فناوری‌های صفحه‌نمایش‌ در سال 2015

اما این تنها نمونه‌ای از پیشرفت در فناوری صفحه‌نمایش‌ها است. موج جدیدی از فناوری‎های به کار رفته در صفحه‌نمایش‎ها طی سال‌های 2015 و 2016 ظهور خواهند کرد و به محصولاتی که شما قصد خرید آن را دارید، اضافه خواهند شد. حالا سوال اینجا است که طی سال 2015 شاهد چه فناوری‎های جدیدی در نمایشگرها خواهیم بود؟

فناوری‎های به کار رفته در نمایشگرها چگونه کار می‎کنند

قبل از این‌که فکر خود را به این مشغول کنیم که چگونه فناوری نمایشگرهای جدید به این پیشرفت رسیده‌اند، مهم است که بدانیم این‎ها چه هستند. در غیر این صورت اصلا مفهوم IZGO و هم عصرانش را درک نخواهیم کرد. صفحه‌نمایش‎های پیشرفته از دو مولفه اصلی تشکیل شده‎اند: پیکسل‎ها و مدارات الکترونیکی که پشت آن قرار گرفته و به backplane معروف است. از پیکسل‎ها برای خلق تصاویر استفاده می‎شود، اما این backplane است که پیکسل‎ها را کنترل می‎کند و سیگنال‎های الکتریکی را برای روشن و خاموش كردن آن‌ها ارسال می‎کند. IGZO یک مدار الکترونیکی پشت صحنه (backplane) است و ساخته شده تا به پیکسل‎ها فرمان دهد که چطور کار کنند.

اگر به backplane ها زیر یک میکروسکوپ نگاه کنیم، شبیه به شبکه‎ای از ریز مدارات چند رنگ به نظر خواهند رسید و شما می‎توانید آنها را همه جا پیدا کنید. تقريبا تمام صفحه‌نمایش‎های پیشرفته یک backplane دارند. دو ویژگی است که باعث می‎شود آن‌ها همه جا حاضر باشند: خاصیت رسانایی و شفافیت. هر چقدر یک backplane با بازده بیشتری الکتریسیته را منتقل کند، انرژی کمتری در زمان تغییر یک تصویر روی صفحه‌نمایش مصرف خواهد شد. علاوه بر این، از آنجا که این backplane بین منبع نور و پیکسل‎ها باقی می‎ماند، هر چقدر شفاف‎تر باشد نور پس‌زمینه انرژی کمتری مصرف می‎کند.

سه فناوری نوظهور در backplane 

طی سال‌های گذشته IGZO اولین جهش بزرگ در فناوری backplane بوده و تحت مجوز سامسونگ، شارپ و چند شرکت دیگر ساخته شده است. backplaneها با فناوری IGZO الکتریسیته را با بازده به مراتب بیشتری نسبت به فناوری‌های گذشته انتقال می‎دهند. علاوه بر این، شفاف‎تر هم هستند که باعث می‎شود نور پس‌زمینه نیاز به انرژی زیادی برای تولید روشنایی قابل دید نداشته باشد. این دو عامل سبب شده تا انرژی کمتری برای تولید تصاویر مصرف شود.

در حال حاضر فناوری IGZO در نوت بوک‎هایی مثل Dell XPS 13 و Razer Blade مورد استفاده قرار گرفته است، اما تنها گزینه جدید موجود نیست. صفحه‌نمایش‌های LTPS در ساختار backplane‌ها سرآمد هستند. آن‌ها الکترون‎ها را به سرعت انتقال می‎دهند و نسبت به نمونه‎های قدیمی‎تر از شفافيت بسیار بالاتری برخورداراند. بازده مصرف انرژی در آن حتی از IGZO هم بهتر است.

