افزایش ۳ برابری وضوح تصویر تلویزیون ها با کشفی جدید

دانشمندان نوع جدیدی از بلور مایع اختراع کرده‌اند که به تولیدکنندگان تلویزیون‌ها و کامپیوتر‌ها اجازه می‌دهد ۳ برابر پیکسل بیشتر در صفحه‌نمایش‌های کنونی جا دهند و البته مصرف انرژی مورد نیاز دستگاه را هم کاهش دهد.

گویا آی تی – این نوع جدید از کریستال مایع فاز-آبی فوق‌العاده موثر بوده زیرا قادر به گذشتن (کنار گذاشتن) فیلترهای رنگ استفاده شده در تکنولوژی کنونی صفحات نمایش است. این تغییر به تنهایی موجب کاهش ۴۰ درصدی مصرف انرژی از دست رفته در زمان انتقال نور می‌شود.
«شین تسون وو»، یکی از فیزیکدانان دانشگاه فلوریدای مرکز و از اعضای تیم تحقیقاتی این پروژه می‌گوید: ”صفحات نمایش رتینای شرکت اپل تراکم صفحه نمایش ۵۰۰ پیکسلی در هر اینچ دارند. در تکنولوژی جدید ما بدون نیاز به تغییر اندازه‌ی صفحه نمایش، می‌توان به تراکم وضوحی معادل ۱۵۰۰ پیکسل در هر اینچ رسید. این دستاورد خصوصا برای هدست‌های واقعیت مجازی (VR) یا فناوری واقعیت افزوده که شرکت‌ها در محصولات خود مجبورند در صفحه‌ای کوچک به وضوح بسیار بالایی برسند، فوق‌العاده مفید خواهد بود. اگر از فناوری جدید در محصولات استفاده شود در زمان قرار گرفتن صفحه نمایش در فاصله‌ای نزدیک چشمان کاربر (مثل هدست‌ها) شاهد وضوح بسیار بالای تصویر خواهیم بود.
در صفحات LCD فعلی از یک پنل سفید LED که توسط لایه‌ا‌ی نازک از بلور مایع نماتیک (Nematic) پوشانده شده استفاده می‌شود. شدت تابش نور در این پنل بسته به میزان ولتاژ دریافتی، تغییر می‌کند.

ترانزیستورهای ریز ولتاژ کافی برای انتقال نور LED از طریق پیکسل‌های صفحه نمایش را فراهم کرده و سپس فیلترهای رنگ برای تولید پیکسل‌های قرمز، سبز و آبی اعمال می‌شوند.
بلور مایع فاز-آبی جدید که بر پایه‌ی تکنولوژی قدیمی LCDها ساخته می‌شود، به خاطر سرعت بسیار بالایی که در کنترل تغییرات رنگ دارد، نیاز به استفاده از فیلترهای رنگ را به طور کلی حذف می‌کند.
طبق اظهارات وو و تیم‌اش، بلور مایع فاز-آبی در مقایسه با نمونه‌ی نماتیک، ۱۰ برابر سریع‌تر تغییر می‌کند؛ به این معنا که در کمتر از یک میلی‌ثانیه هر کدام از رنگ‌های LED می‌تواند از طریق ”ساب‌پیکسل‌های“ بلور در فواصل زمانی مختلفی ارسال شود.
از آن جایی که هر ساب‌پیکسل قادر به نمایش هر سه رنگ در زمان مورد نیاز است، این تکنولوژی در مقایسه با صفحات نمایشی که از بلورهای مایع نماتیک استفاده می‌کنن، قادر به جادادن ۳ برابری پیکسل‌هاست.

توضیحات وو: ”در فیلترهای رنگ، نورهای قرمز، سبز و آبی همگی در یک زمان مشخص تولید می‌شوند. هر چند در بلور مایع فاز آبی می‌توانیم یک ساب‌پیکسل برای تولید تمام رنگ‌ها در فواصل زمانی مختلف، به کار بگیریم. این امر موجب تبدیل فضا به زمان خواهد شد، صرفه‌جویی در آرایش فضا به میزان دو سوم که موجب ۳ برابر شدن تراکم صفحه‌ نمایش می‌شود.“
این تکنولوی فعلا در مرحله‌ی ”اثبات مفهوم“ به سر می‌برد اما اگر بتوان در ساخت تلویزیون و صفحات نمایش کامپیوترها از آن استفاده کرد، نه تنها موجب افزایش سه برابری پیکسل‌ها بدون نیاز به بزرگ‌تر کردن‌ صفحات نمایش خواهد شد بلکه به خاطر عدم وجود هر گونه فیلتر رنگ که موجب کند شدن پروسه‌ی تغییر رنگ و مزاحمت برای انتقال نور می‌شوند، در مصرف انرژی نیز صرفه‌جویی خواهد کرد.

پژوهشگران پروژه گزارش می‌دهند که فیلترهای رنگ می‌توانند انتقال نور را محدود کنند؛ مقدار نوری که با یک ماده جذب می‌شود حدودا ۳۰ درصد است؛ به این معنا که در هر لحظه تنها ۳۰ درصد از نور پس‌زمینه‌ی LED توسط صفحات نمایش جذب می‌شود.
این طور که پژوهشگران گزارش می‌دهند بلور مایع جدید در زمینه‌ی قدرت انتقال نور توانی ۷۵ درصدی داشته و ولتاژ عملیاتی آن در هر پیکسل، ۱۵ ولت است.
تیم پروژه که از بلور مایع فاز-آبی با عنوان صفحه نمایش رنگی میدان-ترتیبی یاد می‌کنند، برای توسعه محصول محدودیت‌های موجود را برطرف خواهد کرد و ضمنا در حال مشارکت با شرکت‌های تولید کننده برای ساخت یک نمونه‌ی آزمایشی با استفاده از این فناوری جدید در سال آینده هستند.
اگر این فناوری بتواند وعده‌های داده شده را عملی کند (که البته تبدیل چنین فناوری مفهومی به یک محصول تجاری کار فوق‌العاده دشواری است)، شاهد وضوح‌های فوق‌العاده بالا در محصولات مختلف خواهیم بود؛ مساله‌ای که تولیدکنندگان هدست‌های واقعیت مجازی و سایر ابزارهای مشابه ناامیدانه به دنبال راهکاری برای حل آن هستند.
بهتر است تا زمان ورود عملی محصولاتی که از این فناوری استفاده می‌کنند، انتظارات را بیهود بالا نبریم.

در پایان «یوجی هوآنگ»، یکی از اعضای تیم درباره‌ی دستاورد پژوهش این طور توضیح می‌دهد: ”از صفحات نمایش رنگی میدان-ترتیبی می‌توان برای ساخت پیکسل‌های کوچکی که برای افزایش تراکم وضوح مورد نیازند، استفاده کرد. این مساله بسیار مهم است زیرا تراکم وضوح تکنولوژی‌‌های فعلی به حد پایان خود رسیده است.“
این پروژه در ژورنال Optical Materials Express در این آدرس منتشر شده است.