به دنبال نمایش گرهای کامل برای موبایل

چکیده مقاله: هنوز راه درازی برای اختراع یک نمایش گر موبایل کامل و بی عیب و نقص در پیش است اما این موضوع باعث نشده تا 8 تکنولوژی رقیب، برای دستیابی به برتری در این حوزه دست روی دست بگذارند. به نظر می رسد تمام تکنولوژی های ساخت نمایش گر، مزایای مشابهی را ارائه می کنند: خوانایی عالی، حتی در نور روز؛ سرعت های سریع انتقال پیکسل برای نمایش ویدئو؛ یک Gamut گسترده برای کیفیت بصری و البته، مصرف کم تر برای افزایش عمر باتری.
 

به دلیل این که رقابت در این حوزه بسیار فشرده و سریع صورت می گیرد، کمپانی های تولید کننده نمایش گر محصولات خود را با اسامی عجیب و غریب تجاری عرضه می کنند و بنابراین شما نمی توانید مطمئن باشید که یک نمایش گر خاص بر اساس کدام تکنولوژی ساخته شده است. برای از بین بردن این سردرگمی، ما در این مقاله به بررسی تکنولوژی های کلیدی پنهان شده در پشت این اسم ها می پردازیم و نگاهی عمیق به 4 نوع نمایش گر رایج خواهیم کرد و ضمناً 4 تکنولوژی جدیدی را که قرار است در آینده عرضه شوند مورد بررسی قرار می دهیم.

 

A-SI TFT LCD
 

Amorphous silicon (a-SI)TFT یکی از رایج ترین تکنولوژی های مبتنی بر LCDاست. از این تکنولوژی به شکل گسترده ای استفاده می شود و می توان آن را در ابزارهای کوچک و بزرگ متعددی پیدا کرد. ترانزیستورهایی که با استفاده از یک فیلم نازک amorphous silicon ساخته شده اند در ماتریسی از ستون ها و ردیف ها بر روی یک ماده شیشه ای پلاریزه شده قرار می گیرند. لایه ای از کریستال مایع بر روی ترانزیستورها قرار می گیرد و یک لایه ثانویه از شیشه که با زاویه 90 درجه از لایه اول پلاریزه شده است، بر روی لایه اول جای می گیرد. برای نمایش یک پیکسل واحد، ردیف ترانزیستورهای مربوط به آن روشن می شود و سپس یک بار الکتریکی به ستونی که آن ردیف را قطع می کند، ارسال می شود. کریستال های مایعی که در بالای آن قرار دارند، مسیر خود را عوض می کنند تا به نور پشتی نمایش گر اجازه عبور بدهند. وقتی ترانزیستور غیرفعال می شود، کریستال ها به جای اول خود بر می گردند و مسیر عبور نور را بلوکه می کنند. هر ترانزیستور یک پیکسل واحد را کنترل می کند و رنگ نیز با تقسیم هر پیکسل، به سه ساب - پیکسل با رنگ های سبز، قرمز و آبی ایجاد می شود. با تلفیق این سه ساب - پیکسل می توان هر رنگی ایجاد کرد و چگالی رنگ را نیز می توان با عوض کردن ولتاژ تغییر داد.
نمایش گرهای A-Si TFT زوایای دید مناسب و gamut رنگ نسبتاً خوبی تحویل می دهند اما نور پشتی آن ها انرژی بسیار زیادی مصرف می کند و خواندن و تماشای آن ها در نور مستقیم خورشید دشوار است؛ دو نقطه ضعف قابل توجه برای ابزار موبایلی که از باتری استفاده می کنند. براساس گفته های Paul Semenza، مدیر ارشد (DisplaySearch (www.displaysearch.com، نمایش گرهای a-Si TFT در مقایسه با سایر تکنولوژی های نمایش گرهای موبایل از بهترین نسبت قیمت/کارآیی برخوردار هستند و در سه سال آینده باید به عنوان پیشگام این تکنولوژی در بازار باقی بمانند.

