کتاب‌ و نشریات الکترونیک در فردا

 در این مدت چه بر سر صفحه نمایش‌هایی که براحتی مانند یک روزنامه لوله می‌شوند، آمده است که هنوز کاربردی همگانی نیافته‌اند؟ دور نگهداشتن صفحه نمایش‌های قابل انعطاف از بازار مصرف به دلیل وجود رقابت در این گونه صفحه نمایش‌های تخت نیست، بلکه وجود مشکلاتی نظیر تولید آنهاست. از جمله مهم‌ترین این موارد نوارهایی از فیلم‌های ترانزیستور باریک (TFT) است که باید به صفحه‌های قابل انعطاف نیمه‌اشباع شده (flexible substrate) چسبانده شود و در عین حال تولید انبوه این نوع صفحه نمایش‌های انعطاف پذیر است تا عرضه این فناوری جدید را مقرون به صرفه نگه دارد. همچنین مشکلاتی در خصوص بقیه لوازم و قطعات داخلی وسیله وجود دارد. اگر همه لوازم و قطعات الکترونیکی داخل یک تلفن همراه هوشمند نرم و انعطاف پذیر نباشد و همراه صفحه نمایش انعطاف‌پذیر جاسازی شده در دستگاه و حتی کیس آن به آسانی قابل خم و راست شدن به جهات مختلف نباشد، صفحه نمایش نیز خود به خود از قابلیت انعطاف برخوردار نخواهد بود. با این حال نمونه‌های ابتدایی از دستگاه تلفن همراه دارای صفحه نمایش استوانه‌ای شکل از جنس organic light-emitting diode یا Oled طراحی و به نمایش گذاشته شده‌اند که صفحه نمایش نرم آنها از قابلیت خم و راست و لوله شدن برخوردار هستند.

راه‌اندازی (drive) رسانه‌های نمایشگر کارآمدی که در انجام امور رایانه‌ای و ارتباطات به کار می‌روند، نیازمند یک ردیف TFT ماتریکس ـ فعال (active-matrix TFT) است. شیوه سنتی انجام این کار با ساختن یک لایه از TFT روی شیشه صورت می‌گیرد که زیرلایه را تشکیل می‌دهد. سپس بقیه ساختار صفحه نمایش روی آن بنا نهاده می‌شود. کارکرد پیش ساختار قابل انعطاف با LCD‌ها چندان جالب نیست و هنگامی که صفحه نمایش خم می‌شود، تصاویر از شکل طبیعی خود خارج می‌شوند، اما این فناوری با صفحه نمایش‌های Oled و کاغذ الکترونیک (e-paper) خوب جواب داده و جور درمی‌آید. سخت‌ترین قسمت کار زمانی است که شما می‌خواهید یک ردیف از TFT‌ها را روی صفحه قابل خم شدن کار بگذارید که این مسأله نیز خود 2 راه حل دارد:

1ـ روش اول که توسط سامسونگ و LG از آن استفاده می‌شود و از سوی مرکز صفحه نمایش‌های قابل انعطاف (FDC) در دانشگاه ایالتی آریزونای آمریکا ابداع شده است، از فرآیند موجود فعلی سیستم مدار چاپی سیلیکون روی شیشه‌ای (silicon-on-glass etching process) که هم اکنون در کارخانه‌های تولید LCD کاربرد دارد، سود جسته و روی لایه قابل انعطاف زیرین به کار می‌رود. در مرحله بعد باید لایه‌ای از نیمه هادی‌های غیرآلی (inorganic semiconductors) سنتی که بر پایه عناصر سیلیکونی یا غیرکربنی هستند، در حرارت بالا روی لایه زیرین ته نشین شود و سطح آن را پوشش دهد. این فرآیندی است که روی شیشه خوب جواب می‌دهد ؛ اما پلاستیک معمولی در این روش ذوب شده و کار را خراب می‌کند. تولید کنندگان به جای آن روی موادی مانند ورقه‌های فلزی به باریکی کاغذ از جنس فولاد ضد زنگ کار می‌کنند. انستیتوی تحقیقات فناوری تولید تایوان (ITRI) پلاستیکی مقاوم نسبت به حرارت بالا را تولید کرده است که می‌تواند در فرآیند پوشش‌دهی (ته‌نشینی) تاب بیاورد و ذوب نشود. این لایه پلاستیکی در فرآیند ساخت روی لایه‌ای از جنس شیشه چسبانده شده و هنگامی که ردیف TFT روی آن متصل شد، از روی لایه شیشه‌ای کنده و جدا می‌شود. بنابر ادعای ITRI، حاصل این پیوند می‌تواند با خط تولید فعلی LCD که TFT را روی شیشه می‌سازند با کمترین تغییر، تطبیق داده شود.

2ـ روش دوم، روش شرکت استدلال پلاستیکی (Plastic Logic) است. در این شیوه ابداعی، تعدادی از ترانزیستورها داخل یک فیلم پلاستیکی با ضخامت کم کار گذاشته می‌شود و با بهره بردن از یک فرآیند سرماساز، گرمای حاصله از ترانزیستورها را از بین می‌برد و نیمه هادی‌های آلی را جانشین نیمه‌هادی‌های سیلیکونی جایگزین می‌کند. با به کار بردن عناصر آلی، مولکول‌های بر پایه کربن یا زنجیره‌های پلیمری (polymer chains) نوع تازه‌ای از نیمه هادی‌ها را خلق می‌کند. در این روش، برای تبدیل مواد آلی به محلول، مایعات حلال را به کار می‌برند. در مراحل بعد، از این محلول جهت خلق نیمه هادی‌های آلی که در دمای اتاق قابل ته نشین شدن روی سطح لایه زیرین هستند، استفاده می‌شود.

