین گفته شد که نور مورد نیاز سلول‌های کریستالی از منبعی بیرونی تأمین می‌شود. در حال حاضر استفاده از دو تکنولوژی لامپ‌های CCFL و دیودهای نوری (LED) رواج بیشتری دارند. در ادامه گذر و نظری کوتاه در این‌باره خواهیم داشت.
● منبع تأمین نور
پیش از این درباره تکنولوژی‌های CCFL و LED صحبت شده است و برای جلوگیری از طولانی شدن مطلب، به قدر ضرورت به آن‌ها اشاره می‌کنم. لامپ‌های CCFL گونه کیفی همان لامپ‌های مهتابی مورد استفاده در منازل هستند. به‌ طور معمول یک یا چند لامپ CCFL در قسمت عقبی نمایشگر و در مقابل آینه‌ای مقعر نصب می‌شود که وظیفه دارد نور لامپ‌ها را به طور موازی و یکنواخت به سوی سلول‌های کریستالی هدایت کند. بدیهی است نور تابیده شده، به‌ طور کامل یکنواخت نخواهد شد و میزان نور در میانه و لبه‌های نمایشگر متفاوت خواهد بود. دیگر اینکه، نوری که توسط لامپ CCFL تابیده می‌شود به ‌طور کامل از تمامی طیف مرئی (قرمز تا بنفش) پشتیبانی نمی‌کند و نتیجه آن می‌شود که رنگ‌هایی که از سلول‌های کریستالی خارج می‌شوند به ‌طور کامل با رنگ‌های طبیعی منطبق نیستند. دیگر اینکه، نوری که توسط لامپ تولید می‌شود وارد تمامی سلول‌ها خواهد شد. نکته این است که برخی از پیکسل‌ها (سلول نوری) نباید نوری از خود عبور دهند، اما به‌ صورت واقعی مقدار مختصری نور از سلول خاموش عبور و با چشم کاربر برخورد می‌کند. در این حالت گفته می‌شود که نمایشگرهای LCD -که از تکنولوژی لامپ‌های CCFL بهره می‌برند- قادر به ایجاد تاریکی کامل (مشکی) نیستند!
تکنولوژی دیودهای رنگی (LED) رویکرد دیگری را در پیش می‌گیرند. به این شکل که در پشت هر سلول، یک دیود نوری قرار گرفته است و نور موردنیاز سلول را تأمین می‌کند. دو نکته جالب وجود دارد. اول اینکه، پرتویی که دیود نوری تولید می‌کند طیف مرئی را بیشتر پوشش می‌دهد و رنگ‌های نمایشگر طبیعی‌تر خواهد بود. نکته دیگر این است که اگر قرار باشد سلولی در وضعیت خاموش قرار گیرد لازم نیست تا دیود نوری مربوط به آن سلول روشن باشد، بنابراین نوری از سلول عبور نخواهد کرد. استفاده از دیود نوری، معضل عدم یکنواختی نور در پانل جلو نمایشگر را برطرف خواهد کرد. از این‌رو نمایشگرهایی که از تکنولوژی LED استفاده می‌کنند رنگ‌های طبیعی‌تری نمایش می‌دهند. هرچند این تکنولوژی نیز خوب و بد دارد و باید دقت داشت که انواع فاخر آن را به کار برد.
● تکنولوژی پانل‌ها
تکنولوژی‌های مختلف از راه‌های متفاوتی برای پردازش تصویر و آدرس‌دهی شبکه تصویر استفاده می‌کنند و از مواد و تکنولوژی‌های مختلفی برای تولید سلول‌ها بهره می‌برند. در حال حاضر چهار گونه تکنولوژی TN، IPS، MVA و PVA مورد توجه سازندگان پانل قرار دارند. گونه‌های دیگری نیز وجود دارند که چندان رایج نیستند، اما پیش‌بینی شده است با توجه به قابلیت‌هایی که ارایه می‌کنند تا دو سال آینده جایگاه ثابتی را تصاحب کنند. از میان این چهار گونه، تکنولوژی TN ارزان‌ترین است و سه گونه دیگر در نمایشگرهای گران‌قیمت استفاده می‌شوند. گونه‌های ذکر شده شامل زیرگونه‌های متعددی هستند.
