الأشباه السطحية OLED الثورية تهدف إلى إعادة تعريف الصور ثلاثية الأبعاد

أجرت أبحاث جديدة تقدمًا رائدًا في عرض الصور الهولوجرافية، مع تطبيقات محتملة في الترفيه، الألعاب، الاتصالات، والأجهزة الذكية.

لطالما كانت الهولوجرافيا عنصرًا أساسيًا في الخيال العلمي، حيث استخدمت أفلام مثل حرب النجوم وBlade Runner 2049 الهولوجرامات لتصوير التكنولوجيا المتقدمة والعناصر المستقبلية.

هذه التقنية لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد تفاعلية أثارت اهتمام المهندسين والعلماء منذ زمن طويل، لكن تحقيقها لم يكن سهلًا.

تسمح الهولوجرافيا بتسجيل موجة أمامية وإعادة بنائها لاحقًا، مما يوفر وسيلة لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد فوتوغرافية فريدة دون الحاجة إلى عدسة.

مع ذلك، تتطلب أجهزة العرض الهولوجرافية التقليدية إعدادات بصرية ضخمة ومصدرًا خارجيًا للضوء المتماسك، مما يحد من استخدامها. لذا، كشف الباحثون من جامعة سانت أندروز عن نهج ثوري عند تقاطع النانوفوتونيات وتكنولوجيا العرض، حيث يتم دمج OLEDs مباشرةً مع الأشباه السطحية.

“الأشباه السطحية الهولوجرافية هي واحدة من أكثر منصات المواد مرونة للتحكم في الضوء. من خلال هذا العمل، أزلنا أحد الحواجز التقنية التي تمنع اعتماد المواد الميتاميتريالية في التطبيقات اليومية. سيمكن هذا الاختراق من إحداث تحول جذري في بنية شاشات الهولوجرافية للتطبيقات الناشئة، مثل الواقع الافتراضي والمعزز.”

– أندريا دي فالكو، أستاذ في النانوفوتونيات في كلية الفيزياء والفلك

نُشرت الدراسة بعنوان “OLED illuminated metasurfaces for holographic image projection¹“, التي تفصل التقنية، في مجلة Light: Science & Applications.

الصمامات العضوية المضيئة أو OLEDs هي أجهزة أوبتوالكترونية رقيقة تتميز بقدرة ضبط واسعة، وزن خفيف، وتصنيع بسيط، مما يجعلها مستخدمة على نطاق واسع في هواتفنا المحمولة الحالية وشاشات التلفاز.

من المتوقع أن ينمو حجم سوق OLED العالمي بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 19.4٪ من 2024 إلى 2030 يصل إلى 152.83 billion.

كونها مصدر ضوء سطحي، تُستخدم OLEDs أيضًا في الاستشعار، البيوفوتونيات، والاتصالات اللاسلكية، حيث تجعل القدرة على دمجها مع تقنيات أخرى OLEDs مرشحة جيدة لمنصات فوتونية مصغرة.

بالنسبة لكل من الشاشات والتطبيقات الناشئة، فإن التحكم في انبعاث OLED في المجال البعيد مهم جدًا، لكن كما أشارت الأبحاث الأخيرة، يتركز تركيز الدراسات الحالية أساسًا على تعديل طيف الإضاءة الكهربية (EL) واتجاه الانبعاث.

المسألة هي أن ضبط انبعاث المجال البعيد بدقة يمثل تحديًا خاصًا ويقيده انخفاض التماسك المكاني لـ OLEDs.

لكن الدراسة الأخيرة أظهرت أنه من الممكن فعليًا أن يُظهر OLED واحد صورة عالية الدقة عند دمجه مع أشباه سطحية هولوجرافية. يتيح هذا العارض المكوّن من أشباه سطحية وOLED للباحثين التحكم مباشرةً في انبعاث المجال البعيد، وبالتالي عرض صور هولوجرافية على الشاشة.

توفر المنصة الجديدة تحكمًا لا مثيل له في شاشات الهولوجرافية، مما يوسع حدود الهندسة البصرية وتجربة المشاهدة. يعتقد الباحثون أن عرضهم يمكن أن يوفر طريقة لتحقيق شاشات أشباه سطحية مدمجة ومصغرة للغاية.

OLEDs لعرض الصور الهولوجرافية

مكوّن أساسي في الأجهزة الإلكترونية، مكنت أشباه الموصلات من تحقيق تقدم في كل شيء من الاتصالات والرعاية الصحية والنقل إلى الحوسبة والطاقة النظيفة والأنظمة العسكرية والعديد من التطبيقات الأخرى.

من خلال السماح بالتحكم الدقيق في التيار الكهربائي، تمكّن أشباه الموصلات وظائف الأجهزة الإلكترونية الحديثة.

