عرض النقطة الكمومية

عرض النقطة الكمومية هو نوع من تكنولوجيا العرض المستخدمة في الشاشة المسطحة كنوع من أنواع العروض البصرية الالكترونية. نقاط الكم (QD) أو البلورات النانوية من أشباه الموصلات هي شكل من أشكال التكنولوجيا التي ينبعث منها الضوء، وتتكون من بلورات متناهية الصغر ذات النطاق النانومترى التي يمكن أن توفر بديلا لتطبيقات مثل تقنيات العرض. عرض هذه التكنولوجيا تختلف عن عرض أنبوب أشعة الكاثود (CRTs) ،و عرض الكريستال السائل (إل سي دي) ، لكنها تشبه الصمامات الثنائية العضوية التي ينبعث منها ضوء إن عرض (OLED) ، في ذلك سوف يتم بها تزويد الضوء عند الطلب ، والتي تعطينا عروضا جديدة، وأكثر كفاءة ، والتي تمكن الأجهزة المحمولة من العمل بحياة أطول للبطارية.

خلافا لأشباه الموصلات غير العضوية القائمة على الصمام الثنائي التي ينبعث منها ضوء ،فإنه يمكن أن ترسب تلك الأجهزة الكهربائية العضوية الباعثة للضوء على مناطق أوسع وعلى ركائز مرنة أو غير مستوية. وقد صنعت أجهزة عرض ضخمة أو أجهزة عرض عامة من هذه الجزيئات وبدأت دخولها إلى الأسواق. ومع ذلك، فإن أجهزة العرض المشتملة على الجزيئات العضوية التي ينبعث منها لبضوء تميل إلى أن تتحلل و هى حساسة بشكل خاص للرطوبة والأكسدة. النقاط الكمومية تدمج أفضل الخواص من كلا من أجهوة بواعث الضوء العضوية وغير العضوية . وهى تشمل مزايا واعدة كثيرة ،الصمام QD أو QLED تعتبر تقنية الجيل التالي لأجهزة العرض . يمكن إدراجها QD في أجيال جديدة من التطبيقات مثل أجهزة التلفزيون المسطحة و شاشات الكاميرات الرقمية , أجهزة الهاتف الخلوى, معدات الألعاب الشخصية و بى دى أى.[1][2][3] يتم تحديد خصائص وأداء هذه البلورات الفريدة من نوعها حجم / أو تكوين QD. QD IN على حد سواء تمثل الصورة النشطة (photoluminescent) والكهربائية النشطة، يمكن (كهربائيا) يمكن إدراجها بسهولة في تركيبات جديدة لعرض الانبعاثات.[4]

نقاط الكم الغروية المشعة بضوء الأشعة فوق البنفسجية.نقاط الكم مختلفة الحجم تشع ضوءا ينبعث بمختلف الألوان حسب كفاية الكم.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التاريخ

فكرة استخدام النقطة الكمومية كمصدر ضوئى تم تطويره أول الأمر في عام 1990. وشملت التطبيقات في وقت مبكر، التصوير باستخدام QD الاستشعار البصري بالأشعة تحت الحمراء و الصمام الثنائي الباعث للضوء الأجهزة الباعث للضوء ذات اللون الواحد .[5]و بدءا من مطلع عام 2000، بدأ العلماء يدركون إمكانات النقطة الكموميةالمتنامية كمصدر للجيل القادم من تكنولوجياأجهزة العرض الضوئى .[6]


Working principle

Quantum dot coloration – photoluminescence of chloroform solutions of different QD types.[6]

الخصائص البصرية للنقطة الكمومية

خلافا للذرات، فالنقطة الكمومية المصنعة من مواد خاصة لديها خاصية غير معتادة وهى أن مستويات الطاقة لديها تعتمد بشدة على حجمها. على سبيل المثال ، سيلينيدالكادميوم يمكنها جعل الإنبعاث ضوء النقطة الكمومية, بحيث يتم ضبطها تدريجيا بدأ من المنطقة الحمراء من الطيف لنقطة قطرها أقرب إلى 5 نانومترات , إلى المنطقة البنفسجية لنقطة 1،5 نانومتر. The physical reason for QD coloration is the quantum confinement effect and is directly related to the energy levels of quantum dot. The bandgap energy that determines the energy (and hence color) of the fluorescent light is inversely proportional to the square of the size of quantum dot. Larger QDs have more energy levels which are also more closely spaced, and this allows the QD to absorb photons of smaller energy (redder color). In other words, the emitted photon energy increases as the dot size decreases because greater energy is required to confine the semiconductor excitation to a smaller volume.[7]


ضوء المصابيح الثنائية ذى النقاط الكمومية

يتميز ضوء المصابيح الثنائية ذى النقاط الكمومية بأنه يتمتع بألوان نقية وإنبعاثات مشبعة ضيقة النطاق الترددي ، ويتم ضبط طولها الإنبعاثى الموجى بسهولة عن طريق تغيير حجم نقاط الكم. علاوة على ذلك ، فإن QD-LED تجمع بين نقاء اللون وكفاءة QD، والمرونة ، وانخفاض تكلفة تصنيع الأجهزة التي ينبعث منها الضوء العضوي. يمكن ضبطه هيكل QD-LED على مدى الطول الموجي المرئى بأكمله من 460 نانومتر (الأزرق) إلى 650 نانومتر (الأحمر).


