10 نکته که در مورد تکنولوژی LED و نمایشگر های LED
بازار تلویزیون در سالهای اخیر شاهد عرضه و معرفی تنوع گستردهای از محصولات با فناوریها و ویژگیهای بسیار متفاوت بوده است. این وضعیت باعث شده تا خریداران برای تصمیمگیری درباره محصول مورد نظر خود با تردیدها و سردرگمیهای زیادی مواجه باشند. از سوی دیگر، مدتی است که ورود یک نام جدید به این تردیدها دامن زده و باعث شده که انتخاب حتی در بین تلویزیونهای مبتنی بر یک فناوری پایه یعنی LCD نیز چندان ساده نباشد. همانند هر فناوری دیگری، بازار محصولات صوتی و تصویری از انبوه شایعات و اظهار نظرهای غیرواقعی (مثبت و منفی) درباره LED پر شده است و همین موضوع باعث شد تا ما تصمیم بگیریم مهمترین واقعیتهای مربوط به فناوری مذکور را در قالب این مقاله در اختیار شما قرار دهیم. این واقعیتها در قالب ده نکته فنی مطرح شدهاند که در ادامه خواهید خواند.
یک تلویزیون LED، نوع جدیدی از تلویزیون محسوب نمیشود
ممکن است صحبتها یا ادعاهای اغراقآمیز زیادی را در این مورد شنیده باشید، اما یک تلویزیون LED تنها یک مدل LCD است که از نور پشتی LED بهره میگیرد، نه نور فلورسنت کاتد سرد یا CCFL استاندارد. از سوی دیگر با وجود آن که تلاشهای تبلیغاتی تولیدکنندگان در یکی دو سال اخیر تا حدود زیادی بازار این محصولات را داغ کرده، اما واقعیت این است که تلویزیونهای LCD با نور پشتی LED از سال 2007 به بازار راه پیدا کردهاند.برخلاف پلاسما و OLED که فناوریهای تابنده (Emmisive) محسوب میشوند و در آنها هر پیکسل دارای منبع نوری جداگانه مخصوص به خود است، LCD یک فناوری انتقالدهنده (Transmissive) محسوب میشود که در آن هر پیکسل باید از پشت روشن شود.
دو نوع پیکربندی نور پشتی LED وجود دارد
در ابتدا، نمایشگرهای مبتنی بر نور پشتی LED با یک آرایه کامل از LEDها در پشت LCD روشن میشدند، درست مانند نور پشتی CCFL استاندارد. اما برای ایجاد تلویزیونهای باریکتر، مهندسین مجبور بودند این لایه اضافی از LEDها را حذف کرده و آنها را به کنارههای صفحه نمایش انتقال دهند. با این شکل ایجاد نور پشتی، LEDها در چهار طرف صفحه نمایش تعبیه شده و نور خود را با استفاده از Lightguideها به سمت داخل و مرکز آن میتاباندند. این نوع تلویزیونها عموما تحت عنوان Edge-lit شناخته میشوند و در حال حاضر متداولترین مدل موجود بهشمار میآیند.
Local-dimming در هر یک از این پیکربندیها وجود دارد
تمام LCDهای مبتنی بر LED فعلی که یک آرایه کامل از LEDها را بهعنوان نور پشتی به خدمت میگیرند، به فناوری خاصی تحت عنوان تاریکسازی منطقهای یا Local-dimming مجهز هستند که در آن بخشهایی از نور پشتی میتوانند بهطور مستقل تاریکتر یا روشنتر شوند. این تغییرات بر حسب اینکه نواحی مختلف تصویر تاریکتر یا روشنتر میشوند، صورت میگیرند.توانایی تاریک کردن بخشهایی از صفحه نمایش به کاهش مقدار نوری که از طریق پیکسلهای تاریک شده نشت میکند، کمک کرده و نتیجه نهایی آن نواحی سیاهی هستند که تاریکتر و واقعیتر به نظر میرسند. از آنجایی که سطوح سیاه در تعیین نسبت کنتراست صفحه نمایش نقش حیاتی دارند، هر چه رنگ سیاه ایجاد شده عمیقتر باشد رنگها برجستهتر خواهند بود. همچنین، کل تصویر زندهتر به نظر میرسد.
