کاربرد فناوری نانو در نمایشگرهای قابل انعطاف

نمایشگر­ها نقش عمده­ای در ارائه اطلاعات ایفا می­کنند؛ زیرا آن­ها در زندگی روزمره­ی همه­ی افراد با کاربرد­های مختلف وجود دارند. لوله­ی پرتو کاتدی طی 70 سال بر صنعت نمایشگرها تسلط داشتند. اما تقاضا برای نمایشگر­ها با کیفیت بهتر منجر به پیشرفت این فناوری گردید. مصرف­کنندگان به دنبال نمایشگر­هایی با قیمت مناسب و ویژگی­های پیشرفته شامل ضخامت کم، روشنایی خوب، وضوح بالا، نداشتن زاویه دید، طول عمر، مصرف انرژی کم همراه با وزن پایین هستند. فناوری نانو رویکردی مناسب در ارتقاء نمایشگر­ها است تا کارایی و کیفیت آن­ها را بهبود بخشد و به جنبه­های زیست محیطی نیز توجه داشته باشد. این پیشرفت­ها ویژگی­های جدیدی را از قبیل انعطاف­پذیری و خرید آسان را فراهم می­کند. هم اکنون رقابت بسیار نزدیکی در فناوری نمایشگرها بین شرکت­های مختلف وجود دارد.

عملکرد یک نمایشگر با استفاده از پارامترهای زیر اندازه‌گیری می‌شود:

• روشنایی، روشنایی نمایشگرها با واحد شمع بر متر مربع – که به نیت (nit) مشهور است، اندازه‌گیری می‌شود. نسبت کنتراست[1]، نیز برابر است با نسبت کم­ترین و بیش­ترین روشنایی که یک نمایشگر قادر است تولید کند.
• نسبت تصویر، نسبت اندازه افقی به اندازه عمودی است. مانیتورها معمولاً نسبت تصویر ۴:۳، ۵:۴، ۱۶:۱۰ یا ۱۶:۹ دارند.
• اندازه تصویر قابل مشاهده، معمولاً به صورت قطری اندازه‌گیری می‌شود، اما عرض و ارتفاع واقعی مفیدتر هستند، چرا که آن‌ها مثل قطر، تحت تأثیر نسبت تصویر قرار ندارند. برای نمایشگر لوله پرتو کاتدی اندازه قابل مشاهده معمولاً ۱ اینچ (۲۵ میلی‌متر) از خود لامپ کوچک­تر است.
• وضوح[2] صفحه نمایش، تعداد پیکسل‌های مجزا در هر بعد است که می‌تواند نمایش داده شود. برای یک اندازه صفحه نمایش داده شده، حداکثر وضوح توسط فاصله نقطه‌ای محدود می‌شود.
• فاصله نقطه‌ای، فاصله بین زیر پیکسل‌های هم­رنگ بر حسب میلی‌متر است. در کل، هرچه فاصله نقطه‌ای کوچک­تر باشد، تصویر واضح­تر به نظر خواهد رسید.
• نرخ نوسازی[3]، تعداد دفعه‌هایی در ثانیه است که یک صفحه نمایش روشن است. حداکثر نرخ نوسازی توسط زمان پاسخ محدود شده‌است.
• زمان پاسخ، زمانی است که طول می‌کشد تا یک پیکسل در نمایشگر، از حالت فعال (سفید) به حالت غیرفعال (سیاه) رفته و دوباره به حالت فعال (سفید) بازگردد، که بر حسب میلی­ثانیه اندازه‌گیری می‌شود. اعداد کوچک­تر به معنای انتقال سریع­تر است
• نسبت کنتراست، نسبت درخشش روشن‌ترین رنگ (سفید) به تاریک‌ترین رنگی (سیاه) است که نمایشگر قادر به تولید آن است.
• مصرف نیرو بر حسب وات اندازه‌گیری می‌شود.
• E∆: دقت رنگ توسط E∆ اندازه‌گیری می‌شود؛ هر چه E∆ کمتر باشد، نمایش رنگ، دقیق­تر صورت می‌گیرد. E∆ کوچکتر از ۱ توسط چشم انسان قابل تشخیص نیست. E∆ 2 تا ۴، خوب در نظر گرفته می‌شوند و شناسایی تفاوت، نیازمند یک چشم حساس است.
• زاویه دید، حداکثر زاویه‌ای است که در آن تصاویر روی نمایشگر، بدون افت کیفیت بیش از حد، قابل مشاهده باشند. این معیار بر حسب درجه در هر دو جهت افقی و عمودی اندازه‌گیری می‌شد]1[

سطح صفحه نمایش نمایشگر را برحسب اینچ می­سنجند. برای مثال، نمایشگر 42 اینچی یعنی فاصله از گوشه سمت راست بالا تا گوشه سمت چپ پایین صفحه نمایش 42 اینچ است.

