هزینه کمتر؛ کیفیت بهتر

صفحات نمایشگر از جمله اهدافی است که محققان به دنبال طراحی نسل جدید آنها با استفاده ازLED‌های غیرارگانیک روشن قابل انعطاف هستند که این به معنای دستیابی به فناوری ساخت نمایشگرهای ارزان قیمت است.

محققان برای طراحی و ساخت چنین نمایشگرهایی به استفاده از تکنیک‌های گوناگونی روی آورده‌اند. یکی از این موارد، تکنیک جدیدی است که با استفاده از آن چاپ کردن ارائه‌های قابل انعطاف از دیودهای تابش‌کننده نوری غیرارگانیکی بسیار باریک برای ساخت نمایشگرهایی از این دست را امکانپذیر می‌سازد.

این فرآیند جدید چاپی در حقیقت فرآیند ترکیبی از روش‌های معمولی است که از آنها برای ساخت LED ‌های ارگانیکی و غیرارگانیکی استفاده می‌شود که طی آن از برخی مزایای هریک از این روش‌ها استفاده می‌شود. این مزایا عمدتا شمال ترکیب ویژگی انعطاف‌پذیری‌، باریکی و در عین حال سهولت استفاده از پلیمرهای ارگانیکی است که از ضریب درخشندگی بالایی برخوردار بوده و در عین حال پایداری طولانی مدت ترکیبات غیر ارگانیکی را نیز داراست. عقیده دانشمندان بر این است که می‌توان از چنین فناوری نوینی برای ساخت ارائه‌های قابل انعطاف با کیفیت بالا جهت ارائه نسل برتری از نمایشگرها که مجهز به سیستم‌های نوریLED ارزان قیمت هستند، استفاده کرد.

LED‌های غیرارگانیکی در عین حال که درخشندگی بالایی دارند، از طول عمر قابل توجهی نیز برخوردارند، اما هزینه تمام شده برای استفاده از آنها در صنایع مرتبط بسیار بالاست تا آنجاکه عمومیت یافتن آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. این مشکل موجب شده است از آنها صرفا در نمایشگرهای غول پیکر تبلیغاتی برای نقاطی همچون ورزشگاه‌ها استفاده شود. از آن گذشته، فرآیند تولید نمایشگرهایLED غیرارگانیکی پیچیدگی‌های خاص خود را دارد، زیرا هرLED باید به صورت تک به تک بریده و در جای مخصوص به خود ثابت شود.

جان راجرز از استادان سرشناس علوم مواد در انستیتو بکمان دانشگاه ایلینویز معتقد است برای گسترش یافتن استفاده از این نوع نمایشگرها لزوم ایجاد تحولی بنیادین در این زمینه بشدت احساس می‌شود؛ بنابراین تولیدکنندگان عمده نمایشگرها به استفاده از مواد ارگانیکی متمایل شده‌اند که مهم‌ترین علت آن قابلیت چاپ شدن و ارزانی آنهاست. در حالی که سیستم‌های نوری مبتنی برLED ‌ها به دلیل برخورداری از مشخصه‌هایی نظیر مصرف کم انرژی از جذابیت خاصی برخوردارند، با این حال گران هستند و این مانعی بزرگ محسوب می‌شود که نمی‌توان از کنار آن بسادگی گذشت.

فرآیند جدید چاپی که از سوی راجرز و دیگر محققان دانشگاه ایلینویز ارائه شده است را می‌توان به عنوان راه‌حل اساسی برای کاستن از هزینه استفاده ازLED ‌های غیرارگانیکی در نظر گرفت، زیرا در این فرآیند در عین حال که به مواد اولیه کمتری نیاز است، تکنیک‌های ساده‌تری نیز برای تولید به کار گرفته خواهد شد. دکتر نیکولاس گولانری، مدیر مرکز نمایشگرهای قابل انعطاف در دانشگاه آریزونا در این خصوص می‌گوید:‌ نمایشگرهایی که مبتنی برLED ‌های غیرارگانیکی ساخته می‌شوند جنبه تجاری پیدا نکرده‌اند. این فرآیند تولید شامل بریدن ویفرهایی از مواد نیمه هادی نظیر آرسنید گالیوم،‌ برداشتن و قرار دادن تک‌تک آنها با استفاده از سیستم‌های رباتیکی و افزودن همزمان ارتباطات الکتریکی به آنهاست. برای طراحی و ساختLED‌های هیبریدی، محققان دانشگاه ایلینویز کار خود را با تولید مواد نیمه هادی غیرارگانیکی روی ساختاری آغاز کردند که راجرز از آن به عنوان لایه جانفشانانه یاد می‌کند.

