آشنائی با صفحه‌نمایش P-OLED و تفاوت آن با IPS LCD

تاریخ : 1397/2/20        نویسنده: مریم رشنو
برچسب‌ها : صفحه نمایش Display ، LCD ، OLED ، AMOLED

واحد خبر mobile.ir : در سال‌های اخیر استفاده از فناوری‌های پیشرفته برای ساخت صفحه‌نمایش اسمارت‌فون‌ها یکی از دغدغه‌های اصلی تولیدکنندگان بوده است؛ چرا که فناوری به کار رفته در نمایشگر اسمارت‌فون می‌تواند تأثیر زیادی در میزان فروش آن داشته باشد. به طور مثال، کمپانی ال‌جی سال گذشته میلادی، اسمارت‌فون V30 را به بازار عرضه کرد که مجهز به فناوری جدیدی در صفحه‌نمایش به نام P-OLED بود. برای تعیین کیفیت صفحه‌نمایش گوشی‌های هوشمند، عوامل زیادی باید مورد توجه قرار گیرد. مواردی مثل فناوری ساخت صفحه‌نمایش، اندازه و وضوح نمایشگر، نسبت کنتراست، محدوده رنگ و پشتیبانی از HDR از جمله این عوامل هستند. پیش از این در مطلبی شما را با فاکتورهای واقعی و تبلیغاتی صفحه‌نمایش آشنا کرده بودیم. اینک قصد داریم به تفاوت دو فناوری P-OLED و IPS LCD بپردازیم.

P-OLED vs IPS LCD Display Technology Overview

به طور کلی در حال حاضر دو فناوری اصلی برای ساخت صفحه‌نمایش محصولات هوشمند وجود دارد که LCD و OLED نامیده می‌شوند. سایر فناوری‌های ساخت در واقع بر مبنای این دو تکنولوژی استوار هستند. حال، سوال این است که فناوری‌های مختلف ساخت پنل صفحه‌نمایش چه تفاوتی با یکدیگر دارند. برای فهم این تفاوت‌ها، باید درباره چگونگی تولید آنها اطلاعاتی داشته باشیم.

نمایشگرهای LCD

LCD کوتاه‌شده Liquid Crystal Display به معنی «صفحه‌نمایش کریستال مایع» است و به مجموعه‌ای از کریستال‌‌های مایع اشاره می‌کند که با نور پس‌زمینه روشن می‌شوند و فراگیری و هزینه پایین تولید آنها سبب شده است که در بسیاری از گوشی‌ها و ابزارهای هوشمند مورد استفاده قرار گیرند. به طور معمول، پنل‌های LCD در نور مستقیم خورشید عملکرد مناسبی دارند، چرا که کل صفحه‌نمایش با نور پس‌زمینه روشن می‌شود، اما به طور بالقوه در مقایسه با نمایشگرهایی که نیاز به نور پس‌زمینه ندارند، دقت کمتری در نمایش رنگ‌ها دارند.

در گوشی‌های هوشمند دارای صفحه‌نمایش LCD، دو فناوری TFT و IPS به کار گرفته می‌شود. TFT مخفف Thin Film Transistor به معنای ترانزیستوری با لایه نازک است و نسخه پیشرفته ال‌سی‌دی محسوب می‌شود که در ساختار آن، همانند صفحه‌نمایش‌های AMOLED از ماتریس فعال استفاده شده است. استفاده از ماتریس فعال به این معناست که هر پیکسل به طور مجزا به یک ترانزیستور و خازن متصل است.

مزیت اصلی فناوری TFT هزینه تولید نسبتا پایین و افزایش کنتراست آن در مقایسه با LCD‌های معمولی است. نقطه ضعف صفحه‌نمایش‌های TFT LCD مصرف بالاتر انرژی نسبت به دیگر انواع LCD، بازتولید رنگ و زاویه دید کمتر است. به همین دلایل و همچنین کاهش هزینه‌ در راه‌حل‌های جایگزین، در حال حاضر فناوری TFT کمتر در صفحه‌نمایش گوشی‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرد.