[4]CRT

CRT  مخفف کلمه Cathode ray tube که نخستین صفحه نمایشگر­ها از آن ساخته شده­اند. یک CRT می­توانست به صورت فیزیکی تمام اجزای یک سیستم و صفحه کلید را در یک شاسی تکه­ای بزرگ جمع کند. در دهه 1980 میلادی نمایشگرهای CRT به شکل واضح می­توانستند 1024 در 768 پیکسل را نمایش دهند و در دسترس عموم قرار داشتند.

پلاسما

تلویزیون‌های پلاسما برای نمایش پیکسل‌ها از سلول‌هایی حاوی «گازهای یونیزه شده» یا همان پلاسما استفاده می‌کنند. این تلویزیون‌ها روشنایی بالایی دارند و در عین حال رنگ سیاه را بسیار بهتر از [5]LCD ها به نمایش می‌گذارند. در حقیقت، تنها رقیب پلاسما در کنتراست، تلویزیون‌های [6]OLED هستند]2،3[. همچنین به دلیل ویژگی‌های فنی، به‌راحتی می‌توان تلویزیون‌های پلاسما را در ابعاد غول‌آسا تولید کرد.

شکل (1) تلویزیون پلاسمای ۱۵۲ اینچی TH-152UX1 پاناسونیک

از جمله مزایای صفحه نمایش­های پلاسما، نرخ به روز­رسانی بسیار بالای تلویزیون پلاسما است که موجب به حداقل رساندن اثر تاری ناشی از حرکت می­شود. در واقع این اصطلاح نشان می­دهد که تصویر موجود روی صفحه ظرف یک ثانیه چند بار عوض می­شود.

شکل (2) نرخ به روز رسانی، (a 240 HZ، (b 60 Hz

نرخ به‌روزرسانی تلویزیون‌های میان‌رده‌ی LCD موجود در بازار حدود ۱۲۰ هرتز و تلویزیون‌های بالارده ۲۰۰ هرتز است. اما نرخ به‌روزرسانی تلویزیون‌های پلاسمای پاناسونیک نرخ به‌روزرسانی برابر با ۶۰۰ هرتز دارند. اما با توجه به این همه مزیت (روشنایی خوب، کنتراست بالا، نرخ به‌روزرسانی باورنکردنی و توانایی تولید در ابعاد غول‌آسا)، حقیقت این است که فناوری پلاسما معایب خود را نیز دارد. مهم­ترین این معایب عبارتند از: ضخامت زیاد، وزن بالا، مصرف زیاد انرژی، تولید گرما، عدم پشتیبانی از وضوح‌ بالاتر از P1080 و اثر سوختگی (باقی ماندن شبحی از تصویر روی نمایشگر، پس از نمایش آن برای مدت‌زمان طولانی) مجموعه­ی معایب تلویزیون­های پلاسما باعث شدند عرضه این تلویزیون­ها از سال 2014 در جهان متوقف شود]4،5[.

LCD

LCD مخفف Liquid Cristal Display یا «نمایشگر بلور مایع» است. در تلویزیون‌هایLCD ، بلورهای مایع توسط الکتریسیته فعال‌ می‌شوند و طوری می‌چرخند تا با عبور نور از زاویه‌ای خاص، رنگ‌های متفاوتی برای هر پیکسل تولید کنند. برای نمایش رنگ سیاه، نیز این بلورها با چرخش در زاویه‌ای خاص، آرایشی به خود می‌گیرند تا عبور نور از خود را به حداقل برسانند. صفحه‌ی  LCD از خود نوری ساطع نمی‌کند، بلکه تنها به عنوان فیلتری پیچیده برای مسدود کردن نور تابانده شده به پیکسل‌ها عمل می‌کند]3[.

