آینده برای نمایشگر محصولات اپل چه شکلی خواهد بود؟

یک المان مهم در این سیستم نور است که از پشت لایه‌های TFT LCD تابانده می‌شوند. بدون آن نور، نمایشگر تاریک به نظر می‌رسد و به چشم کاربر عمدتا غیر قابل تماشا است. برای سالیان طولانی، از نورهای LED به عنوان بک‌لایت استفاده شده. این LEDها در سراسر لبه نمایشگر و همینطور داخل کشیده شده‌اند تا بک‌لایت را به طور کامل روشن کنند.

TFT LCD یک تکنولوژی ارزان، مقرون به صرفه و شدیدا قابل اتکا برای تولیدکنندگان دیوایس‌های مختلف به حساب می‌آید. عمر طولانی این تکنولوژی بدان معناست که به بلوغ فراوان رسیده، هرچند که راه‌های معدودی برای بهبود تکنولوژی در حوزه‌های مختلف وجود دارد.

برای سالیان طولانی، TFT LCD یکی از امضاهای اپل در گستره وسیعی از محصولاتش بوده، از مک‌بوک و آی‌مک‌ها گرفته تا آیفون و آیپد. اگرچه اپل قطعا به حوزه‌هایی دیگر برای بهبود نمایشگرهای موجود در محصولاتش چشم دوخته، اما در صورت ناکامی همواره یک تکنولوژی امتحان پس داده دارد که می‌تواند به سمتش بازگردد.

OLED و پیکسل‌های خود روشنگر

تکنولوژی بزرگ بعدی برای نمایشگرهای حمل‌پذیر پس از TFT LCD، تکنولوژی OLED یا Organic Light Emitting Diode بود. اگرچه نام‌گذاری‌ها شدیدا متفاوت است، اما بسیاری از المان‌های موجود در OLED از TFT LCD قرض گرفته شده‌اند. البته که شاهد تفاوت‌هایی بنیادین نیز هستیم.

درست مانند TFT LCD، تکنولوژی OLED از لایه‌های باریک فیلم، شبکه‌ای از منافذی که با مایع پر شده‌اند تا پیکسل به دست آید و فیلترهای رنگی برای تغییر دادن رنگ نور بهره می‌برد. برخلاف TFT LCD، بزرگ‌ترین وجه تمایز مایعی است که درون ساندویچ فیلم‌ قرار می‌گیرد. در این تکنولوژی از ماده‌ای مرکب و ارگانیک استفاده می‌شود، ماده‌ای که وقتی جریان از درونش عبور می‌کند، قادر به ساطع کردن نور می‌شود. این یعنی هر پیکسل قادر به روشن کردن خودش است و نیاز به بک‌لایت از بین می‌رود.

این باعث می‌شود شاهد چندین مزیت نسبت به TFT LCD باشیم، مثلا اینکه نمایشگرهای OLED به خاطر عدم نیاز به بک‌لایت، به شکلی باریک‌تر تولید می‌شوند. در همین راستا، اسمبل کردن نمایشگر هم آسان‌تر است و با دستگاهی جمع‌وجور و سبک طرف خواهیم بود.

با دسترسی به یک منبع نوری به ازای هر پیکسل، OLED می‌تواند به سطوح کنتراست بالاتری نیز نسبت به TFT LCD دست یابد. یک نمایشگر TFT معمولا مشکی خالص را روی برخی پیکسل‌ها به نمایش درنمی‌آورد، زیرا بک‌لایت به صورت برابر برای تمام پیکسل‌ها عمل می‌کند و مقداری از نور از میان آن‌ها عبور کرده و نوعی هاله به رنگ خاکستری تیره به نمایش درمی‌آورد.

از نظر صرفه‌جویی در مصرف انرژی هم پتانسیل وجود دارد، زیرا OLED به مقدار مشخصی از انرژی، تنها برای پیکسل‌های روشن نیاز دارد. TFT LCD معمولا نیازمند اینست که تمام LEDهای موجود در بک‌لایت روشن باشند، فارق از اینکه چه تصویری به نمایش درمی‌آید.

