گرافن در نمایشگرها - ایران گرافن

در این بخش به کاربرد گرافن در نمایشگرها خواهیم پرداخت؛

نمایشگرها وسایل الکترونیکی هستند که اطلاعات بصری را به کاربران ارائه می دهند. آن ها معمولا در برنامه های مختلف مانند تلوزیون، مانیتور کامپیوتر، گوشی های هوشمند، تبلت ها و تابلوهای دیجیتال استفاده می شوند.

انواع مختلفی از نمایشگرها وجود دارد که هر کدام ویژگی ها و فناوری های خاص خود را دارند. برخی از انواع نمایشگرهای رایج عبارت اند از:

1. نمایشگر کریستال مایع (LCD): ال سی دی ها از کریستال های مایع که بین دو الکترود شفاف قرار گرفته اند برای ایجاد تصاویر استفاده می کنند. آن ها باز تولید رنگ خوبی را ارائه می دهند و به طور گسترده در نمایشگرهای رایانه و تلوزیون استفاده می شوند.
2. دیود ساطع نور ارگانیک (OLED): نمایشگرهای OLED از ترکیبات آلی استفاده می کنند که هنگام اعمال جریان الکتریکی، نور ساطع می کنند. آن ها رنگ های پر جنب و جوش، نسبت کنتراست بالا و زاویه دید وسیع را ارائه می دهند. OLEDها معمولا در گوشی های هوشمند و تلوزیون های سطح بالا یافت می شوند.

1. دیود ساطع نور (LED): نمایشگرهای LED از مجموعه ای از دیود های ساطع کننده نور برای تولید تصاویر استفاده می کنند. آن ها بهره برداری انرژی، سطح روشنایی بالا و طول عمر طولانی را ارائه می دهند. نمایشگرهای LED معمولا در تابلوهای تبلیغاتی در فضای باز و دیوارهای ویدئویی در مقیاس بزرگ استفاده می شوند.
2. صفحه نمایش پلاسما (PDP): PDPها از سلول های کوچک حاوی گازهای یونیزه برای تولید تصاویر استفاده می کنند. آن ها باز تولید رنگ عالی، زاویه دید وسیع و سطوح سیاه عمیق را ارائه می دهند. با این حال، امروزه به دلیل محبوبیت نمایشگرهای LCD و OLED، فناوری PDP کمتر رایج است.
3. صفحه نمایش کاغذ الکترونیکی: نمایشگرهای کاغذ الکترونیکی با استفاده از میکروکپسول های کوچک پر از ذرات باردار که با اعمال میدان الکتریکی حرکت می کنند، ظاهر جوهر روی کاغذ را تقلید می کنند. این نمایشگرها انرژی بسیار کمی مصرف می کنند و معمولا در کتابخوان ها الکترونیکی یافت می شوند.

نمایشگرها بسته به کاربرد مورد نظرشان می توانند از نظر اندازه، وضوح (تعداد پیکسل)، نرخ تازه سازی (سرعت به روزرسانی تصویر) و سایر ویژگی ها متفاوت باشند.

کاربرد گرافن در نمایشگرها

توسعه سریع فناوری نانوالکترونیک های انعطاف پذیر تقاضا برای مواد با کارایی بالا با طراحی های ساختاری پیچیده و ویژگی های عالی را افزایش داده است. در نتیجه، مواد دو بعدی (2D) با ضخامت در مقیاس اتمی در این زمینه محبوبیت پیدا می کنند.

نانو ماده گرافن یک لایه منفرد از اتم های کربن است که در یک شبکه شش ضلعی قرار گرفته اند، در سال های اخیر به دلیل خواص استثنایی اش توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده است. هدایت حرارتی فوق العاده، تحرک بار و استحکام مکانیکی همه از ویژگی های گرافن هستند. که باعث توجه به کاربرد گرافن در نمایشگرها شده است. وقتی صحبت از نمایشگرها می شود، گرافن پتانسیل بالایی برای کاربردهای مختلف دارد. در اینجا برخی از روش هایی کاربردی گرافن در نمایشگرها آورده شده است:

1. نمایشگرهای انعطاف پذیر: انعطاف پذیری استثنایی گرافن آن را به ماده ای ایده ال برای نمایشگرهای انعطاف پذیر تبدیل می کند. می توان آن را در بسترهای انعطاف پذیر مانند پلاستیک یا لاستیک ادغام کرد که امکان ایجاد صفحه های خم شدنی و غلتشی زا فراهم می کند. این انعطاف پذیری امکاناتی را برای صفحه نمایش های خمیده، دستگاه های پوشیدنی و حتی گوشی های هوشمند تاشو باز می کند.