LTPS بیشتر از سایر فناوری‎های backplane در دسترس بوده است، اما به دلیل قیمت بالایی که دارد، چندان از آن استفاده نشده است. فرآیند ساخت پیچیده آن نیز مشکلاتی را به وجود آورده است و نمی‎توان آن را در اندازه‎های بزرگ تولید کرد و به همین دلیل، مدت زمان زیادی لازم است تا شاهد حضور این فناوری در صفحه‌نمایش‎های بزرگ باشیم، هر چند صفحه‌نمایش‎های کوچک‌تر لپتاپ‎ها نیز احتمالا بیشتر از چند سال باقی نخواهند ماند.
یک فناوری backplane دیگر هم وجود دارد که Metal Oxide یا به اختصار MO نام دارد و بیشتر به نام CBRITE MO (نام شرکت توسعه دهنده آن) شناخته شده است. قابلیت رسانایی در CBRITE  حتی از IGZO و LTPS هم بیشتر است اما میزان شفافيت یکسانی دارد. فناوری MO به دلیل این که می‎تواند الکترون‎ها را با سرعت بسیار بالا منتقل کند، صفحه را با سرعت دو برابر یک backplane معمولی نوسازی (refresh) می‎کند و این امکان تولید پنل‎های فوق‌سریع در رزولشن‎های بالای 4K را امکان‌پذیر می‎کند.

یک مزیت مهم دیگر نیز در آن نهفته است: این فناوری در مقايسه با LTPS ارزان‌تر بوده و به نسبت IGZO عملکرد بهتری در انتقال الکترون (یا خاصیت رسانایی) دارد. به دلیل جدید بودن فناوری CBRITE به احتمال زیاد تا چند سال آینده شاهد حضور آن در لپ‌تاپ‎های موجود در بازار نخواهیم بود.

پنلی از پیکسل‎ها

اگرچه backplaneها از اهمیت زیادی برخوردار هستند، اما تنها نیمی‎ از عملکرد مورد نیاز برای رسیدن به فناوری برتر ساخت صفحات‌نمایش را تشکیل می‎دهند. نوع پیکسل‎های به کار رفته در لپ‌تاپ شما، که به پنل هم معروف هستند، نقش تعیین کننده‎ای در کیفیت تصویر، مصرف انرژی و میزان خوانا بودن آن در نور محیطی روز دارد. Backplane‌ها بیشتر در میزان مصرف انرژی اثرگذار هستند.

در نظر داشته باشید که فناوری صفحه‌نمایش و Backplane در حالت کلی دو مقوله جداگانه هستند. تولیدکنندگان سعی می‎کنند صفحه‌نمایش‎های متفاوت را با فناوری‎های Backplane ترکیب کنند. از آنجا که تمام انواع صفحه‌نمایش‎ها از Backplaneها برای انتقال سیگنال به پیکسل‎ها استفاده می‎کنند، ترکیب و سازگار کردن Backplaneها با فناوری‎های متفاوت پیکسل‎ها می‎تواند سبب تولید صفحه‌نمایش هایی شود که هم از کیفیت بصری بهتری برخوردار باشند و هم باتری کمتری مصرف کنند.

نسل بعدی سیستم‎های میکروالکتریکی – مکانیکی

Micro-Electrical-Mechanical Systems یا به اختصار MEMS برای اولین بار داخل ساعت هوشمند Toq کوال‌کام دیده شد. این فناوری مصرف انرژی کمتر و قابلیت خوانده شدن در نور محیطی روز را فراهم می‎کند. قیمت آن نشان می‎دهد که نمی‎توان از آن در مقیاس و اندازه لپ‌تاپ، صفحه‌نمایش و سایر دستگاه‎های بزرگ‌تر استفاده کرد ولی این فناوری مورد توجه قرار گرفته و در حال پیشرفت است.