LTPS TFT LCD
 

این تکنولوژی شباهت بسیار زیادی با a-Si TFT LCD دارد با این تفاوت که ترانزیستورهای آن از دانه های پلی سیلیکون ساخته شده اند (LTPS به معنای Low-temperature polysilicon است). به دلیل این که دانه های پلی سیلیکون بزرگ تر و در مقایسه با دانه های amorphous silicon که سایزهای مختلفی دارند متحدالشکل تر هستند، الکترون ها می توانند 100 بار سریع تر از دانه های موجود در a-Si جریان پیدا کنند. این موضوع نمایش گرهای LTPS را قادر می سازد تا پاسخ گویی بسیار سریع تری داشته باشند.
علاوه بر این ها، به دلیل این که مدارات سطر/ستونی یک نمایش گر LTPS در درون زیرلایه شیشه ای گنجانده می شود، پیکسل های LTPS را می توان با فاصله بسیار کمی از هم قرار داد و در نتیجه به رزولوشن های بالاتری دست پیدا کرد. اما درعین حال خواندن LCD های LTPS در نور مستقیم خورشید خیلی راحت تر نیست و backlight های این نمایش گرها نیز حداقل به اندازه a-Si LCD ها انرژی مصرف می کنند. از منظر سهم بازار، DisplaySeacrh پیش بینی می کند در سه سال آینده LTPS دومین مکان را به خود اختصاص داده و این مقام را حفظ خواهند کرد.
نمایش گر Retina Display به کار رفته در iPhone کمپانی اپل، LTPS را با تکنولوژی in-plane switching تلفیق می کند. دکتر M.Soneira، مدیر عامل DisplayMate Technologies)، می گوید در تست هایی که او انجام داده: "Retina Display استفاده شده در iPhone، شفاف ترین و روشن ترین نمایش گر بود."
با این حال Soneira می گوید: "gamut رنگ Retrina Display بسیار کوچک است و رنگ هایی غیراشباع و بعضاً رنگ پریده تولید می کند و کنتراست تصویر آن بسیار زیاد است که تصاویر نقطه دار ایجاد می کند."

IPS LCD
 

وقتی ولتاژ از کریستال های مایع موجود در یک IPS(in-plane switching) LCD عبور می کند، کریستال ها به جای این که عمود بر سطح پانل حرکت کنند، مثل twisted-nematic LCD ها به صورت موازی با آن حرکت می کنند. این کار زوایای دید بسیار بهتری را برای نمایش گر به ارمغان می آورد و دلیل این که چرا این تکنولوژی تا این حد در تلفن ها و تبلت ها رایج و فراگیر است را توضیح می دهد.
پانل های IPS پیشرفته و بهینه شده از ترانزیستورهای کوچک تری استفاده می کنند؛ بدین معنا که Aperture (منفذ)هایی که نور از آن ها عبور می کند بزرگ تر است. داشتن یک Aperture بزرگ تر به تولیدکنندگان اجازه می دهد از یک backlight کم مصرف تر که عمر باتری ابزار دستی را (اگر نه خیلی زیاد)افزایش می دهد استفاده کنند.
Jin Kim، موسس و مدیر عامل DisplayBlog.com می گوید: "IPSبه تکنولوژِی مسلط در تبلت ها و نهایتاً در نوت بوک ها، PCها، مانیتورها و تلویزیون ها بدل خواهد شد و در حوزه گوشی های هوشمند نیز IPS به شدت با تکنولوژی OLED به رقابت خواهد برخاست خصوصاً با سامسونگ و Super AMOLED آن".

AMOLED
 

در یک نمایش گر (diode‎‏‎ AMOLED(active-matrix organic light-emitting، وقتی ترکیبات اُرگانیک توسط یک جریان الکتریکی تحریک شوند از خودشان نور ساطع می کنند. AMOLED برای روشن وخاموش کردن هر پیکسل به یک ترانزیستور backplane فیلم باریک نیاز دارد اما به دلیل این که پیکسل ها خودشان نور ساطع می کنند، برای ایجاد تصویر نیازی به backlight ندارند. نمایش گرهای AMOLED یک سیاه بسیار عمیق که حاصل خاموش کردن پیکسل های خاص است نیز تولید می کنند.
سامسونگ برای گوشی های هوشمند خود یک نمایش گر AMOLED بهینه شده که Super AMOLED نام دارد تولید می کند. در حالی که Paul Semenza از DisplaySearch واژه Super را حرکتی در " یک مسابقه بازاریابی می داند، Ray Soneira از DisplayMate اعلام می کند که OLED های Super از سایر OLED ها بهتر عمل می کنند.
Soneira می گوید: "در تست های ما، Galaxy S دارای 4/4 درصد بازتاب صفحه نمایش و 25 درصد شفاف تر است و در مقایسه با OLEDهای غیر Super در Google Nexus One‏21 درصد کم تر انرژی مصرف می کند. میزان بازتاب اندک صفحه آن که در بین کم بازتاب ترین نمایش گرهایی که تا به حال تست کرده ایم جای می گیرد، بسیار جالب توجه است و زمانی که در فضاهای باز مورد استفاده قرار گیرد تاثیر عمده ای بر قابلیت دید آن می گذارد".
هرچند Soneira به این نکته اشاره می کند که AMOLED در حوزه کارآیی انرژی الزاماً پایان راه و حرف آخر نیست. او می گوید: در تست های ما، نمایش گرIPS iPhone 4 در یک شفافیت مشابه، کم تر از نصف OLED انرژی مصرف می کرد.
DisplaySearch می گوید بزرگ ترین ضعف، هزینه تولید آن ها است اما پیش بینی می کند که در سه سال آینده AMOLED خیلی سریع از سایر تکنولوژی های ساخت نمایش گر رشد خواهد کرد.