از آن‌جایی که خبری از بک‌لایت نیست، OLED گزینه‌ای عالی برای نمایشگرهای انعطاف‌پذیر هم به حساب می‌آید: مانند نمایشگرهایی که در دیوایس‌های تاشو مانند سامسونگ گلکسی فولد استفاده می‌شود. البته که نمایشگرهای OLED مشکلات خاص خود را نیز دارند، مثلا اینکه به خاطر نیاز به محیطی کاملا تمیز و عاری از گرد و خاک و رطوبت، هزینه تولیدشان بالاست. چنین موادی به راحتی می‌توانند نمایشگر را آلوده کنند و عملا باعث می‌شوند که پنل شکلی به درد نخور به خود بگیرد.

اپل در آیفون ۱۰ و اپل واچ از نمایشگر OLED استفاده کرد و سپس تمام اعضای جدیدتر خانواده آیفون نیز به همین پنل مجهز شدند. تا به امروز صحبت‌هایی شنیده‌ایم مبنی بر اینکه اپل در برخی مدل‌های آتی آیپد پرو از OLED به جای TFT LCD استفاده خواهد کرد و به این ترتیب تبلت‌هایی باریک‌تر از قبل با کنتراست بالاتر را شاهد خواهیم بود. اما استفاده طولانی‌مدت‌تر از تبلت می‌تواند به سوختگی پیکسل‌های OLED یا از دست رفتن روشنایی آن در گذر زمان منجر شود.

در حال حاضر گمان زده می‌شود که اپل دارد خود را برای عرضه یک آیپد پرو مجهز به OLED در پایان سال ۲۰۲۱ میلادی آماده می‌کند. موارد استفاده از این تکنولوژی لزوما محدود به تبلت‌ها و اسمارت‌فون‌ها نخواهد بود. در چند سال اخیر بارها شایعه شده که اپل می‌خواهد OLED را به دیوایس‌های مک‌بوک پرو هم اضافه کند، هرچند که تا امروز چنین اتفاقی نیفتاده است.

mini LED برای بک‌لایتینگ بهتر

اگرچه جذبه‌ی TFT LCD با ظهور OLED از بین رفت، یک تکنولوژی دیگر هم داریم که شرایط را از قبل هم جالب‌تر می‌کند: mini LED. همانطور که از نام تکنولوژی پیداست، اساسا با همان تکنولوژی LED طرف هستیم، اما در مقیاسی بسیار کوچک‌تر.

آسان‌ترین راه برای درک mini LED اینست که بدانیم اساسا با همان TFT LCD طرف هستیم، اما با بک‌لایت بسیار بسیار بهتر. به جای استفاده از بک‌لایتی که چند LED بزرگ‌تر دارد، بک‌لایتی را در نظر بگیرید که از هزاران مینی LED کوچک‌تر درون یک شبکه بهره‌مند شده. شاید خروجی نوری LED و mini LED در نهایت آنقدرها متفاوت نباشد و mini LED کارکرد TFT LCD را به طور بنیادین دگرگون نکرده باشد، اما ترفندهایی با خود به ارمغان می‌آورد که کارایی‌اش را در قیاس با OLED بهبود می‌دهند.

پیش از هر چیز، با استفاده از هزاران مینی LED، فرصتی خواهید داشت که میزان نور ساطع شده از سیستم بک‌لایت را تنظیم کنید. به جای اینکه شاهد بیرون ریختگی نور در بخش‌هایی از نمایشگر که باید تاریک باشند باشیم، می‌توانید مینی LED مربوطه را کم‌نور یا خاموش کنید تا به نور تیره‌تر دست یابید.

در عمل چنین چیزی می‌تواند به سطوح کنتراستی مشابه به OLED منجر شود. چه موضوع صحبت پیکسل خود روشنگر LED باشد و چه بک‌لایت mini LED در پشت پیکسلی خاموش، نبود نور همچنان می‌تواند به دستیابی به نمایشگری مشکی منجر شود. با استفاده از هزاران مینی LED، اساسا هزاران «Local Dimming Zone» در نمایشگرهای آتی خواهیم داشت که به مراتب از صدها LDZ در نمایشگری مانند Pro Display XDR اپل بیشتر است.