این گروه تحقیقاتی از یک دسته شیمیایی برای حکاکیLED ‌هایی استفاده کردند که تنها به 10 تا 100میکرومتر ابعاد دارند. هرLED در ادامه با استفاده از زواید پلیمری مخصوصی در جای خود ثابت می‌شود. این زواید LED را در مکان خود ثابت و بدون حرکت نگاه داشته و این در حالی است که دومین مرحله از حکاکی روی آنها انجام می‌شود که طی این مرحله لایه جانفشانانه از میان می‌رود. اینLED‌‌ها که ضخامتی بالغ بر 5/2میکرون دارند می‌توانند با استفاده از جوهر استامپ مخصوصی روی شیشه، سطوح پلاستیکی و حتی کائوچویی چاپ شوند.

راجرز در این خصوص می‌گوید: با استفاده از این تکنیک نوین می‌توان هزاران LED را در یک چشم به هم زدن به کار گرفت و از آنجا که بسیار باریک هستند می‌توان آنها را با استفاده از روش‌های فعلی نیز به کار گرفت و در نهایت از آنها در ساخت نمایشگرهای کریستال مایع و همچنین نمایشگرهایLED ارگانیکی استفاده کرد.

دانشمندان معتقدند این روش در مقایسه با روش‌های سنتی چاپ LED های غیرارگانیکی ارزان‌قیمت‌تر است، زیرا به مواد نیمه هادی گرانقیمت کمتری نیاز دارد. با استفاده از حکاکی شیمیایی و تکنیک‌های استامپ‌، این امکان فراهم شده است تا حتی تک‌تکLED ‌ها را نیز کوچک‌تر کرد. البته این موارد تنها بخشی از مزایای این فناوری نوین به شمار می‌آید.LED‌هایی که با تکیه بر تکنیک‌های برشی رایج تولید می‌شوند ابعادی در حدود نیم میلی‌متر در هر سمت خود دارند. با این حال چون اینLED ‌ها درخشندگی دارند، می‌توان آنها را کوچک‌تر و در عین حال با همان سطح از درخشندگی تولید کرد. راجرز در این خصوص می‌گوید: برای روشنایی 100 میکرومتر پیکسل تنها با 5 میکرومترLED نیاز خواهید داشت و این امتیاز بزرگی است.

تاکنون محققان به فرآیند چاپ یاد شده برایLED ‌های قرمز رنگ آن هم با استفاده از آرسنید گالیوم دست یافته‌اند، اما آنها می‌گویند فرآیند مشابهی را نیز می‌توان برای تولید LED‌هایی با دیگر رنگ‌ها به کار برد که در این صورت باید از مواد مختلف استفاده کرد. به عنوان مثال این محققان توانسته‌اند با استفاده از نیترید، LED‌های آبی رنگ تولید کنند.

در کل می‌توان گفت اینهاLED ‌های رایجی هستند که با استفاده از فرآیندی جدید ساخته شده‌اند و پیش‌بینی می‌شود در صورت توسعه تحقیقات صورت گرفته در این زمینه و ادامه یافتن روند کاهش هزینه در آن،‌ می‌توان آینده‌ای را پیش‌بینی کرد که در آن نمایشگرهایLED متنوعی با هزینه‌های به مراتب کمتر تولید شوند. هزینه کمتر تولید چنین محصولاتی موجب ایجاد تحولی بنیادین در طیف گسترده‌ای از صنایع خواهد شد و این فرآیند دیرزمانی است که آغاز شده است.

مهدی پیرگزی