صفحه‌نمایش های مبتنی بر MEMS شبیه فناوری LCD نیستند. به جای انتشار نور سفید از بین یک فیلتر قرمز-سبز-آبی، MEMS از یک سیستم تنظیم اندازه باز و بسته شدن مکانیکی و یک نور پس‌زمینه چند رنگی استفاده می‎کند و مثل اکثر صفحه‌نمایش‎های تخت کاملا با کریستال مایع پوشیده شده است. این کار منجر به افزایش راندمان می‎شود زیرا کریستال‎های مایع به گونه‌ای کار می‎کنند که مقداری از نور را مسدود می‎کند و بازده کلی را افزایش می‎دهد. شارپ یک تبلت مبتنی بر MEMS با یک IGZO backplane را معرفی كرده است.

تا به امروز، تنها تعداد انگشت‌شماری از دستگاه‎ها از فناوری MEMS استفاده کرده‎اند. یک نمونه از آن‌ها فناوری صفحه جوهرالکترونیک Mirasol کوال‌کام است. درون Mirasol از MEMS استفاده شده است که باعث اضافه شدن قابلیت خوانده شدن در نور روز و کاهش شدید مصرف انرژی در این دستگاه شده است.
اگر چه MEMS باعث افزایش طول عمر باتری شده و امکان خوانده شدن در روز را فراهم می‎کند، اما دقت و صحت رنگ آن مثل صفحه‌نمایش‎های LCD نیست. علاوه بر این، به سختی می‎توان آن را در مقیاس رزولشن‌های بالای به کار رفته در دستگاه‌های پیشرفته مورد انتظار مصرف‌كنندگان تولید کرد. شرکت‌هایی نظیر شارپ با وجودی که حال توسعه فناوری‌های صفحه‌نمایش هستند، هنوز استفاده از آن در لپ‌تاپ‎ها دیده نشده است. با توجه به هزینه آن شاید بتوان آن را در لپ‌تاپ‎های قدرتمندی مانند آن‌هایی که توسط پاناسونیک، دل و لنوو تولید می‎شود، یافت.

نقطه کوانتومی‎ در یک لپتاپ

جدیدترین حوزه در فناوری صفحه‌نمایش، نقطه کوانتومی‎ م(Quantum Dot) است که در مصرف انرژی بسیار خوب و در دقت و صحت رنگ عالی عمل می‎کند. این فناوری دقت رنگ خود را با نقاط فسفر مانند شبه اتمی‎ تامین می‎کند. برای تولید رنگ، هر نقطه کوانتومی‎ درون صفحه‌نمایش، وقتی با یک نور پس‌زمینه برخورد می‎کند، رنگ متفاوتی در طیف RGB از خود ساطع می‎کند. از آنجا که این نقاط بسیار کوچک هستند چندین نقطه مجاور هم می‎تواند محدوده گسترده‎تری از رنگ‎ها را ارائه کند.

نقاط کوانتومی‎ وقتی با یک نور پس‌زمینه خاص آبی LED برخورد می‎کنند در مقايسه با LCD های متعارف می‎توانند طیف گسترده‌تری از رنگ‌ها را توليد کنند. این خصوصیت برای رسیدن به یک وسعت رنگ بسیار گسترده بدون افزایش مصرف انرژی بسیار ایده‎ال است. دقت و صحت رنگ نیز عالی است و در حقيقت با بهترین پیاده‌سازی می‎توان گفت تقريبا بی‌نقص است.

Zenbook NX500 ایسوس تنها لپ‌تاپی است كه با استفاده از فناوری نقطه کوانتومی‎ تولید شده است و با قیمت سرسام آور 2600 دلار به فروش می‎رسد که در حدود 800 دلار گران‌تر از اکثر لپ‌تاپ‎های تراز اول مخصوص بازی است. در دفاع از این لپ‌تاپ باید گفت که صفحه‌نمایش آن نه تنها در مقايسه با دیگر لپ‌تاپ‎ها بلکه در قیاس با خیلی از نمایشگرهای کامپیوترهای دسکتاپ واقعا برجسته با عملکردی فوق‌العاده است. اما با تمام این تفاسیر، چنین قیمتی برای بسیاری از مصرف‌كنندگان قابل قبول نیست و تنها باید امیدوار بود که قیمت‎ها شکسته شود.