تکنولوژی IPS در سال ۱۹۹۶ توسط Hitachi معرفی شده علاوه بر خود شامل سه زیرگونه اصلی S-IPS، AS-IPS و IPS-Pro است که هر یک به دلیل مزیتی مورد توسعه و استفاده قرار دارند. شرکت LG Philips بیشتر از گونه S-IPS بهره می‌برد،‌ البته گونه‌ای دیگر با نام H-IPS را نیز توسعه داده است که بیشتر مورد توجه شرکت NEC قرار دارد. بسیاری از سازندگان مطرح مانند Mitsubishi، HP و Apple نیز از H-IPS استفاده می‌کنند. پانل‌های IPS-Pro نیز بیشتر توسط Panasonic تولید می‌شوند. زاویه دید، کیفیت رنگ‌ها، کنتراست تصویر و سرعت پردازش شبکه تصویری بسیار عالی است و زمان پاسخگویی پیکسل‌های آن بین ۵ تا ۷ ثانیه ارزیابی شده. به ‌طور کلی پانل‌های IPS قیمت بالایی دارند، هرچند نوع ارزان‌تر E-IPS نیز بتازگی معرفی شده و قرار است که در نمایشگر تلویزیون‌های میان‌قیمت استفاده شود.
تکنولوژی MVA در سال ۱۹۹۸ توسط Fujitsu از ترکیب گونه‌های TN و IPS توسعه داده شده است. شرکت معتبر AU Optronics وارد عرصه شده و دو زیرگونه P-MVA و A-MVA را توسعه داده است. شرکت تایوانی کمتر شناخته شده Chi Mei نیز زیرگونه S-MVA را توسعه داده است. بسیاری از پانل‌های تلویزیون‌های BenQ توسط AU Optronics با تکنولوژی A-MVA تولید می‌شوند. ویژگی‌های فنی تکنولوژی MVA با قدری اغماض به تکنولوژی IPS شباهت دارند، با این تفاوت که پردازش تصویری قدری زمان‌گیر است و رنگ‌های آن نیز کیفیت بالا (اما نه به خوبی تکنولوژی IPS) و به‌ همین نسبت قیمت کمتری نیز دارند.
تکنولوژی PVA و S-PVA توسط Samsung معرفی شده و ویژگی‌های فنی آن شباهت فراوانی با MVA دارد با این تفاوت که کیفیت رنگ‌ها در آن بسیار بالاست. زمان پاسخگویی پیکسل‌ها در پانل‌های PVA قابل قبول است، اما زمان پردازش تصویری قدری زمان‌گیر است و بسیار توصیه شده که به ‌منظور پرهیز از مشکلات احتمالی از تکنولوژی S-PVA استفاده شود. عمق رنگ‌هایی که پانل PVA ارایه می‌کند کم‌نظیر است و IPS را به‌ عنوان اصلی‌ترین رقیب در مقابل می‌بیند. قیمت پانل‌های PVA و S-PVA بسیار بالاست. اغلب تلویزیون‌های درست و درمون Samsung و Sony از پانل‌های S-PVA بهره می‌برند.
تکنولوژی دیگری هم توسط Sharp با نام ASV معرفی شده که پانل‌های آن زاویه دید بی‌نظیری ارایه می‌کنند، البته این تکنولوژی چندان رایج نشده است.
● به‌ طور خلاصه
می‌توان گفت که بسیاری از سازندگان به ‌سوی ارتقای کیفی تکنولوژی TN برآمده‌اند، زیرا قیمت پانل‌های آن برای تولید انواع محصولات بسیار ارزان است. دیگر اینکه، زمان پاسخگویی پانل TN با متوسط یک تا دو ثانیه در میان گونه‌های دیگر رقیب ندارد. ازاین‌رو پانل‌های TN بهترین گزینه برای تولید نمایشگرهای کامپیوتر ویژه بازی هستند. گونه‌های فاخر بیشتر در تلویزیون‌ها و نمایشگرهای کامپیوتر فاخر که مورد استفاده گرافیست‌ها قرار دارد استفاده می‌شوند. این مطلب را به دلیل توجه روزافزون خریداران ایرانی به تلویزیون‌های LCD تهیه کردم تا سطح دانسته‌های ایشان را ارتقا دهد. باشد که چنین باشد!

منبع : هفته‌نامه بزرگراه فناوری