1. فیلم های رسانای شفاف: گرافن دارای رسانایی الکتریکی عالی است در حالی که بسیار شفاف است. این ویژگی آن را به یک کاندیدای عالی برای فیلم های رسانای شفاف مورد استفاده در صفحه نمایش لمسی و سایر فناوری های نمایش تبدیل می کند. با جایگزینی فیلم های سنتی اکسید قلع ایندیم (ITO) با جایگزین های مبتنی بر گرافن، نمایشگرها می توانند بادوام تر، انعطاف پذیر تر و کم مصرف تر شوند. که از کاربرد های جالب گرافن در نمایشگرها محسوب می شود.
2. زمان پاسخ سریع تر: تحرک بالای الکترون گرافن زمان پاسخگویی سریع تری را در فناوری های نماشگر مانند OLED (دیودهای ساطع نور ارگانیک) ممکن می کند. با گنجاندن گرافن به عنوان لایه انتقال بار در OLED، سرعت روشن و خاموش شدن پیکسل ها به میزان قابل توجهی بهبود می یابد و در نتیجه پخش ویدیو روان تر و کاهش تاری حرکتی می شود.
3. بهبود بهره وری انرژی: مواد مبتنی بر گرافن می توانند با کاهش مصرف انرژی، کارایی انرژی نمایشگرها را افزایش دهند. به عنوان مثال، استفاده از الکترودهای گرافن به جای مواد معمولی مانند مس یا آلومینیوم می تواند تلفات مقاومتی را کاهش دهد و بازده انرژی کلی را بهبود بخشد.
4. دوام بیشتر: از ویژگی های جالب کاربرد گرافن در نمایشگرها می توان به این موضوع اشاره کرد که استحکام مکانیکی استثنایی گرافن را در مقایسه با مواد نمایشگر سنتی مانند شیشه یا پلاستیک بسیار با دوام می کند. نمایشگرهای حاوی گرافن می توانند نیروهای صربه ای بالاتری را تحمل کنند و کمتر در معرض ترک خوردن یا خرد شدن قرار گیرند.
5. نمایشگرهای نازک تر و سبک تر: گرافن به دلیل ضخامت اتمی خود، امکان طراحی نمایشگرهای بسیار نازک را فراهم می کند که سبک وزن و در عین حال قوی هستند. این ویژگی به ویژه برای دستگاه های قابل حمل مانند گوشی های هوشمند یا تبلت ها مفید است، جایی که کاهش وزن و ضخامت بسیار مهم است.
6. بهبود کیفیت تصویر: تحرک و شفافیت بالای الکترون گرافن می تواند کیفیت تصویر نمایشگرها را افزایش دهد. انتقال نور بهتر را امکان پذیر می کند و در نتیجه رنگ های روشن تر و زنده تر می شود. علاوه بر این، رسانایی حرارتی عالی گرافن می تواند به دفع گرمای تولید شده توسط اجزای نمایشگر کمک کند و از مسائل گرمای بیش از حد که ممکن است بر کیفیت تصویر تاثیر بگذارد، جلوگیری می کند.

در حالی که پتانسیل بسیار زیادی برای کاربرد گرافن در نمایشگرها وجود دارد، مهم است که توجه داشته باشیم که پذیرش تجاری در مقیاس بزرگ آن هنوز در حال پیشرفت است. چالش هایی مانند روش های تولید مقرون به صرفه و ادغام در فرآیندهای تولید موجود، پایداری و دوام، یکنواختی و کنترل کیفیت و اثرات زیست محیطی باید قبل از اینکه نمایشگرهای مبتنی بر گرافن به طور گسترده در دسترس قرار گیرند، برطرف شوند. با این وجود، تلاش های تحقیق و توسعه مداوم برای جابجایی مرزهای کاربردهای گرافن در صنعت نمایشگر ادامه دارد.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S246821792030006X

https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1049/iet-cds.2015.0121