در دورانی زندگی می‌کنیم که از هر طرف از صفحه نمایش های تبلیغاتی شهری گرفته تا مانیتور و تلویزیون و تلفن همراه توسط نمایشگرهای مختلف احاطه شدیم. این نمایشگرها از فناوری‌ها و قابلیت‌های مختلفی بهره می‌برند بنابراین کیفیت‌های متفاوتی را هم ارائه می‌کنند. در ادامه با این تفاوت ها آشنا می شویم تا انواع صفحه نمایش ( Display ) را بهتر بشناسیم؛ چراکه کیفیت نمایشگر معیاری تعیین‌کننده در کارایی و قیمت مانیتور، لپتاپ ، تلویزیون و موبایل محسوب میشود.
نمایشگرهای اولیه از صفحه فلورسنت و لوله‌ی پرتوی کاتُدی ( CRT ) ساخته شده بودند که سنگین و بزرگ بودند و فضای زیادی اشغال می‌‌کردند، اما امروزه نمایشگرها با فناوری لایه ها و صفحه های نمایش LCD و نور پس‌زمینه‌ی LED ساخته می‌شوند و در مقایسه با نمایشگرهای قدیمی CRT، فضای کمتری اشغال می‌کنند.
نمایشگر های کریستال مایع ( LCD ) امروزی از لایه پشتی حاوی هزاران دیود تولید کننده نور ( LED ) به عنوان منبع نور پس‌زمینه ( Backlight ) استفاده می‌کنند و این نور ابتدا از یک لایه آرایشی خاص کریستال مایع عبور می‌کند که شدت نور را کم و زیاد می‌کند و این لایه توسط یک لایه ماتریسی از ترانزیستور‌ها به نام TFT کنترل میشود. لایه بعدی در واقع فیلتر رنگ است که رنگ‌های قرمز، آبی و سبز را از نور پس‌زمینه تولید می‌کند. لایه آخر لایه پلاریزه کننده است که بدون این لایه همه چیز تقریبا سفید به نظر خواهد رسید و به مجموع این لایه های تشکیل دهنده با در نظر گرفتن عناصر مداری شان، پنل صفحه نمایش ( Display Panel )گفته می شود.
LCD ها مشکلات بسیاری دارند، به دلیل فیلتر شدن زیاد نور، درصد زیادی از انرژی به هدر می‌رود. مشکل دیگر مربوط به تولید رنگ سیاه واقعی می باشد که به خاکستری متمایل نباشد. از طرفی کریستال مایع نمی‌تواند به خوبی جلوی همه نور را بگیرد و این ناتوانی، عمق و تمایز تصاویر تولید شده را پایین می‌آورد. همچنین از زاویه دید گسترده ای برخوردار نیستند. اما برتری که امروزه این نمایشگرها دارند، قیمت پایین در کنار انعطاف بالای آنهاست که این امر باعث شده تا این نمایشگرها در بسیاری از دستگاه ها در اشکال مختلف به چشم بخورند.
از طرفی همین معایب باعث می شوند تا نمایشگرهای LCD در مسیر تکاملی خود، از نظر نحوه چینش و آرایش مولکول‌های کریستال مایع و یا تنوع و تغییرات مواد سازنده لایه های تشکیل دهنده دیگر ، دچار تحول و نوآوری گشته و انواعی از آنها در پنل های مختلف تولید شوند.
بنابراین با گذشت زمان انواع مختلفی از پنل های LCD معرفی شدند که هر کدام از کیفیت رنگ، وضوح و مشخصات متفاوتی برخوردار هستند. در این مقاله از گروه فنی فروشگاه اینترنتی پرومیکس، انواع این پنل ها را معرفی می‌کنیم و نقاط ضعف و قوت آنها را بیان می‌کنیم.
پنل صفحه نمایش TN
پنل TN مخفف عبارت Twisted Nematic هست و پرکاربردترین و ارزان‌ترین پنل LCD محسوب می شود. در پنل‌های TN مولکول‌های کریستال مایع میان دو ورقه شیشه‌ای قرار گرفته و به صورت عمودی چیده شده است. این پنل‌ها معمولا به دلیل نرخ نوسازی تصویر ( Refresh Rate ) بالایی که دارند به نرم‌تر نشان دادن تصاویر متحرک کمک می‌کند علاوه بر رفرش ریت، زمان پاسخ دهی تغییر رنگ پیکسل های ( Response Time ) مانیتورهای با صفحه نمایش TN بسیار کمتر از انواع دیگر است، از همین رو یک پنل خوب برای علاقه مندان به بازی‌های ویدیویی سریع است.