شکل (3) تکنیک عملکرد صفحه نمایش LCD

روش چرخش بلورهای مایع مزایای بسیار زیادی با خود به همراه می‌آورد از جمله قیمت پایین، ضخامت کم و استفاده از مواد سبک)، اما صفحات LCD  نقاط ضعفی هم دارند که مهم­ترین آن‌ها عدم توانایی نمایش رنگ سیاه است. حتی وقتی که تمامی بلور‌ها برای جلوگیری از عبور نور می‌چرخند، باز هم مقداری از نور پس‌زمینه از آن‌ها عبور می­کند. جالب اینجا است که حتی پروژکتورها و تلویزیون‌های قدیمی CRT هم، چنین مشکلی که به نشت نور[7]  معروف است، ندارند و این عیب تنها مختص تلویزیون‌­ها LCD است]5[.

LED[8]

مخفف کلمات Diode Light Emitted است که معنی دیود ساطع کننده نور را می­دهد. دیود­های ساطع کننده نور در واقع جزء خانواده‌ دیود­ها هستند که دیود­ها نیز زیر گروه نیمه هادی­ها به شمار می‌آیند. خاصیتی که LEDها را از سایر نیمه‌‌هادی­ها متمایز می­کند این است که با گذر جریان از آن­ها مقداری انرژی به صورت نور ازآن­ها ساطع می­‌شود]6[.

در واقع نوع دیگری از تابش نور سفید پس‌زمینه وجود دارد که توسط تعدادی LED با محل قرارگیری در لبه‌ی پنل یا به صورت گسترده در تمام نقاط پنل تامین می‌­شود و این نور با عبور از فیلتر‌­های رنگی، رنگ مورد نظر برای نمایش تصاویر را به خود می­گیرد. تلویزیون‌­های مجهز به این فناوری نمایش را به اختصار LED‌ می‌نامند که به جز نور پس‌زمینه تفاوت دیگری با LCD‌ ها ندارند. نمایشگری با فناوری دیود گسیل نور (LED) نسبت به LCD کنتراست بالاتری دارد و زوایای دید بهتری را ارائه می­کنند. اما هنگام نشان دادن تصاویری که پس زمینه­ی روشن دارند باید نیروی برق بیشتری را مصرف کنند]7[.

در LCD­های امروزی عموما از نور پس‌زمینه‌ی LED استفاده می‌شود؛ زیرا این پنل­‌ها مقرون ‌به‌ صرفه­‌تر بوده، هزینه‌­ی ساخت پایین‌­تری به دنبال دارد و کیفیت نهایی تصویر را تا حد خوبی افزایش می‌­دهد.

پس از معرفی نمایشگرهای LCD بازار نمایشگرها پیشرفت فراوانی داشت. به طوریکه حجم مبادلات در بازار نمایشگرها ارزشی بیش از 700 میلیارد دلار در سال دارد. این پیشرفت به علت توانمند­سازی نمایشگرها به وسیله فناوری­های نوین است.

OLED

OLED مخفف organic light-emitting diode و به معنی «دیود آلی گسیل دهنده‌ی نور» است. از لحاظ فنی، نمایشگر­‌های اولد از لایه‌ای از مواد آلی که بین دو الکترود قرار گرفته است، تشکیل می‌­شوند. اما آنچه یک مصرف­کننده‌ی معمولی کافی است بداند، این است که در نمایشگرهای OLED بر خلاف LCD هر پیکسل خودش نور خود را تأمین می‌­کند]8[. ساخت نمایشگر OLED در ابعاد تلویزیون کار بسیار سختی است. تا همین چند سال پیش نمایشگرهای OLED تنها محدود به صفحات ۴ اینچی تلفن‌های هوشمند می­‌شدند؛ تا اینکه در سال ۲۰۱۲ سامسونگ از اولین تلویزیون OLED رونمایی و ال‌جی در سال ۲۰۱۳ نسل اول تلویزیون‌­های OLED خود را در ابعاد ۵۵ اینچ روانه‌ی بازار کرد. از آن زمان تا به امروز تلویزیون‌های اولد راه درازی پیموده‌اند و قیمت آن‌ها چندین برابر کاهش یافته است. در این سال‌ها ال‌جی تقریبا تنها بازیگر عرصه‌ی اولد بود تا اینکه در نمایشگاه CES 2017 سونی و پاناسونیک با معرفی تلویزیون‌هایOLED  خود نشان دادند که قصد دارند به صورت جدی وارد بازار این تلویزیون‌ها شوند. از آنجایی که­OLED ها نور رنگی را مستقیما تابش می­‌دهند و نیازی به نور زمینه و قطعات نوری اضافه ندارند، می­‌توان آن‌ها را در ضخامت­‌های بسیار کم (ضخامت ۵ میلی متری در مدل‌­های ۶۵ اینچی) تولید کرد. تلویزیون‌­های OLED همچنین وزن بسیار کم­تری نسبت به رقبای LCD خود دارند.