یکی از معایب تاریکسازی منطقهای، تاثیری است که تحت عنوان Blooming شناخته میشود و در آن نواحی روشنتر به قسمتهای تاریکتر نفوذ کرده و سطوح سیاه مجاور خود را روشن میکنند. این تاثیر Blooming تا حدود زیادی در بین مدلهای مختلف متفاوت است. وقوع Blooming بهطور مستقیم با تعداد عناصر LED تاریکسازی منطقهای یا مناطق قابل تاریکسازی پشت صفحه نمایش ارتباط دارد، اما بعضی از تولیدکنندگان این اطلاعات را بهدرستی منتشر نمیکنند.با نور پشتی CCFL استاندارد و اکثر مدلهای مجهز به نور پشتی Edge-lit LED، کل نور پشتی بهطور یکجا روشن یا تاریک میشود. با اینحال، بعضی از تلویزیونهای جدیدتر این گروه میتوانند روش مشابهی از تاریکسازی منطقهای را با یک پیکربندی Edge-lit پیادهسازی کنند. سامسونگ این فناوری را تحت عنوان تاریکسازی دقیق معرفی میکند تا به ایجاد تمایز بین آن و تاریکسازی منطقهای واقعی کمک کرده باشد. در تلویزیونهای LG نیز این تکنیک را تحت عنوان LED Plus خواهید یافت.
تلویزیونهای Edge-lit واقعا باریک هستند، اما مشکل یکنواختی دارند
همانطور که اشاره کردیم، مزیت اصلی یک الگوی نور پشتی Edge-lit LED، این است که تولیدکنندگان میتوانند تلویزیونهای باریکتری بسازند. با اینحال، روش مذکور با این مشکل مواجه است که نور پشتی به اندازه یک آرایه کامل از LEDها در پشت صفحه نمایش یکنواخت نخواهد بود. در نمایشگرهای Edge-lit، اگر یک تصویر سفید را نمایش دهید متوجه خواهید شد که حاشیههای خارجی صفحه نمایش روشنتر هستند. همچنین وقتی که یک تصویر کاملا سیاه را نمایش میدهد، حاشیههای تصویر تا حدودی خاکستری دیده میشوند.
نور پشتی LED از هر نوعی که باشد زاویه دید LCD را بهبود نمیبخشد
برخلاف پلاسما، یکی از معایب تلویزیونهای LCD این است که اگر با زاویه به صفحه نمایش آنها نگاه کنید، تصویر آنها دچار تحریف میشود. نور پشتی LED هیچ تاثیری بر این وضعیت ندارد و در بعضی از موارد حتی میتواند آن را تشدید کند.
بازدهی نور پشتی LED از نور پشتی فلورسنت استاندارد بالاتر است
هیچ تردیدی وجود ندارد که استفاده از نور پشتی LED میتواند مصرف برق تلویزیون را کاهش دهد و بعضی از LCDهای مجهز به نور پشتی LED برای هر اینچ از سطح صفحه نمایش خود بالاترین بازدهی انرژی را در بین تمام مدلهای موجود تلویزیونها ارایه میکنند.یک مطالعه در سال 2008 نشان داده بود که تلویزیونهای LED بهطور متوسط 101 وات برق مصرف میکنند، در حالی که این میزان برای تلویزیونهای LCD استاندارد معادل 111 وات است. البته اندازه صفحه نمایش و روشنایی تصویر نیز میتوانند تاثیر قابل توجهی بر میزان مصرف برق داشته باشند.از سوی دیگر، باید توجه داشته باشید که هر دو نوع تلویزیونهای LCD مذکور بهطور قابل ملاحظهای کممصرفتر از تلویزیونهای پلاسما هستند.