نمایشگر‎های Transflective 

نمایشگرهای TF تغییر چشم‌گيری نسبت به صفحه‌نمایش‎های استاندارد LCD نکرده است. اجزای تشکیل دهنده هر دوی آن‌ها یکسان است. تفاوت اصلی در این است که صفحه‌نمایش‎های TF برای نمایش تصاویر سیاه و سفید نیازی به یک نور پس‌زمینه ندارند (شبیه جوهر الکترونیک). برعکس جوهر الکترونیک، صفحه‌نمایش‎های TF می‎توانند از نور پس‌زمینه استفاده کرده و یک صفحه تمام رنگی و ویدیو را نمایش دهند. بزرگ‌ترین ایراد TF این است که رنگ‎های نمایش داده شده در وضعیت نور پس‌زمینه اندکی رنگ پریده و مات هستند.

شناخته شده ترین نمایشگر لپتاپ transflective ساخت شرکت منسوخ شده Pixel Qi است. خوشبختانه بعد از ورشکستگی Pixel Qi، نمونه اختراعات ثبت شده این شرکت توسط جان گیلمور محفوظ ماند. طبق گزارشات منتشر شده این فناوری در حال حاضر تحت ضوابط خاصی به رایگان در دسترس است. همین امر سبب می‎شود این احتمال وجود داشته باشد که صفحه‌نمایش‎های مبتنی بر فناوری Pixel Qi به زودی به مرحله توسعه بازگردد.

در واقع یک فناوری شبیه به Pixel Qi قبلا توسط  JDI در دست تولید بوده است. JDI اخیرا یک نوع جدیدی از فناوری صفحه‌نمایش را معرفی كرد که شکلی از نمایشگر بازتابشی که به Memory-in-Pixel یا MIP معروف است را با یک Backplane از نوع LTPS ترکیب می‎کند. در حالت نظری، یک Backplane از نوع LTPS باید یک توازن بین کنتراست و دقت رنگ مرتبط با صفحه‌نمایش‎های بازتابشی به وجود آورد. ترکیبی از نمایشگر MIPS با LTPS می‎تواند رکورد کمترین میزان مصرف انرژی را به نام خود ثبت کند.

از OLED چه خبر؟

شما هم احتمالا از مزایای OLED زیاد شنیده‎ايد. این فناوری در حال حاضر در تلویزیون‎های لوکس گران‌قيمت مثل LG 65EC9700 و بعضی دستگاه‎های موبایل به کار گرفته شده است. جای تاسف است که این فناوری هنوز جایی در لپ‌تاپ‎ها و حتی نمایشگرهای دسكتاپ نداشته است، زیرا برخلاف LCDهای مرسوم، OLED یک کنتراست عالی را به شما ارائه می‎کند. OLEDها از پیکسل‎هایی ساخته شده‎اند که هنگام شارژ شروع به درخشیدن می‎کنند. این به این معنا است که پیکسل‎های غیرفعال کاملا و به طور واقعی سیاه هستندو صفحه‌نمایش یک لپتاپ با این فناوری می‎تواند تا رزولشن 8K هم ساخته شود.

 نمایشگرهای OLED از چند کاستی رنج می‎برند که باعث می‎شود چندان مناسب استفاده در لپ‌تاپ‎ها و نمایشگرها نباشند. اول این‌که، سلول‌های OLED در مدت زمان نسبتاً کوتاهی دچار سوختگی می‎شوند. دوم اینکه، همین‌طور که به مرور زمان از عمر پیکسل‎ها کم می‎شود، جای تصاویری که به سرعت و پشت سرهم نمایش داده می‎شوند، روی صفحه‌نمایش باقی می‎ماند (که به سایه اندازی یا ghosting معروف است). سوم این که، هزینه تولید OLED از LCD بیشتر است. تولیدکنندگان مشغول كار روی این مشکلات هستند و برخی از آن‌ها را رفع کرده‎اند، اما با وجود این، فناوری OLED هنوز برای استفاده در کامپیوترهای شخصی آماده نیست.