صفحه‌نمایش‌های IPS-LCD

IPS مخفف in-plane switching به معنی «تغییر درون‌صفحه‌ای»‌ است. این فناوری در مقایسه با TFT LCD بازتولید رنگ بهتری دارد و مهم‌تر از همه زاویه دید در آن بهبود یافته است. در واقع، IPS عناصر کریستال درون لایه زیرپیکسلی RGB را در صفحه‌نمایش کنترل می‌کند و جایگزین فناوری‌ دیگری به نام اثر میدانی نماتیک تابیده (twisted nematic یا به اختصار TN) شده است. این فناوری در دهه 90 میلادی مورد استفاده قرار می‌گرفت. IPS هم‌اکنون در تمامی اسمارت‌فون‌های دارای نمایشگر LCD به کار گرفته می‌شود. صفحه‌نمایش IPS LCD مجهز به نور پس‌زمینه قطبی‌شده (یا polarized) است که از کریستال مایعی عبور می‌کند. این کریستال مایع در مقابل فیلترهای قرمز، سبز و آبی هر زیرپیکسل قرار گرفته است. در فناوری IPS، برای ایجاد میدان الکتریکی موازی با صفحه، از جریانی استفاده می‌شود که ابتدا باعث تغییر جهت کریستال قطبی‌شده می‌شود و سپس قطبیت نور را تغییر می‌دهد. در مرحله بعد، دومین قطبنده (یا polarizer) نور را بر اساس قطبیت آن فیلتر می‌کند. هر چه میزان نور عبورکرده از قطبنده دوم بیشتر باشد، زیرپیکسل RGB مربوط به آن روشن‌تر خواهد بود.

P-OLED vs IPS LCD Display Technology Overview

هر زیرپیکسل به یک ماتریس فعال ترانزیستوری با روکش نازک متصل می‌شود که بر خلاف نمایشگرهای قدیمیِ دارای ماتریس غیر فعال، رنگ و روشنایی پنل را با مصرف جریان کمتری ایجاد می‌کند. استفاده از روش‌های تولید و مواد مختلف TFT می‌تواند مولفه‌های صفحه‌نمایش و اندازه ترانزیستورها را تغییر دهد که بر ویژگی‌هایی همچون میزان روشنایی، زاویه دید و محدوده رنگ تأثیرگذار خواهد بود. به همین دلیل، در صنعت ساخت صفحه‌نمایش‌های IPS LCD، نام‌های مختلفی همچون Super IPS یا Super LCD5 شنیده می‌شود. همچنین فناوری IPS NEO نام فناوری ویژه‌ای است که توسط شرکت ژاپنی JDI ایجاد شده است. مطابق ادعای این شرکت، در فناوری مورد اشاره، نشتی نورِ پس‌زمینه حذف شده است.

با توجه به پرکاربرد بودن استفاده از صفحه‌نمایش‌های IPS LCD، به صورت فهرست‌وار به بررسی جوانب مثبت و منفی استفاده از نمایشگرهای ساخته‌شده با این فناوری می‌پردازیم:

نقاط قوت:

- بهره‌وری مناسب در مصرف انرژی و باتری

- دقت و تولید رنگ طبیعی به صورت مناسب

- نداشتن ریسک سوختن پیکسل (burn-in)

- استفاده از فناوری‌های ساده و سر راست برای ساخت، که این پنل‌ها را از نظر قیمت مقرون‌به‌صرفه می‌سازد.