نور پشتی LED در حال بهبود است، اما تا کجا میتواند بهتر شود
این یک واقعیت است که الگوهای نور پشتی تولیدکنندگان با گذشت زمان همچنان در حال بهبود هستند، اما پیشرفتهای واقعی بیشتر در حوزه فناوری Edge-lit خواهند بود. مهندسین تلاش میکنند تا نور پشتی Edge-lit را بهبود بخشند تا بتواند به سطحی معادل آرایه کامل LED رسیده و حتی از آن نیز پیشی بگیرد.یکی از مشکلات نور پشتی Full-Array، این است که برای دستیابی به بهترین شرایط به 1/2 میلیون LED نیاز دارد تا بهطور جداگانه 2,1 میلیون پیکسل را در یک تلویزیون 1080p روشن کند. اضافه کردن این تعداد LED به هیچوجه مقرون به صرفه نخواهد بود. با اینحال، مهندسین تلاش میکنند تعداد LEDهای قابل تعبیه در پنلها را تا حد امکان افزایش دهند، بدون آنکه محصولات نهایی بهطور غیرقابل توجیهی گران باشند.
LED به معنای قیمت بالاتر است
بهطور طبیعی، تلویزیونهای مجهز به نور پشتی LED گرانتر از سایر مدلهای LCD هستند. این موضوع باعث میشود که موضوع مصرف پایینتر این تلویزیونها و در نتیجه کاهش هزینههای برق شما چندان چشمگیر بهنظر نرسد. زیرا شما از ابتدا هزینه بالاتری را برای تلویزیونی با کیفیت تصویری تقریبا یکسان پرداخت کردهاید. با گذشت زمان و کاهش قیمت این مدلها، وضعیت کلی تغییر خواهد کرد.
مدلهای برتر تلویزیونهای LED کیفیت تصویری نزدیک به پلاسما را ارایه میکنند
تلویزیونهای LCD مدتها بهخاطر ناتوانی در تولید سطوح سیاه عمیق مورد حمله تلویزیونهای پلاسما قرار گرفتهاند. با معرفی نور پشتی LED به همراه تاریکسازی منطقهای، سطوح سیاه روی بهترین تلویزیونهای LED میتواند معادل سطوح سیاه روی بعضی از بهترین مدلهای پلاسما باشد و تصویر فوقالعادهای را ارایه کنند. از سوی دیگر، تلویزیونهای دارای نور پشتی LED از بازدهی انرژی بسیار بهتری نسبت به تلویزیونهای پلاسما برخوردار بوده و سبکتر نیز هستند. با اینحال تحریف تصویر در زوایای دید باز هنوز به قوت خود باقی مانده است در حالی که تلویزیونهای پلاسما با چنین مشکلی مواجه نیستند.از سوی دیگر، ما با بهبود چندانی در کیفیت تصویر مدلهای مبتنی بر Edge-lit LED مواجه نیستیم. در بعضی از موارد، تلویزیونهای LED حتی کیفیت تصویری پایینتری را نسبت به همکاران مبتنی بر CCFL خود ارایه میکنند. مثل همیشه، عملکرد این تلویزیونها تا حدود زیادی در بین مدلهای مختلف متغیر است اما نباید وجود نور پشتی LED را بهعنوان تصویر بهتر تلویزیون تفسیر کنید.
اگر تنظیمات تصویری صحیح نباشند، تفاوتی بین LED و سایر مدلها وجود ندارد
شما میتوانید بهترین HDTV جهان را با آخرین و بینقصترین فناوری داشته باشید، اما اگر آن را بهطور صحیح راهاندازی و تنظیم نکنید، کیفیت تصویر نهایی تلویزیون هیچ تفاوتی با سایر مدلها نخواهد داشت. بنابراین همانطور که میبینید کار شما با خرید یک تلویزیون جدید به پایان نمیرسد، بلکه باید استقرار و تنظیمات تلویزیون را نیز بهطور صحیح انجام دهید.
به نقل از نشریه عصر شبکه
آشنایی با تکنولوژی صفحات LCD
پیشرفتهای تکنولوژیکی یکی پس از دیگری راه را برای بهبود کیفیت زندگی باز میکنند. فناوریهایی که روز به روز به تعداد و انواع آنها افزوده میشوند همگی یک هدف را دنبال میکنند: رفاه و راحتی بیشتر .