رنگ‌های این پنل بهترین عملکرد را در حالت مشاهده به صورت مستقیم دارند اما اگر از زوایای دید ( Viewing Angles ) دیگر به صفحه نمایش نگاه کنید، متوجه بی کیفیت شدن رنگ پیکسل‌ها خواهید شد. بعلاوه از نظر تائیدیه ها و پوشش طیف رنگ‌ها از جمله نمایش فضاهای رنگی sRGB ، Adobe RGB ، DCI-P3 ، Rec-2020 و واقعی بودن رنگ‌ها از انواع دیگر پنل ها ضعیف‌تر است.
پنل صفحه نمایش IPS
پنل IPS یا In-Plane-Switching برای برطرف کردن نقاط ضعف تکنولوژی TN طراحی شده است. در این تکنولوژی آرایش کریستال‌های مایع، فیلترهای پولاریزه و فرستنده‌ها برای بالا بردن وضوح رنگ و کم کردن تحریف نور تغییر کرده است. علاوه بر این، صفحه نمایش های IPS برخلاف نمایشگرهای TN از عمق 8 بیتی به جای 6 بیت برای هر رنگ استفاده می‌کنند که نتیجه‌اش ارائه‌ی 256 درجه طیف رنگی بیشتر برای هرکدام از رنگ‌ها است بنابراین نمایشگرهای IPS به تولید رنگ های زنده و حفظ وضوح تصویر از زوایای مختلف، شهرت دارند که به همین خاطر مانیتورهای با پنل IPS برای طراحی، ویرایش عکس و ویدیو و تولید محتوا مناسب هستند.
با وجود کیفیت عالی تصویر، دقت و پوشش خوب رنگ ها و زاویه دید مناسب، پنل های IPS از نظر نرخ نوسازی تصویر و زمان پاسخ دهی پیکسل ها از پنل های TN عقب‌تر هستند و البته با پیشرفت تکنولوژی ، انواع مختلفی از مانیتورهای IPS از جمله Rapid IPS و PLS بوجود آمده اند که در نتیجه آنها سرعت تازه سازی تصویری و هم چنین کیفیت را بهینه تر کرده اند.
پنل صفحه نمایش VA
مقالات مرتبط
بین پنل پرسرعت TN و پنل غنی از رنگ IPS ، تکنولوژی میانه‌ای به اسم VA یا Vertically Aligned وجود دارد که گونه‌های PVA و MVA آن معروف هستند. پنل VA به صورتی ضعیف تر از همان رویکرد عمق رنگ 8 بیتی IPS در هر کانال و طراحی کریستال مایع برای بازسازی رنگ‌های زنده و زاویه دید بهتر، پیروی می‌کند و در عین حال تا حدودی تاخیر در پاسخ‌دهی پایین و سرعت بالای نرخ تازه‌سازی پنل TN را هم حفظ کرده است و نتیجه‌ی این ترکیب و مشخصات، نمایشگری با قیمت مناسب تر برای کارهای خانگی و اداری است.
اما مهم‌ترین مزیت پنل VA نسبت به انواع IPS و TN ، برتری آن در بحث کنتراست هست که به میانگین 1:5000 میرسد و در نتیجه رنگ مشکی بهتر و عمیق تری تولید می‌کند. نسبت کنتراست ( Contrast Ratio ) به محدوده سرعت تغییر روشنی به تاریکی پیکسل ها که به تفاوت درخشندگی رنگ یا تضاد در تصاویر منجر شده و باعث تمایز و تفکیک بیشتر آنها از یکدیگر میشود اطلاق می شود.
پنل صفحه نمایش OLED
OLED یا همان Organic LED مخفف عبارت Organic Light-Emitting Diodes، دیود ساطع‌کننده‌ی نور ارگانیک است که همیشه خاموش است تا زمانی که جریان الکتریسیته تابیده شده از آن عبور کند، در این صورت از خودش نور رنگی منتشر می‌کند. بدین صورت میلیون‌ها OLED کوچک در این نمایشگرها می‌توانند با استفاده از فناوری تابشی، به تنهایی و به صورت مستقل از هم و بدون نیاز به نور پس زمینه ( Backlight )، روشن و خاموش شده و رنگ خاصی تولید کنند که با این کار علاوه بر صرفه‌جویی در مصرف انرژی، وقتی نور پیکسل‌ها در رنگ سیاه قطع می‌شوند، دیگر در اطراف تصویر اجسام، روشنایی دیده نمی‌شود که در نتیجه رنگ مشکی در عمیق‌ترین حالت ممکن نمایش داده می شود و از همین رو میزان تفاوت روشن ترین قسمت صفحه نمایش با تیره ترین قسمت بسیار زیاد میشود و این یعنی، کنتراست بسیار بالایی نسبت به پنل های دیگر را شاهد هستیم.