شکل (4) مقایسه نمایشگر LCD و OLED

مصرف انرژی تلویزیون‌­های LCD و OLED تقریبا با هم برابر است؛ اما تفاوت ماهیتی مهمی در نحوه‌ی مصرف انرژی این دو فناوری وجود دارد. مصرف انرژی تلویزیون­‌های LCD ثابت است و ربطی به تاریکی یا روشنی محتوای پخش‌شده توسط آن‌­ها ندارد. دلیل این موضوع هم این است که نور پس‌زمینه در تلویزیون­‌های LCD همواره با بالاترین شدت ممکن در حال تابش است، حتی اگر تمامی صفحه سیاه باشد. تنها راه کاهش دادن مصرف انرژی در تلویزیون‌­های LCD پایین آوردن میزان روشنایی کلی تلویزیون است. از طرف دیگر، از آنجایی که تلویزیون OLED هنگام نمایش رنگ سیاه، پیکسل مورد نظر را کاملا خاموش می­کند، هنگام پخش محتوایی که نصف آن رنگ سیاه دارد، عملا نیمی از تلویزیون خاموش است. با توجه به همین نکته، مصرف انرژی در تلویزیون‌های OLED مقدار ثابتی ندارد و با توجه به محتوای پخش‌شده تغییر می­کند.

تلویزیون OLED رنگ سیاه تیره‌تری را به نمایش می‌گذارد، به‌طوری‌که وقتی تصویر سیاهی در صفحه به نمایش دربیاید، نمایشگر از قاب سیاه پیرامون تلویزیون قابل تشخیص نیست و تمام بدنه یکپارچه به نظر می‌رسد. اما در LCD­ها همواره نور زمینه[9] وجود دارد و نمایشگر هیچگاه نمی‌تواند کاملا جلوی آن را بگیرد و سیاه واقعی را نمایش دهد. این موضوع هنگامی­که تلویزیون تصاویر و ویدئوهای روشن را نشان می‌­دهد، قابل توجه نیست؛ اما هنگام نمایش تصاویر تیره، زمینه‌ی خاکستری به جای سیاه کاملا قابل تشخیص است.

شکل (5) تصویر سمت راست مربوط به یک تلویزیون LCD با قابلیت Local Dimming و تصویر سمت چپ مربوط به یک تلویزیون OLED

اما در طرف دیگر طیف روشنایی، یعنی در روشن‌­ترین حالت ممکن، تلویزیون‌­های OLED رقابت را به تلویزیون‌های LCD واگذار می‌کنند. تلویزیون­‌های OLED ال‌جی در روشن‌ترین حالت ممکن ۷۰۰ تا ۸۰۰ نیت روشن می­‌شوند. این در حالی است که روشنایی تلویزیون­‌های LCD در بازه‌ی ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ نیت هم قرار می‌گیرد. بنابراین از OLED­ها در جاهایی که معرض تابش نور قوی قرار داردند، استفاده نکنید. OLED اما آمده است تا بهترین مزایای تلویزیون‌های پلاسما،  LCD و CRT را با هم ترکیب کند. ال‌جی ادعا می‌کند که سرعت پاسخ‌دهی تلویزیون­‌های OLED ساخت این شرکت حدود ۰.۱ میلی­ثانیه است. برای مقایسه جالب است بدانید سرعت پاسخ‌دهی تلویزیون‌های LCD بالارده به ۲۰ میلی­ثانیه می‌رسد. یکی از معایب عجیب تلویزیون‌های OLED این است که رنگ‌­های آن‌ها به صورت پیش‌ فرض کالیبره نیستند. حتی اگر دو تلویزیون OLED از یک شرکت خاص و با مدل یکسان را بررسی کنید، متوجه خواهید شد که دقت رنگ‌­های پیش‌فرض آن‌ها با یکدیگر متفاوت است. به نظر می‌رسد که پنل‌­هایOLED  را به دلایل ماهیتشان نمی‌­توان با دقت رنگ یکسان تولید کرد.