نام LCD را حتما شنیدهاید. نوع جدید از فناوری که هر روزه بر استفاده بهینه آن افزوده میشود، مانیتورها، ساعتهای دیجیتالی، اجاقهای مایکروویو، دستگاههای پخش سیدی، دماسنجها و دستگاههای الکترونیکی فراوان دیگر از بیشمار نمونههای کاربرد این نوع صفحات هستند. بد نیست در مورد آنها به زبانی ساده بیشتر بدانیم، اینکه LCD چیست؟ چگونه ساخته میشود و انواع آن کدام است.
● LCD چیست؟
LCD مخفف کلمه Liquid Crystal Display به معنای «صفحه کریستال مایع» است. کریستالهای مایع اولین بار در سال 1888 توسط یک گیاهشناس اتریشی به نام فردریک رینیتزر (Friedrinch Rreinitzer) کشف شد. وی با تحقیقات و آزمایشات خود اثبات کرد زمانی که ماده کلستریل (اسید بنزوئیک کلستریل) ذوب میشود در ابتدا یک مایع تیره تشکیل شده و سپس در صورتی که درجه حرارت بالا رود، روشنتر میشود. در نهایت پس از خنک کردن، این مایع و قبل از تبلور نهایی به رنگ آبی تبدیل میشود.
از آن زمان بود که ایده استفاده از کریستال مایع برای ساخت صفحات نمایش به ذهن دانشمندان و متخصصین افتاد. ساخت اولین صفحات نمایش کریستال مایع به سال 1968 بازمیگردد. از آن هنگام سازندگان LCD گونههای ماهرانه و جالبی از این وسیله را به لحاظ تکنولوژیکی توسعه دادند و LCD ها را از لحاظ تکنیکی به سطح بالایی رساندند و روند رو به رشد تکنولوژی ساخت این وسیله همچنان رو به فزونی است. شرکت IBM برای اولین بار در سال 1981 مانیتورهای (CGA (Color Graphic Adapte را معرفی کرد.
مانیتورهای فوق قادر به نمایش چهار رنگ با وضوح تصویر 320 پیکسل افقی و 200 پیکسل عمودی بودند.
این شرکت در ادامه فعالیتهای خود در سال 1984 مانیتورهای EGA یا Enhanced Graphiv Adapter را به بازار عرضه کرد. این نوع از نمایشگرها قادر به نمایش شانزده رنگ و وضوح تصویر 350 * 640 بودند.
اما IBM همچنان به تلاش خود ادامه داد تا اینکه در سال 1987 سیستم (VGA) Video Graphiv Array را معرفی کرد. مانیتورهای VGA قادر به نمایش 256 رنگ و وضوح تصویر 600 * 800 بودند. اما سه سال بعد یعنی در سال 1990 سیستم (XGA (Extended Graphics Array معرفی شد. سیستم فوق با وضوح تصویر 600*800 قادر به ارائه 8/ 16 میلیون رنگ و با وضوح تصویر 768 * 1024 قادر به نمایش 65536 رنگ بود. اغلب صفحات نمایشگرهایی که امروزه در سطح جهان عرضه میگردند از استاندارد (UXGA (Ultra Extended Graphics Array استفاده میکنند.
استاندارد UXGA قادر به ارائه 8/16 میلیون رنگ با وضوح تصویر 1200*1600 پیکسل است. در مانیتور LCD تصویر از تعداد زیاد و معینی از سلولهای مستطیل تکرنگ حاوی کریستال مایع تشکیل میشود. واحد کامل رنگی در مانیتور LCD پیکسل نام دارد و مربعی به ابعاد تقریبی 3/0 در 3/0 میلیمتر است. هر پیکسل از 3 مستطیل رنگی سرخ، سبز، آبی RGB به ابعاد تقریبی 1/0 در 3/0 میلیمتر تشکیل شده است. خاصیت کریستال مایع این است که در اثر اعمال ولتاژ، نور پلاریزه رنگی عبوری را به تناسب ولتاژ تضعیف میکند.