در ساختار نمایشگرهای LED، نور پس‌زمینه تأثیر منفی در کیفیت رنگ و کنتراست تصویر دارد ولی در صفحه‌نمایش OLED ، چون نیازی به نور پس زمینه نیست این مشکل برطرف شده است، همچنین حذف این لایه‌های اضافی سبب شده است تا این نوع صفحه‌نمایش‌ها سبک‌تر و کم‌حجم‌تر و منعطف تر نسبت به نسل‌های قبل باشند. بنابراین تکنولوژی OLED یا دیودهای ارگانیک نور، بهترین پیشرفت در شفافیت رنگ و زاوید دید و سرعت نمایشی صفحه‌نمایش از زمان عرضه LCD تا به الان به‌حساب می‌آید که قابلیت ساخت در فرم های گوناگون اعم از تخت، خمیده، تاشو، رول شونده را هم دارد.
اما با وجود تمام قابلیت‌های پنل‌های OLED، این پنل‌ها هم بی‌نقص نیستند. در ساختار OLED ها خطر سوختگی قسمتی از تصویر، به‌خصوص زمانی که تصاویر مدت زیادی روی نمایشگر ثابت باقی می‌مانند وجود دارد، هم چنین بدلیل ارگانیک بودن دیودها علاوه بر اینکه روشنایی بالایی ارائه نمی‌دهند بدلیل بالا بودن هزینه تولید هم چنان استفاده این پنل برای اندازه های کوچک تر مانند گوشی ها و تبلت ها مقرون به صرفه است.
پنل‌های OLED نیز برای بهتر شدن و برطرف شدن معایب شان مدام متحول شده و انواعی از آنها اعم از POLED ( اولد پلاستیک بجای شیشه برای انعطاف بیشتر ) و AMOLED ( اولد پیکسل های مستقل از هم برای روشنایی بیشتر ) تولید شده است.
پنل های جدید صفحه نمایش miniLED و microLED
miniLED نسل تکامل یافته LCD های قدیمی تر هستند و از LED هایی چندگانه بسیار کوچک با ابعادی کمتر از ۰٫۲ میلی‌متر ساخته می‌شوند که برای تأمین نور پس زمینه نمایشگر بکار می روند. در این تکنولوژی جدید به جای استفاده از یک لایه یکپارچه نور پس زمینه بزرگ، از LED های بسیار ریز مختص هر پیکسل بکار گرفته شده و به این ترتیب بدلیل نشت کمتر نور، امکان دستیابی به رنگ مشکی عمیق‌تر و نرخ کنتراست بهبود یافته و پنل روشن‌تر را میسر می‌سازد.
miniLED ها با یک رویکرد ترکیبی از بعضی مزایای OLED ها و پیچیدگی کمتر LCD های سنتی تولید می شوند تا کیفیت نمایشگرهای OLED را با قیمتی پایین تر به چالش بکشند، اما در طرف دیگر این رقابت، microLED ها، نسل دیگر ارتقاء یافته OLED ها حاضر شده اند که از OLED های متعدد و خیلی ریزتر مختص هر پیکسل ساخته می شوند تا همچنان مزایا را بالاتر برده و پیروز این رقابت باشند.
پنل های مدرن صفحه نمایش QD-LED و QD-OLED
همچنین پنل QD-LED نسخه پیشرفته و ارتقاء یافته دیگر LCD ها خلق شده اند که حرف QD آن به لایه نورپردازی پس زمینه حاوی نقاط کوانتومی ( Quantum Dots ) اشاره دارد. در این فرآیند، نقاط مواد کوانتومی به نور وارد شده از پس‌زمینه واکنش نشان می‌دهند و نور را به رنگ‌های زنده تر و شفاف تر تبدیل می‌کنند.
QD-LED ها با بهره‌گیری از اثر این مواد، با کم شدن نشت نور پس زمینه ، توانسته‌اند کنتراست تصاویر را نیز بهبود داده و جزئیات کوچک تری را با وضوح بیشتر و زوایای دید گسترده تری نمایش دهند، بعلاوه چون دارای نرخ بروز رسانی بالایی نیز هستند، مشکل تاری دید در تصاویر سریع را تا حد خوبی از بین برده اند.
بدین ترتیب در ازای استفاده از مواد کوانتومی به دلیل ارتقای خیره کننده کیفیت و شفافیت تصویر QD-LED ها ، این مواد به ساختار و تکنیک لایه های OLED ها هم اضافه گشته اند که به QD-OLED ها نامگذاری شده اند تا نمایشگری باز هم باریک تر، سریع تر، روشن تر با مصرف انرژی کمتر و طول عمر بیشتر به همراه کنتراست و دقت رنگ بالاتر را شاهد باشیم.