وقتی پای لیزر به‌دنیای نمایشگرها باز می‌شود

در نمایشگاه تجهیزات الکترونیکی سال 2006 که در لاس وگاس برگزار شد، سیستم‌های روشنایی لیزری مبتنی بر فناوری ساخت نیم رساناهای لیزری که برای نخستین بار در ساخت نمایشگرهای لیزری و ساخت مدل‌های آزمایشی اولیه تلویزیون‌های لیزری مورد استفاده قرار گرفته بود، به معرض نمایش گذاشته شد.

با اتخاذ تصمیمی مبنی بر دسترسی گسترده و عمومی به تلویزیون‌های لیزری تا اوایل سال 2008 میلادی خبر ساخت نسل جدید نمایشگرهای تلویزیونی در رایانه لیزری در سال 2006 به اطلاع عموم رسانده شد و در‌ ژانویه سال 2008 نخستین تلویزیون لیزری 65 اینچی که توسط شرکت آمریکایی سازنده سیستم‌های الکترونیکی دیجیتالی، میتسوبیشی که یکی از شرکت‌های بزرگ سازنده قطعات الکترونیکی لیزری است،‌ در نمایشگاه تجهیزات الکترونیکی به نمایش گذاشته شد.

تلویزیون‌های امروزی تنها از توانایی نمایش 40 درصد از محدوده رنگی قابل تشخیص توسط انسان‌ها برخوردارند و این در حالی است که نمایشگرهای لیزری می‌‌توانند 80 درصد از رنگ‌های این محدوده رنگی را به نمایش در آورند و به همین دلیل پیش‌بینی می‌شود در آینده‌ای‌ نه چندان دور لامپ‌های تصویر لیزری بتوانند جایگزین لامپ‌های تصویری شوند که در نمایشگرهای معمولی از آنها استفاده می‌شود.

در نمایشگرهای لیزری، امواج لیزری در 3 طول موج مجزای قرمز، سبز و آبی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگر چه دیودهای لیزری قرمز رنگ براحتی قابل دسترسی هستند، اما دستیابی به امواج لیزری آبی و سبز در شرایط دمای اتاق امکان‌پذیر نخواهد بود و به همین علت باید از فرآیند و برابر کردن فرکانس استفاده کنیم.

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های نمایشگرهای لیزری توانایی آنها در به نمایش در آوردن طیف وسیعی از رنگ‌ها و همچنین نمایش ترکیب‌های رنگی مختلف است که می‌تواند 90  80 درصد از محدوده رنگی قابل رویت را در بر گیرد. علاوه بر این، لامپ‌هایی که در ساخت آنها از فناوری لیزر استفاده شده است و در نمایشگرها جایگزین لامپ‌های تصویری معمولی می‌شوند، در مقایسه از کیفیت مناسب‌تری برخوردار بوده و هرگز منفجر نخواهند شد و از آنجایی که مصرف انرژی در این لامپ‌ها به دو سوم کاهش می‌یابد، از کارایی و عملکرد بهتری نیز برخوردار خواهند بود.

با توجه به آنچه گفته شد می‌‌توان نتیجه گرفت که براساس کاربرد این فناوری نمایشگرهای جدیدی به بازار عرضه خواهد شد که در مقایسه با انواع نمایشگرهای پلاسما (صفحه نمایش گازی)‌،‌ LCD (صفحه نمایش کریستال مایع)‌ یا CRT (نمایشگرهای مجهز به لامپ تصویر با  اشعه کاتدی)‌ از توانایی بیشتری در به نمایش در آوردن همزمان مجموعه‌‌ای از رنگ‌های قابل دسترسی در سیستم‌های گرافیکی نمایشگرها برخوردار است.

این در حالی است که این نمایشگرها علاوه بر این که مانند نمایشگرهای امروزی می‌توانند بسیار باریک باشند، از نظر وزن و هزینه نیز حدود یک‌دوم نمایشگرهای پلاسما یا LCD هستند و انرژی مصرفی آنها به یک‌چهارم کاهش خواهد یافت. تصویر به نمایش درآمده در نمایشگرهای لیزری در مقایسه، از کیفیت بسیار بالاتری برخوردار بوده و با گذشت زمان بتدریج محو نخواهد شد.

اگرچه بسیاری از محققان و کارشناسان بر این باورند که تماس مستقیم با امواج لیزری به بینایی آسیب می‌رساند، اما استفاده از فیلترهایی که مانع انتشار این امواج در محیط اطراف می‌شود، می‌تواند نقش بسیار مهمی در کاهش خطرات احتمالی داشته باشد.