نقاط ضعف:

- محدود بودن زاویه دید به سبب عمق لایه‌ها

- مطلوب نبودن نسبت کنتراست و کیفیت رنگ مشکی مطلق به سبب نور پس‌زمینه همواره روشن

- نشتی نور پس‌زمینه در پنل‌های ارزان‌تر

- ضعیف شدن پیکسل‌ها به علت گشودگی کمتر در وضوح بالاتر؛ در این صفحه‌نمایش‌ها نمی‌توان اندازه ترانزیستور را کوچک‌تر کرد، چرا که موجب کاهش حداکثر روشنایی و افزایش اتلاف انرژی خواهد شد.

نمایشگرهای OLED

صفحه‌نمایش‌های OLED و مشتقات آن (همچون Super AMOLED ،AMOLED و P-OLED) رقیب نمایشگرهای LCD در بازار گوشی‌های هوشمند به شمار می‌روند. OLED مختصرشده Organic Light-Emitting Diode به معنی دیود ارگانیک ساطع‌کننده نور است و ماده‌ای آلی است که هنگام اِعمال جریان الکتریکی روشن می‌شود. برای ساخت پنل‌های OLED از لایه‌های نازک ماده‌ای که با عبور جریان الکتریسیته از خود نور ساطع می‌کند (electroluminescent) استفاده می‌شود و مهم‌ترین مزیت آن نازکی، سبکی و انعطاف‌پذیری، در اثر بی‌نیاز بودن از نور پس‌زمینه است. به بیان دیگر، بر خلاف پنل‌های LCD که وابسته به نور پس‌زمینه هستند، صفحه‌نمایش‌های OLED خاموشند، مگر آن که هر پیکسل به طور جداگانه تحت تأثیر جریان الکتریسیته قرار گیرد. در صفحه‌نمایش‌های OLED رنگ مشکی، صورت خالص‌تری دارد و هنگام نمایش رنگ‌ مشکی یا رنگ‌های تیره‌تر، انرژی کمتری مصرف خواهد شد؛ زیرا برای نمایش رنگ مشکی کافی است جریان برق پیکسل‌ها را قطع کرد. از آنجا که پیکسل‌های مشکی‌رنگ در نمایشگرهای OLED خاموش هستند، نسبت کنتراست در نمایشگرهای OLED در مقایسه با LCD بیشتر است. این صفحه‌نمایش‌ها نرخ تازه‌سازی سریع‌تری هم دارند، اما نقطه ضعف آنها این است که در نور مستقیم خورشید، صفحه‌نمایش معمولا به اندازه کافی قابل دیدن نیست. از دیگر نقاط ضعف این نمایشگرها می‌توان به پدیده‌ سوختن پیکسل (یا burn-in) اشاره کرد که به سبب ضعیف شدن پیکسل‌ها و تخریب دیودها به وجود می‌آید.

P-OLED vs IPS LCD Display Technology Overview

فناوری AMOLED مخفف Active Matrix OLED به معنی دیود ارگانیک انتشار نور با ماتریس فعال است. صفحه‌نمایش‌های AMOLED می‌توانند باریک‌تر از LCD باشند، چرا که برای ساخت آنها نیازی به لایه پس‌زمینه نیست. همچنین این صفحه‌نمایش‌ها می‌توانند به صورت انعطاف‌پذیر ساخته شوند.

Super AMOLED نامی است که سامسونگ در ابتدا به آن دسته از صفحه‌نمایش‌های خود داد که تنها در اسمارت‌فون‌های پیشرفته این شرکت دیده می‌شدند؛ اما در حال حاضر این صفحه‌نمایش‌ها در گوشی‌های رده‌ میانی نیز دیده می‌شود. سامسونگ نخستین بار از این تکنولوژی در اسمارت‌فون Galaxy S II استفاده کرد. در این فناوری، با حفظ ویژگی‌های AMOLED پایه، به جای آن که لایه اضافی جدیدی برای نمایشگر در نظر گرفته شود، لایه پاسخ لمسی با خود نمایشگر یکپارچه شده است. لذا در نمایشگرهای Super AMOLED نور خورشید بهتر از نمایشگرهای AMOLED کنترل می‌شود و نیاز به انرژی کمتر خواهد بود. در واقع Super AMOLED نسخه ارتقاءیافته AMOLED محسوب می‌شود و تنها یک تغییر نام با اهداف تبلیغاتی و بازاریابی نیست؛ زیرا نمایشگرهای سامسونگ به طور معمول یکی از بهترین صفحه‌نمایش‌ها به شمار می‌روند.