MULTI-MODE LCD
 

نمایش گری را تصور کنید که در یک حالت مثل کاغذ الکترونیکی بازتابی و در حالت دیگر و با لمس یک سوئیچ بتواند مثل یک LCD تمام رنگی عمل کند. این همان چیزی است که (Pixel Qi(www.pixelqi.com با نمایش گر ‎3Qi خود به آن دست پیدا کرده است. این تکنولوژی که توسط افراد درون این صنعت Multi-mode LCD نام گذاری شده است می تواند با همان ماشین آلات به کار رفته در ساخت LCDهای عادی تولید شود و می تواند مثل یک LCD عادی رنگی عمل کند.
اما وقتی backlight آن خاموش و غیرفعال شود، نمایش گر در یک حالت کم مصرف کار می کند و محتوایی را که در نور مستقیم خورشید قابل رویت است رندر می کند؛ درست مثل یک Kindle و سایر کتاب خوان ها کتاب الکترونیکی.
در حال حاضر Pixel Qi (که chee تلفظ می شود) یک نمایش گر 10.1 اینچی که در حالت transmissive رزولوشن ‎1024×768 و در حالت B&W reflective رزولوشن ‎3072×600 را تحویل می دهد ارائه می کند. DisplaySearch نمایش گر Pixel Qi را در مقایسه با LCD a-Si LCD,LTPS و AMOLED از نظر زوایه دید، gamut رنگ (در حالت transmissive) و حداکثر رزولوشن در رتبه پایین تری جای می دهد. هرچند از نظر مصرف انرژی کم تر و خوانایی در نور خورشید (در حالت بازتابی یا reflective) امتیاز بالایی به آن می دهد.
ضمناً Soneira آن را "تکنولوژی جذاب و جدید که E lnk را پشت سر می گذارد و در عین حال مزایای یک LCD رنگی را نیز عرضه می کند" توصیف می نماید.

Electrowetting
 

Electrowetting برای حرکت دادن مایعات، (نوعاً ترکیبی از آب و روغن که بین دو پلیت شیشه ای فشرده شده اند) در یک فضای محدود از ولتاژ بهره می گیرد.
همانند تکنولوژیPixel Qi، نمایش گرهای electrowetting را نیز می توان با استفاده از فرآیندی که بسیار شبیه فرآیندهای به کار رفته در تولید LCD های فعلی است تولید کرد.
Dye حل شده در روغن، رنگ پیکسل را تعیین می کند. در نبود ولتاژ (وضعیت خاموش پیکسل ) روغن، یک فیلم را بین آب و الکترودی که با یک عایق ضد آب پوشانده شده شکل می دهد. وقتی ولتاژ اعمال می شود، الکترود تنش سطح آب را تغییر می دهد و آن را به پایین پلیت می کشد و بدین ترتیب روغن را به کناره ها فشار می دهد.
این فرآیند منجر به ایجاد یک پیکسل نیمه شفاف می شود بنابراین اگر سطح زیر شیشه سفید باشد شما یک پیکسل سفید را مشاهده خواهید کرد.
انتقال بین سفید و رنگی به اندازه کافی برای یک نمایش گر electrowetting سریع هست که بتواند ویدئو کاملاً متحرک را نمایش دهد و این نکته مثبت در مقایسه با سایرانواع نمایش گرهای بازتابی نظیر E lnk (که در Kindle آمازون استفاده می شود) به شمار می رود.
(Liquavista|(www.liquavista.com یکی از نقش آفرینان اولیه در electrowetting با عرضه اولین محصول خود بازار کتاب خوان های کتاب های الکترونیکی را هدف گرفته است. LiquavistaBright قادر خواهد بود یک ‎64-‎‎step grayscale‎‏ برای متن، گرافیک و ویدئو ایجاد کند. نسل بعدی این محصول Liquavista فیلترهایی برای ایجاد یک نسخه تمام رنگی عرضه خواهد کرد.
DisplaySearch، این تکنولوژی را از نظر رزولوشن و زاویه دید پایین تر از LCD و AMOLED اما از نظر مصرف انرژی بسیار بهتر می داند.