شکل(6) تفاوت در دقت رنگ نمایشگر­های OLED

زاویه‌ی دید نیز از دیگر زمینه­‌هایی است که تلویزیون­‌های OLED در آن با اختلاف زیاد نسبت به تلویزیون‌های LCD بهتر عمل می‌کنند. معمولا در بررسی تأثیر تغییر زاویه‌ی دید بر کیفیت تصویر به نمایش درآمده، سه فاکتور «تغییر رنگ»، «کاهش روشنایی» و «کاهش عمق رنگ سیاه» بررسی می‌شوند]9[.

شکل (7) مقایسه زاویه دید نمایشگر LCD و OLED شرکت ال جی و سامسونگ

 

 

2- چالش­های و راهکارهای فناوری نانو در نمایشگر­ها

نمایشگر­ها در زندگی روزمره همه افراد با کاربرد­های مختلف وجود دارند. مصرف­کنندگان به دنبال نمایشگر­هایی با قیمت مناسب و ویژگی­های پیشرفته شامل ضخامت کم، روشنایی خوب، وضوح بالا، نداشتن زاویه دید، طول عمر، اندازه مصرف انرژی کم همراه با وزن پایین و سازگاری با محیط زیست هستند. به طوری­که در سال­های اخیر رقابت بسیار نزدیکی در فناوری نمایشگر ها بین شرکت­های مختلف وجود دارد. امروزه فناوری­های نانو، امکانات کاربردی این نمایشگرها را افزایش داده و فرصت­های مناسبی در اختیار شرکت­ها قرار داده است. فناوری نانو از طریق کاهش مصرف انرژی و جایگزینی منابع طبیعی مانند نانو لوله­های کربنی و گرافن و نقاط کوانتومی سبب بهبود نمایشگر­ها شده است]10[. در ادامه به طور مفصل شرح داده می­شود:

QLED

تلویزیون­های QLED در واقع LCD­هایی هستند که برای افزایش کیفیت تصویر خود از نقاط کوانتومی استفاده می­کنند. نقاط کوانتومی به نوعی ساختار مولکولی گفته می­شود که درابعاد نانو و از سیلیکون و نیمه هادی­ها تولید می­شود. این مواد هنگام دریافت نور، اقدام به بازتابش در طول موج خاصی می­کنند. به همین دلیل می­توان با تابش نور به این ذرات، نورها رنگ خالص با طول موج بسیار دقیقی را تولید کرد.

پیش از این نیز گفته شد که تلویزیون‌های LCD‌ به نور پس‌زمینه‌ی سفید خالصی برای ایجاد تصویر باکیفیت نهایی نیاز دارند. روش‌های متعددی برای بهبود نور پس‌زمینه توسعه یافته است که یکی از بهترین‌‌­های آن، نقاط کوانتومی است. در واقع نقاط کوانتومی مانند فیلتری عمل می­کنند که باعث می­شود پنل­های LCD مجهز به آن رنگ­های خالص و روشن­تری نسبت به پنل­های متداول LCD تولید کنند.

قدم بعدی برای نقاط کوانتومی، حذف بلورهای مایع است. طی دهه‌های گذشته، مهندسان زمان و انرژی زیادی را صرف حذف محدودیت‌­های نمایشگر‌­های دارای بلور مایع کرده‌اند. با وجود بهبود‌­های قابل توجه، این نمایشگر­‌ها هنوز قابل مقایسه با انواع OLED­ها نیستند.