بدیهتا پیاده‌سازی این تکنولوژی هزینه بیشتری نسبت به بک‌لایت سنتی روی دست تولیدکنندگان می‌گذارد، اما همچنان می‌توان هزینه‌هایی کمتر از تولید OLED داشت و به نتایجی مشابه رسید. با افزودن بلوغ تکنولوژی TFT LED به معادله،‌ در نهایت با گزینه‌ای جذاب‌تر برای شرکت‌هایی مانند اپل روبه‌رو خواهیم بود. اپل اکنون با آیپد پرو ۱۲.۹ اینچی وارد دنیای mini LED شده. این دستگاه از ۱۰ هزار مینی LED به عنوان بک‌لایت بهره می‌برد. با پوشیده شدن تمام بک‌لایت، تکنولوژی جدید باعث می‌شود ۲۵۰۰ لوکال دیمینگ زون به دست آید و بنابراین کنترلی کامل بر روشنایی و کنتراست خواهیم داشت.

این تغییر تکنولوژی ضمنا باعث شده که شاهد نرخ کنتراست ۱۰۰۰۰۰۰:۱، میانگین روشنایی ۱۰۰۰ نیت به جای ۶۰۰ نیت و بیشینه روشنایی ۱۶۰۰ نیت برای محتوای HDR نیز باشیم. اپل درحالی به تمام این‌ها دست یافته که آیپد پرو ۱۲.۹ اینچی جدید نیم میلی‌متر قطر کمتر نسبت به مدل قبلی دارد. با تعبیه موفقیت‌آمیز mini LED درون آیپد پرو، اپل به احتمال بسیار فراوان تکنولوژی بک‌لایت مورد اشاره را به دیگر محصولاتش نیز خواهد آورد. یکی از بهترین نامزدهای این اتفاق خانواده مک‌بوک پرو است که می‌تواند بدون سوییچ به OLED، یک‌سره به سراغ mini LED رفته و از مزایای آن بهره‌مند شود.

علاوه بر این برخی گزارش‌ها مدعی شده‌اند که مک‌بوک پرو مجهز به mini LED ممکن است اواخر سال جاری میلادی از راه برسد. با توجه به هزینه‌های بالای mini LED -به خاطر اینکه با یک تکنولوژی نابالغ روبه‌رو هستیم که هنوز در ابتدای راه به سر می‌برد- اپل قطعا به دنبال کاهش ارقام خواهد بود. مینگ چی کو،‌ تحلیلگر سرشناس اخبار اپل پیش‌بینی کرده که از طریق همکاری با شرکایی نظیر Sanan Optoelectronics یا Orsam یا Seoul Semiconductor، اپل می‌تواند هزینه‌های تولید را به شکلی قابل توجه کاهش دهد.

اگر چنین اتفاقی بیفتد، کو تخمین می‌زند که اپل در سال ۲۰۲۱ حدود ۵۰ درصد و در سال ۲۰۲۲ حدود ۳۵ درصد قادر به کاهش هزینه‌های تولید mini LED خواهد بود. جنگ قیمت‌گذاری میان تولیدکنندگان نیز از طرف دیگر باعث می‌شود هزینه‌های اپل بیش از پیش کاهش یابد.

micro LED و تغییری اساسی در تکنولوژی نمایشگر

اگر بخواهید یک گام فراتر از mini LED بردارید، تنها راهی که پیش رویتان خواهد بود استفاده از LEDهای کوچک‌تر است. این یعنی باید به سراغ micro LED بروید. درست مانند mini LED، تکنولوژی micro LED هم از LEDهایی بسیار کوچک‌تر استفاده می‌کند. به جای استفاده از LEDهایی که مقیاس میلی‌متر دارند، micro LED به سطح میکرو می‌رود. علاوه بر این، micro LED با عدم استفاده از بک‌لایت بسیار متفاوت از TFT LCD و OLED ظاهر می‌شود. در واقع از میکرو LEDها برای نمایش مستقیم تصویر استفاده می‌شود.

میکرو LEDها با الگویی خاص کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و هرکدام قادر به ساطع کردن نور آبی یا سبز یا قرمز هستند. وقتی آن‌ها را کنار هم قرار می‌دهد، مجموعه‌ای از میکرو LEDها تبدیل به یک پیکسل می‌شوند، آن هم بدون نیاز به لایه فیلتر رنگی. حالا کافیست تعدادی کافی از این میکرو LEDها را کنار هم درون یک شبکه قرار دهید و یک نمایشگر گیرتان خواهد آمد.