موضوع دیگر این است که محققان باید تصمیم بگیرند آیا ادامه روش‌های تکنیکی سنتی پیشین که در تولید LCD‌های امروزی استفاده می‌شوند (که به نام صف بندی لفافه‌ای یاmask alignment معروف هستند)، از نظر تولید مقرون به صرفه هستند یا استفاده از پدیده نوظهور فرآیند توپ به توپ (roll-to-roll process) ؟ روش اول که توسط ITRI و FDC دنبال می‌شود، به واسطه پیوند دادن لایه‌های زیرین از جنس پلاستیک قابل انعطاف به بخش پشتی شیشه‌ای صورت می‌گیرد. سپس هنگامی که ردیف TFT می‌خواهد کار گذاشته شود، لایه پلاستیک از روی شیشه کنده می‌شود. با استفاده از این روش، تولیدکنندگان قادرند فرآیندهایی را که در گذشته برای تولید LCD‌های معمولی به کار می‌بردند، اصلاح کنند. بنابراین سرمایه‌گذاری قبلی آنها برای امکانات و ماشین‌های تولید، حفظ شده و می‌توانند خیلی سریع به بازار صفحه نمایش‌های قابل انعطاف راه یابند. اما پیاده کردن این خط‌مشی در مقیاس‌های بزرگ لایه‌های زیرین ـ مانند آنهایی که در تلویزیون‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند ـ بسیار مشکل بوده و بنابر اعلام آزمایشگاه اطلاعات سطوح شرکت HP، هزینه‌های تولید در مقایسه با صفحه نمایش‌های معمولی بر پایه شیشه افزایش می‌یابد.

اما اگر بشود از فناوری‌های چاپ گونه‌ای مانند Sail استفاده کرد، هزینه‌های تمام شده برای لوازم و ماشین‌آلات تولید به صورت قابل توجهی کاهش می‌یابد. بنابراین میزان تولید بالا می‌رود، مواد مصرفی ارزان‌تر تمام می‌شود و می‌توان قیمت تمام شده صفحه نمایش‌ها را به یک دهم هزینه امروزی، تقلیل داد. بزرگ ترین چالش فناوری Sail این است که فناوری کاملا جدیدی است و شیوه پیاده‌سازی و به کارگیری آن، قدرت نفوذ فناوری تولید موجود امروزی را ندارد. درست می‌توان وضعیت آن را با فناوری تولید نمایشگرهای صفحه تخت در 15 یا 20 سال پیش مقایسه کرد، که همه چیز باید از پایه بنا نهاده شود و مواد و فرآیندهای تولید آن نیازمند توسعه و تحولند.

اگر مشکلات ساخت مواد لایه زیرین هم حل شود، تولیدکنندگان هنوز با چالش تطبیق دادن رسانه (مدیای) صفحه نمایش با واسطه(medium) قابل انعطاف، روبه‌رو هستند. فناوری‌های کاغذ الکترونیک مانند حرکت ذرات معلق مایع به‌وسیله الکتریسیته(electrophoretic) در صفحه نمایش‌های جوهر الکترونیک(E-Ink)، می‌تواند به سطح تطبیق پذیری کامل برسد. ما هم اکنون نمونه ابتدایی صفحه نمایش‌های قابل انعطاف Oled را در بازار می‌بینیم. اما Oled‌ها به اکسیژن و رطوبت حساس هستند. نگه‌داشتن یک Oled به صورت عایق از محیط اطراف و فراهم آوردن امکان انعطاف برای آن، خود موقعیتی توام با چالش را پدید می‌آورد. واسطه نمایشگر Oled که نور هم از خود ساطع می‌کند، باید به مراتب روزآمدتر از نمایشگر کریستال مایع باشد ؛ زیرا فشار کشش بیشتری را روی مدارهای TFT راه‌انداز رسانه صفحه نمایش می‌گذارد. این امر نیاز به تغییر در فناوری ترانزیستورها از سیلیکون دارای ساختمان غیرمشخص غیرمتبلور دارد.

تقاضای بازار مصرف تلویزیون‌ها برای نمایشگرهای HD خیلی بزرگ، این صنعت را واداشته تا به‌دنبال به‌کارگیری ترانزیستورهای دارای کارایی بسیار بالا بگردند. اما اگر تولیدکنندگان بر مشکلات و موانع تکنیکی فائق آمده و بتوانند صفحه نمایش‌هایی را با قابلیت خم شدن، انعطاف کامل و لوله شدن بسازند، نیاز به بازار مصرف عظیمی دارند تا هزینه‌های فراوان آنها را پوشش دهد. در این میان شاید شرکت فناوری HP بتواند در آزمایشگاه‌های خود با فناوری تولید roll-to-roll یا Sail، این مشکلات را حل کند، هزینه‌های تولید را به صورتی قابل ملاحظه کاهش دهد و راهکاری برای این معضل ارائه کند.