بومی‌سازی دانش فنی‌تولید نمایشگر لیزری‌

گروهی از محققان ایرانی با دستیابی به دانش فنی ساخت نمایشگر، موفق به طراحی و ساخت نمایشگرهای لیزری در کشور شده و توانسته‌اند نام ایران را نیز به مجموع کشورهای تولیدکننده این نوع نمایشگرها در سطح جهان اضافه کنند. به گفته مهندس کمال جعفری، مجری این طرح تحقیقاتی، سیستم‌های نمایشگر لیزری از قابلیت نمایش ثابت و متحرک فونت‌های فارسی و انگلیسی و همچنین به تصویر درآوردن تصاویر پویانمایی به صورت تک‌رنگ یا تمام رنگی در فضاهای مختلف برخوردار هستند.

نمایشگرهای تولید شده را می‌توان در محدوده وسیعی از نمایشگرهای کم‌توان از چند میلی‌وات تا نمایشگرهای پرتوان با عملکرد 20 تا 40 وات طبقه‌بندی کرد. تولید نمایشگرهای لیزری تاکنون تنها در انحصار چند کشور محدود بوده است، اما با دستیابی محققان کشور به دانش فنی ساخت این نوع نمایشگرها، کشور ما نیز توانسته است به جمع کشورهای تولیدکننده نمایشگرهای لیزری در سطح جهان بپیوندد.

البته باید خاطرنشان کرد تا زمانی که تولید لیزرهای کاربردی در ساخت این نوع نمایشگرها، افزایش پیدا نکرده و اقدامات لازم برای بهینه‌سازی کاربردی ساختن آنها انجام نشود  تا بتوان زمینه مناسبی را برای کاهش هزینه ساخت نمایشگرهای لیزری به وجود آورد  نمی‌توان از این فناوری در ابعاد وسیع در صنعت ساخت نمایشگرهای تلویزیونی و رایانه‌ای استفاده کرد.

اساس کار نمایشگرهای لیزری مبتنی بر ترکیب 3رنگ قرمز، سبز و آبی برای دستیابی به رنگ مورد نظر است که می‌تواند ایده جدیدی در این صنعت باشد و ساخت نمایشگرهای بزرگ معروف به سینمای خانگی می‌تواند زمینه مناسبی برای استفاده از این فناوری محسوب شود.

معمولا در نمایشگرهای بزرگ تصاویر مینیاتوری موجود توسط یک منبع نوری درخشان شده و پس از بزرگنمایی روی سطح تحتانی صفحه نمایشگر تابیده می‌شود. لامپ‌هایی که امروز در ساخت نمایشگرها به کار می‌روند به علت داشتن طول عمر کمتر، روشنایی محدودتر و همچنین قابلیت نمایش مقدار تصاویر کمتر، چندان که باید از عملکرد موفقی برخوردار نبوده‌اند.

طول عمر متوسط این لامپ‌ها حدود 8000 ساعت است که تقریبا یک‌چهارم طول عمر یک تلویزیون معمولی است. با توجه به عدم توانایی این لامپ‌ها در تولید نور کافی، برای صفحات بزرگ از روش‌هایی مانند کاهش زاویه دید و کاهش محدوده رنگ‌های به نمایش‌ درآمده در ساخت نمایشگرهایی با ابعاد بزرگ‌تر استفاده شده است و به همین علت محققان استفاده از منابع نوری دیگر مانند لیزر را در ساخت این گروه از نمایشگرها مورد توجه و بررسی قرار داده‌اند.

خلق تصاویری واقعی‌

به گفته جعفری، با توجه به این که این گروه از نظر دانش فنی، دسترسی به آزمایشگاه‌های مجهز برای انجام آزمایش‌های لازم و همچنین متخصصان علوم لیزر در کشور با محدودیت‌های بسیار زیادی مواجه بوده‌اند، نمایندگی یکی از شرکت‌های آلمانی تولید کننده نمایشگرهای لیزری را پذیرفته‌اند تا ضمن ایجاد زمینه‌ای مناسب برای تجاری‌سازی محصولات داخلی بتوانند همکاری‌ها و تحقیقات علمی خود را در این زمینه به میزان عنوان قابل توجهی افزایش دهند.