طبق ادعای سامسونگ، این کیولد‌ها (QLED) از سطح درخشندگی بسیار بالایی نسبت به سایر انواع تلویزیون‌های LED برخوردار بوده و رنگ سیاه عمیقی را به نمایش می­گذارند. دقت داشته باشید که سازوکار QLED مانند OLED نیست. در OLED­ها که معمولا ساخت ال‌جی هستند، صفحه از خود نور ساطع می­کند و در واقع با یک نمایشگر LED واقعی مواجه هستیم؛ اما در QLED نور به فیلتر می­‌تابد و ما نور فیلتر شده را می­‌بینیم و سازوکار مشابه تلویزیون‌­های LCD با نور پس‌زمینه‌ی LED است. مشکلات این نمایشگر­ها در زمینه­ی تولید است که مربوط به نقاط کوانتومی و هزینه تولید بسیار بالاتر نسبت به نمایشگرهای LCD و OLED است]11[.

صفحه نمایش OLED برپایه­ی گرافن

پژوهش­گرانی از دانشگاه استنفورد با استفاده از گرافن به ‌عنوان الکترود شفاف توانستند به طور موفقیت‌آمیزی مدل کاملاً جدیدی از OLED را توسعه دهند. این پیشرفت می‌­تواند راه را برای تولید انبوه و ارزان OLED­ها بر روی زیرلایه­‌های پلاستیکی انعطاف‌پذیر با اندازه بزرگ و قیمت کم هموار کند به گونه­‌ای که مانند کاغذ دیواری پیچیده شوند و در مواقع لزوم استفاده گردند]12[.

شکل (8) شمایی از OLED گرافنی ساخته شده توسط دانشمندان در دانشگاه استنفورد

­OLEDها، به خاطر کیفت تصویر بسیار خوب، توان مصرف پایین و ساختار بسیار نازک، بیش از 20 سال است که توسعه یافته‌اند و اخیراً در تلویزیون­‌ها و صفحه نمایش‌­های بسیار نازک مانند دوربین‌­های دیجیتالی و گوشی تلفن همراه کاربردهای فراوانی پیدا کرده‌اند.

نسل بعدی افزاره‌های اپتوالکترونیکی نیاز به الکترود­های رسانا و شفافی دارند که سبک، ارزان، انعطاف‌پذیر و سازگار با محیط‌زیست بوده و با روش­‌های تولید انبوه سازگاری داشته باشند. گرافن، لایه منفرد گرافیت، در طول دوسال گذشته به خاطر خواص الکتریکی و نوری منحصر به فردش توانسته است، خودش را مطرح کند.

در کره و ژاپن فیلم‌هایی از گرافن به ابعاد ده‌ها سانتی‌متر ساخته‌اند. آن­ها این فیلم‌­های گرافنی بزرگ را به‌صورت الکترودهای شفافی طراحی کردند و سپس این الکترود­ها را داخل افزاره­‌های صفحه نمایش تماسی یکپارچه کردند. این کار جدید یک پیشرفت مهم دیگری در توسعه افزاره‌های گرافنی است. حسگر لمسی نرم و قابل انعطاف جدید، علاوه بر اینکه صفحه نمایش را «نشکن و ضد ضربه» می‌­کند، قابلیت‌­های فوق‌العاده دیگری را نیز به گوشی می­اورد. صفحه نمایش انعطاف­پذیر جدید کاربردهای فراوانی دارد که ضد ضربه بودن تنها یکی از آن‌ها است. محققین کانادایی، ماده حساس به لمس نرم و انعطاف­پذیری را اختراع کرده‌اند که به کاربر اجازه می‌دهد در زمان عدم استفاده از گوشی هوشمند و یا تبلتش، آن را به راحتی تا کرده و یا به صورت لوله، دور خود بپیچد. علاوه بر آن، به کمک این صفحه نمایش انعطاف­پذیر می‌توان حسگر­های سلامتی دارای قوه تطابق را پوشید، به صورتی که اندازه­ی آن با بدن وفق پیدا کرده و به صورت یک پوست مصنوعی در می‌آیند؛ این صفحه نمایش انعطاف­پذیر جدید ، اولین حسگر لمسی شفاف است که با وجود قابلیت تشخیص لمس می‌­تواند به صورتی خیلی فعال تغییر شکل دهد]12[.