رسم تخطيطي لديود الباعث للضوء ذى النقاط الكمومية -- إنها شطيرة باعثة للضوء.[8]

تقنية التصنيع

نقاط الكم هي الحل للمعالجة و هى مناسبة لتقنيات المعالجة الرطبة. هناك مرحلتان لتقنيات التصنيع لل QD-LED تقنية الفصل المرحلى ومرحلة الطباعة.[9]

تقنية الفصل المرحلى

الفصل المرحلى هو تقنية التصنيع وهو مناسب لتشكيل مساحة كبيرة من الطبقة الأحادية لل QD. ويتكون من طبقة واحدة من نقاط الكم QD وتتشكل بواسطة الصب المغزلى الحلول المختلطة لل QD و TPD. هذه العملية تعطى في وقت واحد QD الطبقة الأحادية ذاتية التجميع في صفائف سداسية الأضلاع في عبوات مغلقة ثم تقوم بإيداع تلك الجزئيات وحيدة الطبقة على قمة رؤس الإتصال المترسبة. وخلال تجفيف المذيبات, مرحلة النقاط الكمومية المنفصلة من طبقة المادة العضوية التحتية(TPD), وترتفع نحو السطح من الفيلم. حيث ينتج تركيب نقطى كمومى يتأثر بعدة عوامل: تركيز المحلول, نسبة المذيب, حجم التوزيع للنقاط الكمومية و QD النسبة الجانبية (aspect ratio). أيضا ، المهم هو نقاء للمحلول QD و المذيب العضوى.[10]

Although, phase separation is relatively simple fabrication process, it is not suitable for display device applications. Since spin-casting does not allow lateral patterning of different sized QDs (RGB), phase separation cannot result multi-color generating QD-LED. Moreover, it is not ideal to have organic under-layer material for QD-LED; organic under-layer must be homogeneous, a constraint which limits the number of applicable device designs.

الطباعة بالإتصال

عملية الطباعة بالاتصال لتشكيل طبقة رقيقة QD هو أسلوب خالي من المذيبات، وهو بسيط وفعالة من حيث التكلفة مع إنتاجيتة العالية من طرق الحلول والتجهيز. خلال عملية الاتصال بالطباعة ، هيكل المعدات لايتعرض لأية مذيبات. حيث أن طبقات الإنتقال في هيكل المصابيح الباعثة للضوء ذات النقاط الكمومية حساسة للمذيبات العضوية ذات الغشاء الرقيق , تجنب المذيبات خلال عملية التصنيع هى واحدة من الفوائد الرئيسية لأسلوب الطباعة بالاتصال. هذا الأسلوب يمكن أن ينتج إنبعاث ضوئى RGB ذى هيكلية منقوشة بدقة 1000 نقطة في البوصة (pixels-per-inch) دقة الطباعة.[11]

The overall process of contact printing:

  1. Polydimethylsiloxane (PDMS) is molded using a silicon master.
  2. Top side of resulting PDMS stamp is coated with a thing film of parylene-c, a chemical-vapor deposited (CVD) aromatic organic polymer.
  3. Parylene-c coated stamp is inked via spin-casting of a solution of colloidal QDs suspended in an organic solvent.
  4. After the solvent evaporates, the formed QD monolayer is transformed on to the substrate by contact printing.

With contact printing method, fabrication of multi-color generation QD-LED becomes possible. A QD-LED was fabricated with an emissive layer consisting of 25 microns wide stripes of red, green and blue QD monolayers. Before the development of contact printing process, saturated color emission was achieved by depositing multiple QD monolayers with spin casting method. However, with the development of contact printing method, amount of QD required to produce QD-LED got minimized, hence reducing the cost of fabrication and material. The demonstrated color gamut from QD-LEDs exceeds the performance of both LCD and OLED display technologies, which shows great promise of QD display.[11]

  1. ^ Quantum-dot displays could outshine their rivals, New Scientist, 10 December 2007
  2. ^ Quantum Dot Electroluminescence
  3. ^ Nanocrystal Displays
  4. ^ مستقبل تكنولوجيا العرض الخالية من الكادميوم QD (QD TV)
  5. ^ R. Victor; K. Irina (2000). "Electron and photon effects in imaging devices utilizing quantum dot infrared photodetectors and light emitting diodes". Proceedings of SPIE. 3948: 206–219. doi:10.1117/12.382121.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  6. ^ أ ب P. Anikeeva; J. Halpert; M. Bawendi; V. Bulovic (2009). "Quantum dot light-emitting deices with electroluminescence tunable over the entire visible spectrum". Nano Letters. 9 (7): 2532–2536. doi:10.1021/nl9002969. PMID 19514711.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  7. ^ B. Saleh, M. Teich (2007). Fundamentals of Photonics. Wiley-Interscience. p. 498. ISBN 9780471358329.
  8. ^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة ts
  9. ^ Coe-Sullivan, Seth; Steckel, Jonathan S.; Kim, LeeAnn; Bawendi, Moungi G.; Bulovic, Vladimir (2005). "Method for fabrication of saturated RGB quantum dot light emitting devices". Progress in Biomedical Optics and Imaging. 5739: 108–115. doi:10.1117/12.590708.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  10. ^ Coe-Sullivan, Seth; Steckel, Jonathan S.; Woo, Wing-Keung; Bawendi, Moungi G.; Bulovic, Vladimir (2005). "Large-Area Ordered Quantum Dot Monolayers via Phase Separation During Spin-Casting" (PDF). Advanced Functional Materials. 15: 1117–1124. doi:10.1002/adfm.200400468.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  11. ^ أ ب Kim, LeeAnn;Anikeeva, Polina O.;Coe-Sullivan, Seth; Steckel, Jonathan S.; Bulovic, Vladimir (2008). "Contact Printing of Quantum Dot Light-Emitting Devices". Nano Letters. 8 (12): 4513–4517. doi:10.1021/nl8025218. PMID 19053797.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=عرض_النقطة_الكمومية&oldid=1727297"