نمایشگرهای لیزری با برخورد‌اری از امکان نمایش طول موج‌های مناسب در محدوده وسیعی از رنگ‌های استاندارد، تصاویر واقعی‌تر را در مقابل دیدگان مخاطبان به نمایش درخواهند آورد و حداکثر روشنایی هواکش قابل دستیابی در آنها  6‌‌برابر روشنایی دیگر لامپ‌های تصویر است. همچنین استفاده از این فناوری می‌‌تواند در کاهش هزینه‌های تولید نقش مهمی داشته باشد و عمر مفید منبع نوری را به 30 هزار ساعت افزایش دهد.

با توجه به مزایای این فناوری، پیش‌بینی می‌شود در آینده‌ای نزدیک بتوان از لیزر نه تنها در ساخت نمایشگرها بلکه در ساخت بسیاری از ابزارهای الکترونیکی دیگر نیز استفاده کرد. این نمایشگرها از قابلیت‌ کاربرد در صنایع مختلف نظامی، هوا و فضا و خودروسازی نیز برخوردار بوده و می‌توان از آنها به عنوان پردازشگر لیزری مواد برای حکاکی، برش، سوراخ‌کاری و جوشکاری روی فلزات استفاده کرد.

علاوه بر این نورپردازی، لیزرشو، اطلاع‌رسانی و تبلیغات لیزری و همچنین نمایش‌های لیزری سه بعدی موزیکال به همراه پخش پیام‌های بازرگانی و فرهنگی نیز از دیگر کاربردهای این نمایشگر هستند که بر خلاف نمایشگرهایی که در ساخت آنها از نوعی دیود ساطع کننده نور استفاده شده است، ابعاد کمتری دارند و بدون هرگونه محدودیت فضایی در همه محیط ‌های باز یا بسته مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انجمن بین‌المللی نمایشگرهای لیزری که دفتر اصلی آن در ایالات متحده آمریکاست برای تولید این محصولات از نظر سخت‌افزاری یعنی لیزر و اپتیک ، نرم‌افزاری، کنترل و کاربرد فناوری ایمن در سیستم‌های پر قدرت لیزری استانداردهایی را در نظر گرفته و تدوین کرده است که همه تولید‌کنندگان برای تجاری‌سازی محصولات ملزم به رعایت این استانداردها‌ هستند.

از آنجا که در کشور ما سازمان انرژی اتمی، متولی امر استاندارد‌سازی محصولات لیزری است، متاسفانه با توجه به مبهم و دست‌وپاگیر بودن این قوانین، استاندارد‌سازی این محصولات کمتر مورد توجه قرار گرفته است و به نظر می‌رسد لازم باشد سازمان انرژی اتمی در این زمینه فعالانه‌تر وارد عمل شود.

جعفری در پایان خاطر نشان کرد:‌ به منظور استفاده راحت‌تر از نمایشگرهای لیزری، سیستم‌های کنتر‌ل‌کننده لیزری نیز در کشور طراحی و تولید شده است که علاوه بر داشتن تمامی شاخص‌های مربوط به گرافیک، سرعت، مکان، ترتیب و زمان‌بندی می‌توانند سیستم‌های نمایشگر لیزری را به آسانی تحت کنترل قرار دهند و ارتباط راحت‌تر کار با سیستم‌های نمایشگر را که پیش از این مستلزم آموزش و تخصص بود، امکان‌پذیر سازند.

انتشار تحریک شده تابش‌

لیزر در حقیقت به معنی تقویت نور به روش گسیل القایی تابش است و به وسیله‌ای گفته می‌شود که قادر است پرتوهای نوری موازی باریکی با طول موج مشخص را در محیط منتشر کند. ماده فعال کننده به کار رفته در ساخت ابزارهای لیزری، پرتوهای نوری ایجاد شده را تقویت می‌کند.

اگرچه مبنای اولیه لیزر در سال 1926 از سوی آلبرت اینشتین مطرح شد، اما به وجود آوردن زمینه‌ای مناسب برای ساخت نخستین لیزر در حوزه صنعت و فناوری مدت‌زمان زیادی به طول انجامید. سال 1960 اولین لیزر که از کارکرد موفقیت‌آمیزی برخوردار بود، از سوی تئودورهیمن ساخته شد و در همان سال نخستین لیزر گازی از سوی فیزیکدان ایرانی، علی‌ جوان ساخته شد.

جالب است بدانید این نور از نظر ماهیت با نور معمولی تفاوتی ندارد و تنها خواص فیزیکی لیزر است که آن را از دیگر منابع نوری متفاوت می‌سازد.

فرانک فراهانی‌جم‌