صفحه نمایش‌های نرم و قابل انعطاف سال‌ها است به نقطه تمرکز تعداد زیادی از دانشمندان در سراسر دنیا تبدیل شده‌اند. با دست یافتن به این فناوری می‌توان گوشی­های هوشمندی با قابلیت خم شدن، صفحه نمایش‌هایی فوق‌العاده انعطاف­پذیر و تلویزیون‌­های هوشمند با قابلیت لوله پیچ شدن همچون روزنامه ساخت. اما ماده توسعه یافته به دست این محققین کانادایی متفاوت است. این ماده شامل یک ژل بسیار رسانا و فشرده شده بین لایه­‌های سیلیکون است. با استفاده از این ماده، ویژگی‌های لمسی متعددی به صفحه نمایش انعطاف­پذیر آورده می‌شود که ضد ضربه بودن و همچنین خم و تا شدن، نمونه‌ای از آن‌ها است. بزرگترین چالش، رقابت بر سر زنجیره ارزش افزوده است. شرکت­ها باید بر روی توسعه نمایشگر نسل جدید مطالعه کنند تا سهم بیشتری از منافع بازار داشته باشند. یکی از موارد استفاده در صنعت نمایشگرها، نمایشگرهای گرافنی هوشمند هستند که در پژوهشکده­های مختلف بر روی آن تحقیق می­کنند. بنابراین می­توان گفت بازار نمایشگر­ها بسیار عظیم بوده و تخمین زده می­شود که این بازار تا سال­های آینده ارزشی بیش از 140 میلیارد دلار خواهند داشت]13،14[.

شکل (9) نمایشگر انعطاف­پذیر

 

 

 

3- محصولات صنعتی

شرکت LG

شرکت LG تعدادی پتنت گوشی هوشمندی را ثبت کرده است که این وسیله یک نمایشگر تاشو در بخش لبه­ی کناری را دارد و چفت آهنربایی صفحه نمایش دستگاه را در حالت تا شده پشت وسیله نگه دارد و ممکن است در صفحه نمایش خارجی حسگر اثر انگشت و یک پوشش متحرک وجود داشته باشد، که یک صفحه نمایش کوچک را نشان دهد. LG برای ساخت خط تولید Gen-4.5  مخصوص OLED­های منعطف 900 میلیون دلار سرمایه گذاری کرده است و این نمایشگر­ها در تلفن­های همراه مدل LG G Flex 2 به کار می­رود]15،18[.

 

شکل (10) تصویری از ثبت پتنت شرکت LG

شرکت Samsung

پتنت جدید گوشی انعطاف پذیر سامسونگ با عنوان ( نمایشگر منعطف و روشی برای کنترل شکل یا نمایش طرح منعطف) در 20 سپتامبر 2018 چندی پیش از معرفی رسمی این گوشی موبایل منتشر شد. این پتنت یک طرح صنعتی شبیه به یک تبلت است که یک لولا در وسط آن قرار دارد و می­توان آن را از وسط خم کرد]16،17[. سامسونگ این گوشی منعطف را درنمایشگاه CES 2019 در معرض دید همگان قرار داد. سامسونگ در دو خط تولید 5.5-Gen A2 و newer A3 6-Gen A3 حدود 9 میلیون OLED انعطاف­پذیر در ماه تولید می­کند. این شرکت کره­ای OLED­های انعطاف­پذیر را در تلفن­های همراه مدل Galaxy S7 Edge  به کار برده است]18،19[.

شکل (11) نمایی از پتنت شرکت سامسونگ

شکل(12) گوشی سامسونگ منعطف مدل Galaxy S7 Edge

شرکت موتورولا

به تازگی گوشی با صفحه نمایشی پلاستیکی انعطاف­پذیر را ثبت پتنت کرده است. که جهت بهبود صفحه نمایش منعطف خود، برخی حسگرهای حرارتی را در لولایی از دستگاه نصب کرده­اند]20[.

شکل (13) نمایی از پتنت نمایشگر شرکت موتورولا

شرکت Apple

به تازگی پتنت گوشی انعطاف­پذیر اپل به یک دستگاه با صفحه نمایش منعطف اشاره می­کند که دارای شماره 10,104,787 است. که نمایشگر این اسمارت فون روی یک لولا قرار گرفته و این لولا در سه وضعیت می­تواند مورد استفاده قرار بگیرد. اپل از نمایشگر­های منعطف در Apple Watch  استفاده می­کند.]18،21[.

شکل (14) نمایی از ثبت پتنت شرکت اپل

شرکت Royole[10]

این شرکت توانسته محصولی با نام Royole’s quasi-G6 که به صورت ورقه­ای نازک با ضخامت 0.01 میلی­متر و انعطاف­پذیری آن با شعاع خم شدن 1 میلی­متر تولید کند]18،22[.