أشباه الموصلات هي مادة ذات توصيلية كهربائية تقع بين الموصل والعازل. ويمكن التحكم في خصائص أشباه الموصلات عبر عملية تُسمى التطعيم.

الآن، هناك أنواع مختلفة من أشباه الموصلات، تُصنّف بناءً على تركيبتها المادية، هيكلها، وطريقة توصيلها للكهرباء.

في البداية، تُعد أشباه الموصلات الجوهرية نقية دون شوائب ملحوظة مثل السيليكون (Si) والجرمانيوم (Ge)، بينما تُطعم أشباه الموصلات الخارجية بشوائب للتحكم في التوصيل. الأنواع N تُطعم بعناصر تضيف إلكترونات إضافية، بينما الأنواع P تُطعم بعناصر تُنشئ “ثقوبًا” أو حوامل شحنة موجبة.اسحب للتمرير →

استنادًا إلى الهيكل، توجد أشباه موصلات غير متبلورة ذات ترتيب ذري غير منظم، وأشباه موصلات متعددة البلورات مكوّنة من عدة بلورات صغيرة، وأشباه موصلات أحادية البلورة ذات بنية بلورية مثالية.

من حيث التركيب المادي، يمكن أن تكون أشباه الموصلات غير عضوية، عادةً صلبة بلورية مثل غاليوم أرسينيد (GaAs) وإنديوم فوسفيد، أو عضوية، مصنوعة من جزيئات أو بوليمرات كربونية. تجمع أشباه الموصلات الهجينة بين المواد العضوية وغير العضوية لتعزيز الأداء، كما يُرى في البيروفسكايت المستخدمة في خلايا الطاقة الشمسية والكواشف الضوئية من الجيل التالي.

الخصائص الأوبتوالكترونية المذهلة لأشباه الموصلات العضوية تجعلها مناسبة للغاية للشاشات، الخلايا الضوئية، والليزر. استخدامها في شاشات OLED هو التطبيق الأكثر تطورًا.

تُعرف OLEDs بمرونتها وجودة الصورة الفائقة. مقارنةً بالليزر، فإن كثافة طاقة الخرج في OLEDs أقل، مما ينتج صورة هولوجرافية ذات سطوع منخفض.

مع ذلك، تجعل مزايا المرونة، التصنيع البسيط، والقدرة على إنشاء أعداد كبيرة من البكسلات بألوان مختلفة جنبًا إلى جنب على نفس الركيزة OLEDs مناسبة لتطبيقات شاشات هولوجرافية متقدمة.

OLED هو مصدر ضوء غير متماسك مع ملف انبعاث متشتت. تعديل هذا الانبعاث لتوليد صور مفصلة ليس فقط تحديًا بل هو أيضًا غير مستكشف إلى حد كبير.

إحدى الطرق للقيام بذلك هي باستخدام أشباه سطحية هولوجرافية (HM)، وهي بنية فيلم رقيقة جدًا تُسمى ذرة ميتا وتتمتع بالقدرة على تعديل سلوك الضوء بدقة.

بينما تُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مثل استشعار الصور، تخزين البيانات، الواقع المعزز (AR)، مكافحة التزوير، وتشفير الأمان، فإن معظم الأشباه السطحية الهولوجرافية المبلغ عنها صُممت لمصادر الضوء المتماسك (الليزر) ولا تناسب الاستخدام مع المصادر غير المتماسكة (OLEDs).

حتى الآن، تم الإبلاغ عن عدد قليل فقط من الأشباه السطحية التي تستخدم مصادر ضوء غير متماسكة، وحتى في تلك الحالات، فإن الأغلبية تتضمن إعدادات معقدة، مما يحد من نشرها في التطبيقات اليومية.

لذا، طور الباحثون في الدراسة الأخيرة نوعًا جديدًا من الأجهزة الأوبتوالكترونية يجمع بين أفضل ما في OLEDs والأشباه السطحية.

“نحن متحمسون لإظهار هذا الاتجاه الجديد لـ OLEDs. من خلال دمج OLEDs مع الأشباه السطحية، نفتح أيضًا طريقة جديدة لتوليد الهولوجرامات وتشكيل الضوء.”

– الأستاذ إيفور صامويل من كلية الفيزياء والفلك

النظام المدمج الجديد يتكوّن من OLED، مرشح نطاق ضيق، وأشباه سطحية هولوجرافية (HM)، والتي صُممت خصيصًا لمصادر الضوء المتماسك.

من خلال تشكيل كل ذرة ميتا بعناية لتعديل خصائص شعاع الضوء الذي يمر عبر HM، أصبح من الممكن إنشاء صورة مُصممة مسبقًا على الجانب الآخر من الشاشة. وهذا قد يجعل شاشات الهولوجرافية أكثر فعالية من حيث التكلفة، وكفاءة في استهلاك الطاقة، ومتوافقة مع الركائز المرنة.