به این تکنولوژی می‌توانید به چشم نمایشگرهای غول‌آسای موجود در استادیوم‌ها نگاه کنید، هر پیکسل در واقع یک LED یا مجموعه‌ای از LEDها است. یک نمایشگر micro LED هم قاعده‌ای مشابه را دنبال می‌کند، اما در مقیاسی بسیار بسیار کوچک‌تر.

با استفاده مجدد از تکنولوژی LED اما در ابعاد مینیاتوری، این سیستم می‌تواند چندین مزیت بزرگ از نظر کیفیت تصویر با خود به همراه بیاورد. شما اساسا همان پیکسل‌های خود روشنگر OLED را دارید که از مشکل بیرون ریختن نور رنج نمی‌برند و بنابراین می‌توانید به سطوح کنتراست مشابه به OLED دست پیدا کنید. بعد هم نوبت به بهینگی مصرف انرژی به ازای هر پیکسل و به صورت کلی در قیاس با OLED می‌رسد. این پتانسیل‌ هم وجود دارد که تصویری با روشنایی ۳۰ برابر بیشتر از OLED تولید کنید.

و در آخر نوبت به مزایای این تکنولوزی در حوزه نمایشگرهای انعطاف‌پذیر و تاشو می‌رسد. micro LED به احتمال کمتری نسبت به پنل‌های OLED ممکن است از استرس دچار آسیب شود، البته در صورتی که از مواد درست در تولید آن استفاده شده باشد.

رژه‌ اپل به سمت micro LED

به عنوان حرکتی که قرار است بزرگ‌ترین بهبود ممکن را نسبت به نمایشگرهای استایل TFT به وجود آورد، اپل باید منابع، زمان و تلاش زیادی را صرف توسعه micro LED کند. نخستین شواهد علاقه اپل به micro LED در ماه مه ۲۰۱۴ و با خرید شرکت LuxVue از سوی این کمپانی رویت شدند. LuxVue به صورت خاص در تولید micro LED تخصص داشت و چندین پتنت برای چنین پنل‌هایی به ثبت رسانده که همگی حالا در اختیار اپل هستند.

در ماه مارس ۲۰۱۸ گزارش شد که اپل تاسیسات مهندسی و تولید مخصوص به خودش را راه انداخته که به صورت خاص به پژوهش روی micro LED می‌پردازد. این تاسیسات ۱۹۰۰ متر مربعی ظاهرا در فاصله ۱۵ دقیقه‌ای از اپل پارک (مقر اصلی اپل) بنا شده و در سال ۲۰۱۸ میزبان ۳۰۰ مهندسی بوده که روی پروژه «T159» کار می‌کرده‌اند.

سپس در همان زمان شنیدیم که اپل در حال همکاری با TSMC بر سر تکنولوژی micro LED است و گفته می‌شد احتمال تعبیه این پنل‌ها در اپل واچ وجود دارد. نام فاکسکان، شریک اپل در حوزه اسمبلی هم در گزارش‌های سال ۲۰۱۹ به چشم می‌خورد.

در ماه مه ۲۰۲۰، اپل ظاهر حدودا ۳۳۴ میلیون دلار روی کارخانه‌ای در شمال تایوان سرمایه‌گذاری کرد که کارش تولید پنل‌های نمایشگر micro LED و mini LED است. اپل ضمنا پتنتی برای تولید micro LED به ثبت رسانده که می‌تواند اتکاپذیری و کیفیت نمایشگرها را بهبود بخشد. این پتنت که در روز ۲۳ فوریه به دست آمده، در صدد تست کردن پنل‌های micro LED، پیش از اینکه درون نمایشگر قرار بگیرند است و با این کار می‌توان میزان ضایعات و همینطور شانس سر در آوردن پنل‌‌های معیوب از محصولات نهایی را کاهش داد.

برخلاف TFT ،OLED و mini LED، تکنولوژی micro LED هنوز راهی طولانی در پیش دارد تا بتواند سر از محصولات اپل در آورد.