صفحه‌نمایش‌های P-OLED

اگر با دقت به بازار تولید نمایشگرها بنگریم، صفحه‌نمایش P-OLED یا OLED پلاستیک فناوری جدیدی در ساخت صفحه‌نمایش محصولات هوشمند محسوب نمی‌شود. این فناوری در صفحه‌نمایش برخی اسمارت‌فون‌ها همچون Nokia 8 Sirocco و Pixel 2 XL و ساعت‌های هوشمند Watch Style و Watch Sport محصول مشترک گوگل‌ و ال‌جی به کار رفته است. فناوری ساخت P-OLED در مقایسه با پنل‌های LCD که با لایه‌های مختلف ساخته شده‌اند، بسیار ساده به نظر می‌رسد. عنصر کلیدی در این فناوری نیز دیودهای ساطع‌کننده نور (یا LED) است. اما در این تکنولوژی، به جای تکیه بر نور پس‌زمینه، هر زیرپیکسل قادر است نور قرمز، سبز و آبی را مستقیما تولید کند یا کاملا خاموش بماند.

LG V30

LG V30

باید دقت داشت که فناوری P-OLED با فناوری منسوخ شده PMOLED (که در آن ماتریس غیر فعال به کار رفته بود) متفاوت است. سوالی که مطرح می‌شود آن است که نقش پلاستیک در این میان چیست؟ در واقع، پلاستیک در لایه پشتی استفاده می‌شود که اجزای OLED و TFT در آن قرار می‌گیرند. پیش از این برای ساخت این لایه از شیشه استفاده می‌شد، اما به‌کارگیری لایه پلاستیکی، باعث افزایش انعطاف‌پذیری صفحه‌نمایش می‌شود. البته باید توجه داشت که با استفاده از لایه پلاستیکی، باید مواد جدیدی نیز برای ساخت صفحه TFT به کار برده شود که در برابر دمای ساخت مقاوم باشند و در عین حال، جریان الکتریکی و تحرک کافی الکترون‌ها برای LED نیز در آنها امکان‌پذیر باشد.

مزایا و معایب استفاده از صفحه‌نمایش‌های P-OLED عبارتند از:

نقاط قوت:

- نازکی و سبکی لایه پلاستیکی

- افزایش ضربه‌پذیری لایه پلاستیکی و کاهش خطر شکستگی صفحه‌نمایش

- زاویه دید بسیار مناسب

- امکان بالقوه برای ارائه محدوده رنگ (color gamut) به صورت بسیار گسترده

- ارائه رنگ‌ مشکی با عمق زیاد و نسبت کنتراست بسیار بالا. از آنجا که هر پیکسل می‌تواند به طور مستقل خاموش شود، این صفحه‌نمایش برای قابلیت HDR بسیار مناسب خواهد بود.

نقاط ضعف:

- روش‌های تولید دشوارتر و گران‌تر با بازده نامطلوب

- به دلیل مصرف بیشتر انرژی برای روشن‌تر کردن LEDها، روشنایی صفحه‌نمایش‌های P-OLED لزوما مشابه نمایشگرهای LCD گوشی‌های هوشمند نیست.

- LEDهای آبی در مقایسه با سبز و قرمز زودتر خراب می‌شود که باعث کاهش چرخه عمر پنل P-OLED پیش از تغییر رنگ قابل توجه می‌شود.

- ریسک سوختن پیکسل (burn-in) در این پنل‌ها. اگر تصویری ثابت به مدت طولانی روی صفحه‌نمایش نشان داده شود، پیکسل‌ها در ناحیه‌های روشن‌تر ضعیف خواهند شد.