Panel Self Refresh 

یکی از جالب‌ترین فناوری‎های به کار گرفته شده فناوری PSR اینتل است. صفحه نمایش با سرعتی معادل 60 مگاهرتز در ثانیه نوسازی می‎شود. سخت‌افزار کامپیوتر شما در یک ثانیه حدود 60 بار یک صفحه را دوباره ترسیم می‎کند. همین امر باعث مصرف مقدار زیادی انرژی الکتریسیته می‎شود. کاری که PSR انجام می‎دهد این است که به جای ترسیم مجدد محتوای صفحه‌نمایش، تمام کار را از روی دوش پردازنده برداشته و به خود صفحه‌نمایش اجازه می‎دهد بدون نیاز به ترسیم مجدد اضافی تصویر خود را نگهداری کند. در این روش اطلاعات وضعیت صفحه نمایش در فضای کوچکی از رم موجود در خود نمایشگر ذخیره می‎شود.

ال‎جی مدعی است که با این فناوری در حدود 26 درصد در مصرف انرژی صرفه جويی می‎شود. از طرف دیگر، اچ‎پی ادعا می‎کند PSR می‎تواند با صرفه جویی 56 درصدی مصرف انرژی IGZO رقابت کند. اخیرا اولترابوک Spectre x360 که به فناوری PSR مجهز است توانست تا 12.5 ساعت دوام بیاورد که با XPS 13 دل برابری می‎کند.

Panel Self Refresh از خیلی جهات به فناوری نمایشگر ژاپنی Memory In Pixel شباهت دارد. اما تفاوت آن‌ها در این است که به جای اختصاص دادن حافظه مورد نیاز داخل خود ال‌سی‌دی، MIP مقدار کمی‎ از حافظه رم را درون هر subpixel قرار می‎دهد که می‎تواند وضعیت روشن و خاموش بودن را نگه‌داری کند. در این شیوه به میزان بسیار زیادی در مصرف انرژی صرفه‌جويی می‎شود، اما متاسفانه هزینه آن بسیار بالا است و نمی‎توان انتظار داشت که آن را جای دیگری غیر از صفحه‌نمایش‎های کوچک ساعت‎های هوشمند دید.

تکلیف آینده چیست؟

به طور خلاصه، دو فناوری در نمایشگرها که بیشتر از سایرین مورد توجه قرار گرفته‎اند، IGZO  و PSR است. هر دوی آن‌ها در حال حاضر در دسترس بوده و قیمت خیلی بالایی هم ندارند. هرچند PSR انرژی کمتری مصرف می‎کند، اما در عوض IGZO کیفیت تصویر بهتری را ارائه می‎کند. در نظر داشته باشید که این فناوری‎ها مستقل از یکدیگر نیستند و اگر یک تولیدکننده IGZO را با PSR ادغام کند، عملکرد باتری فراتر از آن چیزی خواهد رفت که ما تا کنون دیده‎ایم.

طی چند سال آینده صفحه‌نمایش‎های Quantum Dot و transflective نقش بسیار مهمی‎ را در کاهش مصرف انرژی بازی خواهند کرد و این در حالی است که کیفیت تصاویر و امکان خوانده شدن در نور محیطی روز هم پیشرفت چشمگيری خواهند داشت. حتی ممکن است این امکان وجود داشته باشد که سایر فناوری‎های صفحه‌نمایش را با IGZO و PSR بدون اضافه شدن قیمت‎های سرسام آور کنونی ترکیب کرد. مهم این است که آینده درخشانی در انتظار نمایشگرها است.