عرض النقطة الكمومية هونوع من تكنولوجيا العرض المستخدمة في الشاشة المسطحة كنوع من أنواع العروض البصرية الالكترونية. نقاط الكم (QD) أوالبلورات النانوية من أشباه الموصلات هي شكل من أشكال التكنولوجيا التي ينبعث منها الضوء، وتتكون من بلورات متناهية الصغر ذات النطاق النانومترى التي يمكن حتى توفر بديلا لتطبيقات مثل تقنيات العرض. عرض هذه التكنولوجيا تختلف عن عرض أنبوب أشعة الكاثود (CRTs) ،وعرض الكريستال السائل (إل سي دي) ، لكنها تشبه الصمامات الثنائية العضوية التي ينبعث منها ضوء إذا عرض (OLED) ، في ذلك يفترض أن 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 حتى ترسب تلك الأجهزة الكهربائية العضوية الباعثة للضوء على مناطق أوسع وعلى ركائز مرنة أوغير مستوية. وقد صنعت أجهزة عرض ضخمة أوأجهزة عرض عامة من هذه الجزيئات وبدأت دخولها إلى الأسواق. ومع ذلك، فإن أجهزة العرض المشتملة على الجزيئات العضوية التي ينبعث منها لبضوء تميل إلى حتى تتحلل وهى حساسة بشكل خاص للرطوبة والأكسدة. النقاط الكمومية تدمج أفضل الخواص من كلا من أجهوة بواعث الضوء العضوية وغير العضوية . وهى تضم مزايا واعدة كثيرة ،الصمام QD أوQLED تعتبر تقنية الجيل التالي لأجهزة العرض . يمكن إدراجها QD في أجيال جديدة من التطبيقات مثل أجهزة التلفزيون المسطحة وشاشات الكاميرات الرقمية , أجهزة الهاتف الخلوى, معدات الألعاب الشخصية وبى دى أى. يتم تحديد خصائص وأداء هذه البلورات الفريدة من نوعها حجم / أوتكوين QD. QD IN على حد سواء تمثل الصورة النشطة (photoluminescent) والكهربائية النشطة، يمكن (كهربائيا) يمكن إدراجها بسهولة في هجريبات جديدة لعرض الانبعاثات.

التاريخ

فكرة استخدام النقطة الكمومية كمصدر ضوئى تم تطويره أول الأمر في عام 1990. وضمت التطبيقات في وقت مبكر، التصوير باستخدام QD الاستشعار البصري بالأشعة تحت الحمراء والصمام الثنائي الباعث للضوء الأجهزة الباعث للضوء ذات اللون الواحد .وبدءا من مطلع عام 2000، بدأ الفهماء يدركون إمكانات النقطة الكموميةالمتنامية كمصدر للجيل القادم من تكنولوجياأجهزة العرض الضوئى .

Working principle

الخصائص البصرية للنقطة الكمومية

خلافا للذرات، فالنقطة الكمومية المصنعة من مواد خاصة لديها خاصية غير معتادة وهى حتى 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 خمسة 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.

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).

تقنية التصنيع

نقاط الكم هي الحل للمعالجة وهى مناسبة لتقنيات المعالجة الرطبة. هناك مرحلتان لتقنيات التصنيع لل QD-LED تقنية الفصل المرحلى وفترة الطباعة.

تقنية الفصل المرحلى

الفصل المرحلى هوتقنية التصنيع وهومناسب لتشكيل مساحة كبيرة من الطبقة الأحادية لل QD. ويتكون من طبقة واحدة من نقاط الكم QD وتتشكل بواسطة الصب المغزلى الحلول المختلطة لل QD وTPD. 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, فترة النقاط الكمومية المنفصلة من طبقة المادة العضوية التحتية(TPD), وترتفع نحوالسطح من الفيلم. حيث ينتج هجريب نقطى كمومى يتأثر بعدة عوامل: هجريز المحلول, نسبة المذيب, حجم التوزيع للنقاط الكمومية وQD النسبة الجانبية (aspect ratio). أيضا ، المهم هونقاء للمحلول QD والمذيب العضوى.

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 هوأسلوب خالي من المذيبات، وهوسهل وفعالة من حيث التكلفة مع إنتاجيتة العالية من طرق الحلول والتجهيز. خلال عملية الاتصال بالطباعة ، هيكل المعدات لايتعرض لأية مذيبات. حيث حتى طبقات الإنتنطق 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 حتى ينتج إنبعاث ضوئى RGB ذى هيكلية منقوشة بدقة 1000 نقطة في البوصة (pixels-per-inch) دقة الطباعة.

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.