ترکیب 3 ولتاژ مستقل که به سه مستطیلR وG وB میرود، میتواند 16 میلیون رنگ را نشان دهد. تحقیقات نشان داده است مولکولهای کریستال میزان متوسطی از گرما را دریافت میکنند تا یک ماده مناسب را از یک حالت جامد به کریستال مایع تبدیل کنند و فقط مقدار بیشتری گرما را برای تبدیل همان کریستال مایع به حالت مایع واقعی دریافت میکنند.
● نحوه تشکیل صفحات LCD
برای ساخت LCD دو شیشه پلاروید را با 90 درجه اختلاف نسبت به یکدیگر قرار میدهند و یک کریستال مایع بین آنها میگذارند. در نمایشگرهای LCD مادهای رسانا و شفاف رو یک سطح صاف شیشهای قرار میگیرد و سپس یک لایه ارگانیک روی آن را میپوشاند. پس از آن دومین لایه رسانا روی این دو لایه قرار میگیرد. با برقرار کردن جریان الکتریکی در دو لایه رسانا، میان این دو لایه، میدان الکتریکی به وجود میآید و لایه ارگانیک در اثر آن نورانی میشود.
در این تکنولوژی اصول کار بر پایه جابهجایی الکترونها و حفرهها است که در اثر میدان الکتریکی حرکت کرده و هنگام برخورد به یکدیگر انرژی آزاد میکنند. در مانیتورها و تلویزیونهای معمولی برای دیده شدن تصویر، وجود یک منبع نور در پشت نمایشگر لازم است و هر یک از پیکسلها در صفحه به نوری که از پشت میرسد یا اجازه عبور میدهند یا جلوی آن را میگیرند. میان منبع نور و پیکسلهای صفحه یک لایه پولاریزهکننده نور وجود دارد. روی این لایه، دومین لایه از جنس کریستال مایع قرار میگیرد که کارکردی مانند دیافراگم دارد.
از آنجا که در نمایشگرهای معمولی کریستالها باید به طور فیزیکی حرکت کنند، سرعت واکنش در این نمایشگرها پایین است و نیز دارای زاویه دید محدودی هستند. اما نمایشگرهایLCD این مشکلات را ندارند. این نمایشگرها به منبع نور نیاز نداشته و محدودیت زاویه دید در آنها بسیار کمتر است. همچنین با مصرف انرژی کمتر، دقت تصویر بهتری دارند. همچنین تصاویر متحرک روی این نمایشگر با کیفیت بهتری به نمایش درمیآیند زیرا سرعت واکنش در آنها بسیار بالا ست، یعنی چیزی کمتر از 8 میلی ثانیه.
در حال حاضر بزرگترین اشکال نمایشگرهای LCD عمر کوتاه آنها است که آن هم درحدود شش هزار ساعت است. این در حالی است که عمر نمایشگرهای معمولی به سی هزار ساعت میرسد. از طرف دیگر با وجود عایقبندی محکم این نمایشگرها، سه ماده مخصوص که برای ایجاد رنگهای اصلی قرمز، سبز و آبی در آن به کار میرود به سرعت فاسد میشوند.
● انواع صفحات LCD
دو نوع LCD در رایانه وجود دارد، ماتریس غیرفعال و ماتریس فعال. ماتریس غیرفعال از یک شبکه ساده برای تامین شارژ پیکسلهای موجود روی نمایشگر استفاده میکنند. ایجاد شبکه درواقع یک مرحله پردازش است که با دو لایه شفاف آغاز میشود. به یکی از این لایهها ستونها و به دیگری ردیفهایی واگذار میشود که از مواد هادی و شفاف ساخته میشوند که معمولا از جنس اکسید قلع هستند. ستونها و ردیفها به مدارهای مجتمع IC ها، مرتبط میشوند و زمانی که شارژ از ستون یا سطر خارج شود، این مدارها، کنترل خواهد شد. مواد کریستال مایع مابین دو لایه شفاف قرار خواهد گرفت، یک فیلم قطبیده به بخش خارجی از هر یک از این لایه اضافه میشود.