«لی بینگ»، رییس هیئت مدیره شرکت Epistar در ماه آگوست سال ۲۰۲۰ گفت که این کمپانی دارد روی تکنولوژی micro LED کار می‌کند، اما هم خودش و هم رقبایش با مشکلاتی در رویه تولید نمایشگرها مواجه شده‌اند. این کمپانی در همان زمان اعلام کرد که ظرف دو یا سه سال قادر به تولید نمایشگر micro LED برای اپل واچ خواهد بود و این تکنولوژی با گذشت چهار یا پنج سال نیز برای استفاده درون تلویزیون‌ها آماده می‌شود.

این تفاوت زمانی به خاطر ظرفیت تولید است، زیرا ظرفیت تولید چنین نمایشگرهایی اکنون پایین‌تر از آن است که بتوان تولید در ابعاد انبوه را توجیه کرد. اما در هر صورت این باعث نشده که کمپانی‌های مختلف از توسعه هرچه بیشتر micro LED دست بکشند.

در سال ۲۰۱۸، سامسونگ از تلویزیون The Wall رونمایی کرد که نمایشگری حرفه‌ای و مبتنی بر micro LED است. تا اواخر سال ۲۰۲۰، این شرکت ورژنی ۱۱۰ اینچی از تلویزیون micro LED خود ساخته بود که طی سه ماهه نخست ۲۰۲۱ برای خرید در دسترس مصرف‌کنندگان قرار گرفت.

گذشته از این تلاش‌های ابتدایی برای تجاری‌سازی micro LED، به نظر نامحتمل می‌رسد که شاهد تولید دیوایس‌های مبتنی بر این تکنولوژی در ابعاد گسترده و با قیمت‌گذاری‌های منطقی، آن هم در آینده نزدیک باشیم. تا زمانی که این تکنولوژی به صورت رایج در دیوایس‌های مختلف یافت شود چند سالی باقی مانده و تولیدکنندگان همچنان باید هزینه‌های تولید را تا سطوحی قابل قبول‌تر کاهش دهند.

همین موضوع راجع به اپل هم مصداق دارد،‌ اما توسعه جداگانه تکنولوژی از سوی اهالی کوپرتینو باعث می‌شود که شرکت تولیدکننده آیفون چند مزیت بزرگ نسبت به رقبای خود داشته باشد: هم در روند تولید نمایشگر و هم موارد استفاده از آن.

با چنین تکنولوژی‌‌ای، آیفون تاشویی که برای مدت‌های طولانی راجع به آن در شایعات شنیده‌ایم یک گام به تبدیل شدن به دستگاهی واقعی نزدیک‌تر می‌شود، زیرا اساسا ریسک ترک خوردن نمایشگر کاهش می‌دهد. نمایشگرهای مورد استفاده در دیوایس‌های موبایل هم انرژی کمتری مصرف خواهند کرد و این به خودی خود، افزایش عمر باتری را در اسمارت‌فون‌ها به همراه خواهد آورد.

با درنظرگیری پژوهش‌ها و پروژه‌های مخفیانه‌ای که روی آن‌ها کار می‌کند، کاملا محتمل است که اپل بتواند هزینه تولید نمایشگرهای micro LED را تا بیشترین مقدار ممکن کاهش دهد. کنترلی که اپل بر رویه تولید دارد نیز می‌تواند باعث شود که مراحل تولید کاهش یابند. برای مثال اپل می‌تواند به سراغ طراحی رادیکالی جدیدی برود که نمایشگر را مستقیما درون بدنه دستگاه تعبیه می‌کند و شاید شاهد تولید جداگانه پنل و بعد سوار کردنش روی بدنه نباشیم.

حتی ممکن است micro LED سر از محصولاتی در آینده درآورد که اپل اکنون آن‌ها را به مصرف‌کنندگان ارائه نمی‌کند. برای مثال هدست واقعیت افزوده اپل ممکن است از یک پنل micro LED در مقابل هر چشم بهره ببرد.

و تا زمانی که تمام این رویاها به واقعیت تبدیل شوند، اپل به تکنولوژی mini LED دسترسی خواهد داشت. mini LED شاید یک تغییر رویکرد بنیادین در تکنولوژی نمایشگر به حساب نیاید، اما همچنان ارتقایی بزرگ برای مصرف‌کنندگان تلقی می‌شود و راه را برای دستیابی به micro LED هموار می‌کند.