كيف تعمل شاشات OLED-الأشباه السطحية (ولماذا هي مهمة)

طور الباحثون من SUPA، كلية الفيزياء والفلك، جامعة سانت أندروز، المملكة المتحدة، الطريقة المبتكرة التي تدمج OLEDs والأشباه السطحية بسلاسة في بنية أحادية.

يسمح الدمج للـ OLED نفسه بأن يعمل كمصدر إضاءة وكذلك كمُعدّل لتشكيل الموجة الهولوجرافية.

هذا يلغي الحاجة إلى ليزر خارجي أو جهاز مثل مبدل الضوء المكاني، الذي يتحكم في شدة الضوء.

جوهر هذه التقنية الجديدة يكمن في الأشباه السطحية، التي هي مصفوفات مستوية من النانوبُنى مصممة لتشكيل الموجات الكهرومغناطيسية بطريقة مختارة، غالبًا عبر التحكم في الاستقطاب أو السعة أو الطور بدقة فضائية استثنائية.

بينما تم استخدام ليزر خارجي سابقًا لإضاءة الأشباه السطحية، فإن دمجها مع OLEDs يخلق مصدر ضوء داخلي مُنقّط على المستوى الميكروي، مما يوفر منصة مدفوعة كهربائيًا مستقرة ويمكن توسيعها عبر أطوال موجية مختلفة مع القدرة على عرض صور هولوجرافية بوضوح عالٍ.

يمثل هذا قفزة كبيرة عن الأنظمة التقليدية الضخمة.

في حين أن الانبعاث غير المتماسك وعريض النطاق لطبقة OLED كان تحديًا طويلًا للهولوجرافيا، صمم الباحثون أشباه سطحية لتطابق طيف انبعاث OLED وكذلك خصائص التماسك المكاني لها.

قام الفريق بتخصيص النانوبُنى لاستغلال وضبط الضوء شبه المتماسك لتكوين صور هولوجرافية عالية الدقة دون الحاجة إلى الاعتماد على الليزر.

من أجل الحصول على بنية نانوية دقيقة، المطلوبة للأشباه السطحية الوظيفية مباشرةً على OLEDs، استخدم الفريق طرق حفر متقدمة.

باستخدام نظام حفر شعاع إلكتروني (EBL) خاص، قاموا بنقش هياكل نانوية معدنية وعازلة على سطح OLED، مما يضمن تعديل طور فعال مع الحفاظ على أداء وعمر OLED.

يؤكد هذا الاندماج الناجح على توافق تقنيات التصنيع النانوي مع الأجهزة الإلكترونية العضوية، مما يفتح الأبواب لمنصات فوتونية متعددة الوظائف.

عند اختبار الجهاز، عرض الفريق بوضوح عروض هولوجرافية لأشكال بسيطة وكذلك هندسية مع إشارات عمق معقدة. تمكن الفريق من الحصول على صور هولوجرافية عالية الجودة على مسافة لا تتجاوز 3 سم.

تظهر الصور المعاد بناؤها مستويات سطوع ومتانة زاوية عادةً ما لا تكون ممكنة مع الإضاءة غير المتماسكة.

تشير قدرة النظام على تعديل الموجة الأمامية ديناميكيًا، التي تتحقق عبر التحكم في مناطق الأشباه السطحية المربعة المتزامنة مع انبعاث OLED، إلى إمكانية فيديوهات هولوجرافية في الوقت الحقيقي.

“عادةً ما تحتاج شاشات OLED إلى آلاف البكسلات لإنشاء صورة بسيطة. يتيح هذا النهج الجديد عرض صورة كاملة من بكسل OLED واحد!”

– الأستاذ غراهام تورنبل، من كلية الفيزياء والفلك

أشار الدراسة إلى أن عارض الهولوجراف المضيء بـ OLED يمكن استخدامه في تطبيقات مثل التفاعل بين الإنسان والكمبيوتر وسماعات الواقع المعزز والواقع الافتراضي.

ميزة كبيرة لهذه المنصة OLED-الأشباه السطحية هي تنوعها وقابليتها للتوسع.

مع انتشار تصنيع OLED بالفعل في تصنيع الشاشات التجارية، يمكن دمج الأشباه السطحية في خطوط الإنتاج الحالية، مما يمكن أن يسرّع تطويرها إلى هولوجرامات قابلة للارتداء وإلكترونيات استهلاكية.

علاوة على ذلك، فإن صغر حجم التقنية، مرونتها، واستهلاكها المنخفض للطاقة يضعها في موقع مناسب لشاشات غامرة من الجيل التالي.

يمكن أيضًا استخدام المنصة في أنظمة الإضاءة التكيفية، التصوير الطبي الحيوي، وتشفير بصري آمن.