سادگی سیستم ماتریس غیرفعال جالب است اما نواقصی نیز به همراه دارد، از جمله زمان پاسخ کوتاه و کنترل ولتاژ بدون دقت. کنترل ولتاژ با عدم دقت از توانایی ماتریس غیرفعال جلوگیری میکند و در یک زمان تنها بر یک پیکسل تاثیر میگذارد. زمانی که ولتاژ برای از هم باز کردن یک پیکس به کار گرفته میشود، پیکسهای اطراف آن نیز تا حدی از هم باز میشود که باعث میشود تصاویر تار به نظر آید و کنتراست خود را از دست بدهد. LCD های ماتریس فعال به TFT ها وابسته هستند. اساسا TFT ها ترانزیستورها و خازنهای کوچک سوئیچ شونده هستند. آنها در یک ماتریس و روی یک لایه شفاف مرتب میشوند.
برای آدرسدهی یک پیکسل، ردیف مناسب سوییچ میشود و سپس شارژ به ستون اصلی ارسال میشود. خازن قادر به نگهداری شارژ تا به دوره تازهسازی بعدی است. اگر دقیقا مقدار ولتاژی که برای یک کریستال تامین میشود، کنترل گردد، خواهید توانست آن را از هم باز کنید. بیشتر نمایشگرهای امروزی در هر پیکسل 256 سطح روشنایی پیشنهاد میکنند. LCD های کوچک و ارزان غالبا منعکس کننده هستند، یعنی چیزی را که نمایش میدهند، بایستی نور را از منابع نور خارجی انعکاس دهند.
به عنوان نمونه در مورد LCD یک ساعت، اعداد بر روی صفحه نمایش داده میشود. جایی که الکترودهای کوچک، کریستالهای مایع را شارژ میکنند، بنابراین نور از میان فیلم پلاریزه منتقل نمیشود. بیشتر نمایشگرهای کامپیوتر توسط لامپهای فلورسنت داخلی، روشنایی تولید میکنند. کنار، بالا و یا پشت LCD یک سطح انتشار سفید نور را هدایت کرده و آن را پخش مینماید. در این مسیر از میان فیلترها، لایههای کریستال مایع و لایههای الکترود، مقادیر زیادی از این نور از دست میرود.
● نمایشگرهای LCD و پلاسما
مطمئنا نام نمایشگرهای پلاسما را شنیدهاید. نمایشگرهای LCD و پلاسما کاملا شبیه یکدیگر بوده و فقط نوع عملکرد آنها متفاوت است. یعنی نمایشگرهای پلاسما که بیشتر در تلویزیونهای Hdtv پیشرفته کاربرد دارند، حرفهایتر و پیشرفتهتر از دیگر نمایشگرها هستند. عملکرد آن به این صورت است که با استفاده از حداکثر سلولهای تصویری (پیکسل) میتواند تصویری واضحتر و شفافتر ایجاد کند و از دو لایه شیشهای تشکیل شده است که میان آنها گاز پلاسما تزریق میکند که باعث ایجاد ولتاژ زیاد و در نتیجه ایجاد شعله ماورای بنفش شده که همین اشعه موجب روشنایی و نمایش تصویر روی صفحه میشود. همچنین این گاز پلاسما پس از مدت زمانی از بین دو لایه تخلیه میشود که با کنترل زمانهای تخلیه میتوان کیفیت صفحه نمایش را به شدت افزایش داد. کیفیت صفحه نمایش به نوع تکنولوژی کارخانه سازنده بستگی دارد.
مهمترین مزایای این نمایشگر نسبت به نوع قبلی این است که روشنایی صفحه به شکل کاملا حرفهای کنترل میشود تا خستگی چشم بیننده به طور کامل از بین برود. همچنین زاویه دید 180 درجهای ایجاد مینماید که میتوان تصویر را از همه طرف به طور کامل مشاهده کرد، بد نیست بدانید روشنایی صفحه به طور اتوماتیک با روشنایی محیط تطابق پیدا کرده و نسبت به دو نمایشگر قبلی تا 3 برابر روشنایی بیشتری دارد.