نتیجه‌گیری

به طور دقیق نمی‌توان از میان صفحه‌نمایش P-OLED و IPS LCD یکی را انتخاب کرد. عوامل مختلفی همچون طرح‌بندی زیرپیکسل‌ها و مواد سازنده در کار هستند و کیفیت تصویر در صفحه‌نمایش گوشی هوشمند را تعیین می‌کنند. از این رو، حتی دو پنل IPS LCD که توسط تولیدکنندگان مختلفی ساخته شده‌اند نیز الزاما مشابه هم نیستند. به علاوه، با وجود فناوری‌های پیشرفته‌ای همچون Quantum Dot یا WRGB برای تولید نمایشگرهای LCD، می‌توان امیدوار بود که اتفاقات تازه‌ای در این حوزه رخ دهد.

فناوری‌های IPS LCD و P-OLED از نظر کیفیت نمایش هر یک جوانب مثبت و منفی خود را دارند، اما به نظر می‌رسد P-OLED دارای خصوصیتی است که آن را در مقایسه با IPS-LCD کاربردی‌تر می‌سازد و این ویژگی، انعطاف‌پذیری است.

ال‌جی اخیرا تصریح کرده که استفاده از پنل P-OLED در اسمارت‌فون V30 نه برای بهبود کیفیت تصویر، بلکه در جهت تامین تقاضای بسیاری از مشتریان این شرکت، برای حاشیه‌های باریک و طراحی صفحه‌نمایش خمیده بوده است. در حال حاضر، تنها راه عملی برای تحقق این طراحی، استفاده از لایه پلاستیک انعطاف‌پذیر در نمایشگرهای OLED است که پنل را سبک‌تر، باریک‌تر و انعطاف‌پذیرتر از لایه‌های شیشه‌ای معمولی می‌سازد.

P-OLED vs IPS LCD Display Technology Overview

اگر چه ممکن است فاکتورهای زیبایی‌شناسی برای همه کاربران اهمیت نداشته باشد، اما سازندگان به فناوری OLED پلاستیکی به عنوان راهی برای متمایز ساختن اسمارت‌فون‌های خود از محصولات رقبایشان نگاه می‌کنند. البته به مرور زمان و با شبیه‌تر شدن طراحی گوشی‌های هوشمندِ شرکت‌های مختلف، این شیوه نیز رفته‌رفته کنار گذاشته خواهد شد. در واقع، عامل مهمی که در نهایت برای مصرف‌کنندگان اهمیت دارد، عمر بیشتر صفحه‌نمایش اسمارت‌فون‌ها خواهد بود.

با آن که صفحه‌نمایش گوشی‌های رده‌ بالا غالبا توسط شیشه‌ای از جنس گوریلا گلس محافظت می‌شود، اما باید توجه داشت که استفاده از لایه پلاستیکی در ساخت نمایشگر P-OLED می‌تواند تا حدی مانع آسیب ناشی از ضربات ناگهانی شود.‌ به این ترتیب، احتمال آسیب دیدن لایه TFT در اثر ضربه یا افتادن روی زمین کاهش می‌یابد و حتی اگر لایه‌های رویی صفحه‌نمایش آسیب ببینند، همچنان کار با گوشی امکان‌پذیر خواهد بود.

در حال حاضر سازندگانی همچون شرکت ژاپنی JDI روی فناوری ساخت صفحه‌نمایش‌های LCD انعطاف‌پذیر با قیمت پایین کار می‌کنند. شرکت‌های دیگر هم در حال تحقیق در زمینه LCD ارگانیک و ایده‌های مشابه با آن هستند. با این حال، پیروزی از آنِ تولیدکنندگانی خواهد بود که بتوانند انعطاف‌پذیری OLED را با تراکم پیکسلی و وضوح، محدوده رنگ و تولید ساده‌تر همراه سازند.  

ایسام