Mems Shutter
 

MEMS که به معنای micro-electre-mechanical systems است. نوعی تکنولوژی است که از اجزای کوچک سخت افزاری که سایز آن ها بین 1 تا 100 میکرون است، تشکیل می شود. MEMS Shutter؛ که جای کریستال های مایع را می گیرند در زمان باز شدن نور را از خود عبور می دهند و زمانی که بسته می شوند نور را بلوکه می کنند.
نمایش گری که براساس این تکنولوژی ساخته می شود کماکان به یک backlight متکی است اما به دلیل این که هیچ نوع کریستال مایع، پلاریزه کننده یا فیلتر رنگی (که 70 درصد نور را قبل از این که به چشم برسد جذب می کند) وجود ندارد نمایش گر هایMEMS Shutter می توانند با Backlight هایی که انرژی کم تری مصرف می نمایند، کار کنند. در این تکنولوژی که در نمایش گر PerfectLight ساخت (Pixtronix(www.pixtronix.com به کار گرفته شده است، رنگ با استفاده از Led BACKLIGHT های قرمز، سبز و آبی تولید می شود. این کمپانی اعلام کرده تکنولوژی آن قادر است رنگ 24 بیتی، 105 درصد از color gamut سیستم NTSC و زوایای دید 170 درجه ای را تحویل دهد. Jin Jim می گوید: این یک تکنولوژی هیجان انگیز است. Pixtronix برای اطمینان از این که رنگ ها دقیق و صحیح هستند باید همکاری نزدیک و تنگاتنگی با تولید کنندگان گوشی هوشمند داشته باشد.
نمایش گرهای OLED دارای color gamut بالایی هستند اما رنگ ها خیلی pop می کنند که این امر منجر به ایجاد رنگ های نامناسب و غیر دقیق می شود.
DisplaySearch می گوید تکنولوژی MEMS Shutter در مقایسه با AMOLED و هر نوع تکنولوژی LCD دیگری، حتی در نور مستقیم خورشید قابلیت خواندن بهتری تحویل خواهد داد اما از این منظر در مقام مقایسه با reflective MEMS یا electrowetting در رتبه پایین تری قرار می گیرد.

Reflective MEMS
 

Reflective MEMS یک سیستم مکانیکی میکرو-الکترو مثل MEMS Shutter اما یک سیستم کاملاً بازتابی است که به یک backlight متکی نیست مگر این که از آن در تاریکی استفاده کنید.
تکنولوژی (Mirasol(www.mirasoldisplays.com کمپانی Qual-com بهترین نمونه فعلی یک نمایش گر reflective MEMS محسوب می شود. Mirasol براساس مفهوم مدولاسیون interferometic (ساخت رنگ از طریق دخالت در نور بازتاب یافته) بنا شده است. این نمایش گر از هزاران هزار ساب-پیکسل که از عناصر iMOD بسیار ریز (10تا 100 میکرون )ساخته شده اند و هر یک دارای دو پلیت هادی هستند تشکیل شده است. یکی ازاین پلیت ها یک پُشته فیلم باریک بر روی یک زیرلایه شیشه ای و دیگری یک غشای شبه آینه ای است که با یک gap هوایی بر فراز زیرلایه معلق شده است.
در نبود ولتاژ، این دو پلیت از هم جدا می شوند و نور محیطی از ساب -پیکسل بازتاب داده می شود. وقتی ولتاژ اعمال می شود، این دو پلیت به سمت یکدیگر کشیده می شوند و نور محیطی توسط ساب-پیکسل جذب می شود. رنگ هر یک از پیکسل ها براساس سایز gap بین دو پلیت آن مشخص می شود.
مجموعه سه تایی ساب-پیکسل ها (هر یک برای قرمز، آبی و سبز)، یک پیکسل قابل رویت را شکل می دهند و با دستکاری دقیق gap هوای بین ساب-پیکسل های مختلف رنگ ها تشکیل می شوند. به عنوان مثال یک پیکسل سیاه وقتی ایجاد می شود که شکاف های موجود در هر سه ساب-پیکسل کاملاً بسته شوند.
نمایش گرهای Mirasol ،bi-stable هستند؛ بدین معنا که عناصر iMOD آن ها برای حفظ وضعیت موجود خود به انرژی بسیار اندکی نیاز دارند؛ وقتی یک پیکسل قرمز باشد قرمز باقی می ماند. متاسفانه، نمونه های فعلی Mirasol در مقایسه با 16 میلیون رنگ در یک PC دسک تاپ، عمق رنگ محدودی دارند (در حدود 45000).
Jin Kim از DisplayBlog می گوید:من فکر می کنم Mirasol به بهترین شکل ممکن با eReader های نسبتاً ارزان و گوشی های موبایل سازگار خواهد شد، ابزاری که به مصرف انرژی اندکی نیاز دارند و در فضاهای بیرونی بیش تر مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل این که رنگ آن در مقایسه با LCDها یا OLED ها شفاف نیست، تبلت های چندرسانه ای سطح بالا احتمالاً مناسب استفاده از Mirasol نیستند".
منبع: بزرگراه رایانه، شماره ی 140