 

شکل (15) نمایشگر شرکت Royole

• خلاصه مدیریتی:

می­توان انتظار داشت که در آینده نانو مواد مانند نقاط کوانتومی و نانولوله­های کربنی و گرافن در فرایند­های تولید سیستم­های پیچیده نقش­های مهمی ایفا می­کنند. باجایگزینی نانو موادها در نمایشگرها LCD و LED می­توان از اثرات زیست محیطی و مصرف انرژی بالا رهایی یافت. اگرچه استفاده از فناوری نوین موانعی مانند افزایش قیمت، دشواری در فرایند تولید در صنعت را به همراه دارد. اما صنایع و شرکت­های مختلف به دنبال راهی برای از بین بردن این موانع و رسیدن به نمایشگر­های زیست محیطی و انعطاف­پذیر با ضخامت کم و کیفیت تصویری بالا هستند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• مراجع:

[1] https://fa.wikipedia.org/wiki/نمایشگر_رایانه

[2] www.newhavendisplay.com

[3] https://www.lifewire.com/lcd-vs-plasma-tv-1847462

[4] http://www.tropik.loxblog.com/cat/67/0/مانیتورها_تفاوت

[5] https://freefeast.info/difference-between/difference-between-crt-and-lcd-crt-vs-lcd/

[6] (us Patent No. US6491412B1, 1999)

[7] https://electronics.howstuffworks.com/difference-between-lcd-and-led.htm

[8] (us Patent No. US7321348B2, 2008)

[9] https://www.cnet.com/how-to/led-lcd-vs-oled/

[10] محمدی یزدی، سعید؛ اکبری شاد، سعید؛ کاربرد فناوری نانو در نمایشگرهای صفحه تخت؛ ماهنامه فناوری نانو شماره 199؛ اردیبهشت، 1393.

[11] LI Ji-jun, NIE Xiao-meng, ZHEN Wei, DU Yun-gang. “New developments and comparisons in display technology.”  Liquid Crystals and Displays, (2018)

[12] Wu, Junbo, Mukul Agrawal, Héctor A. Becerril, Zhenan Bao, Zunfeng Liu, Yongsheng Chen, and Peter Peumans. “Organic light-emitting diodes on solution-processed graphene transparent electrodes.” ACS nano 4, no. 1 (2009): 43-48.

[13] Park, Jin-Seong, Heeyeop Chae, Ho Kyoon Chung, and Sang In Lee. “Thin film encapsulation for flexible AM-OLED: a review.” Semiconductor science and technology 26, no. 3 (2011): 034001.

[14] Lee, Sung-Min, Jeong Hyun Kwon, Seonil Kwon, and Kyung Cheol Choi. “A Review of flexible OLEDs toward highly durable unusual displays.” IEEE Transactions on Electron Devices 64, no. 5 (2017): 1922-1931.

[15] https://www.gsmarena.com/res.php3?sSearch=+LG

[16] https://www.theregister.co.uk/2018/10/15/samsungs_flexible_phone_expect_an_expensive_

halfbendy_clamshell/

[17] https://gadgetnews.net/342231/پتنت‌هایی-از-یک-گوشی-منعطف-سامسونگ-با/

[18] https://marketplace.oled-info.com/

[19] https://en.letsgodigital.org/smartphones/samsung-galaxy-s7-dual-sim/

[20] https://www.phonearena.com/news/Motorola-foldable-RAZR-Verizon-cover-glass_id113044

[21] https://www.patentlyapple.com/patently-apple/displays-flexible/

[22] http://www.royole.com/en/flexible-wearables-combo

 

 

[1] Contrast Ratio

[2] Resolution

[3] Refresh Rate

[4] Cathode Ray Tube

[5] Liquid Crystal Display

[6] Organic Light Emitting Diode

[7] light bleed

[8] Diode Light Emitted

[9] Local Dimming

[10] www.royole.com

 

———————————————————————

بخش ترویج صنعتی ستاد توسعه فناوری های نانو و میکرو

 ====================================================================================

[جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید]

[همچنین برای دانلود فایل PDF کلیه گزارشات بهمراه جزئیات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید]

 ====================================================================================