باستخدام هذا النموذج التجريبي، استخدم الفريق مرشحًا بصريًا ضيق النطاق لتقليل طيف انبعاث OLED—مُحسّنًا التماسك المكاني الذي تحتاجه الأشباه السطحية لإعادة بناء هولوجرامات حادة. لكن الباحثين أشاروا إلى أن مرشحًا بولاريتون أو مرشحًا رقيقًا يمكن أيضًا استخدامه مع OLED أو الأشباه السطحية لبناء نظام أكثر صغرًا.

عند الحديث عن الأشباه السطحية، أشار الفريق إلى أن نظامهم يمكنه أيضًا العمل مع أنواع أخرى من الأشباه السطحية، مما يوفر إمكانات للإنتاج الضخم لهذه الأجهزة، وبالتالي تسهيل نشرها لعرض الصور.

في حين يواجه الاستخدام التجاري للجهاز تحديات تتعلق بتقليل الخسائر، تعظيم السطوع، وتحسين كفاءة تعديل الأشباه السطحية، أظهر الفريق تقدمًا تقنيًا يتبع نهجًا إبداعيًا في تصميم أنظمة فوتونية شاملة.

على عكس التصاميم التقليدية، حيث تُعتبر المُعدّلات والمُصدرات مستقلة، استخدم الفريق نهجًا متكاملًا مع تحسين متزامن لخصائص انبعاث OLEDs واستجابة الطور والسعة للأشباه السطحية.

لذا، من خلال الجمع بين فوائد الإلكترونيات العضوية النانوية والفوتونيات، أنشأ الفريق معيارًا جديدًا لشاشات الهولوجرافية. يتصورون مستقبلًا حيث تُدمج شاشات هولوجرافية ملونة بالكامل ذات دقة فائقة مباشرةً في النوافذ الشفافة، الملابس القابلة للارتداء، أو الأسطح المنحنية على المركبات والعناصر المعمارية.

الاستثمار في OLEDs الهولوجرافية

الآن، إذا نظرنا إلى شركة تُقدّم هذا المجال، فإن Corning Incorporated (GLW ) تبرز لتورطها الكبير في تقنيات العرض المتقدمة والمواد الحيوية لألواح OLED والشاشات المرنة، وتوفير البنية التحتية للتكامل الهولوجرافي.

• الاتصالات البصرية
• تقنيات العرض
• مواد متخصصة
• تقنيات بيئية
• علوم الحياة

تُعد Corning في الأساس شركة علوم مواد، وتتخصص في الألياف البصرية، وهي نوع من الزجاج ينقل الضوء ويلعب دورًا أساسيًا في شبكات الاتصالات الحديثة. كما تُستخدم في مراكز البيانات.

كما تنتج Corning مجموعة واسعة من منتجات الزجاج والسيراميك الأخرى. ومن الجدير بالذكر أن الشركة تصنع Gorilla Glass، الذي يُستخدم في شاشات iPhone وغيرها من الإلكترونيات.

في وقت سابق من هذا العام، أعلنت Samsung Electronics أن هاتف Galaxy S25 Edge سيحتوي على زجاج سيراميك جديد من Corning يُدعى Gorilla Glass Ceramic 2، والذي يوفر حماية متقدمة في هيكل جهاز رقيق للغاية. يحتوي المنتج الأخير على بلورات مُدمجة داخل مصفوفة الزجاج لتعزيز قوة غطاء الشاشة.

“سيتحدد Galaxy S25 Edge معيارًا جديدًا للحرفية والأداء كأصغر جهاز في سلسلة Galaxy S حتى الآن،” قال كوانغجين باي، نائب الرئيس التنفيذي ورئيس فريق البحث والتطوير الميكانيكي في MX بشركة Samsung Electronics. “لدعم هذا التصميم الثوري، كان من الضروري تطوير مادة عرض رقيقة للغاية وقوية بشكل موثوق – وهو التحدي الذي جمع بين Corning وSamsung، موحدين برؤية مشتركة للهندسة الهادفة والابتكار المتمحور حول المستخدم. تلك الرؤية مدمجة في كل تفصيل من تفاصيل Galaxy S25 Edge.”

بقيمة سوقية تبلغ 67.4 مليار دولار، تُتداول أسهم GLW حاليًا عند 78.67 دولار، بارتفاع 65.6٪ منذ بداية العام. هذا الأسبوع، سجلت GLW أعلى مستوى لها خلال 52 أسبوعًا عند 78.81 دولار. وقد شهدت الشركة بالفعل ارتفاعًا هائلًا خلال العامين الماضيين.

لديها ربحية السهم (TTM) قدرها 0.94 ومعدل السعر إلى الربحية (P/E) (TTM) يبلغ 83.55. كما تقدم الشركة لحملة أسهمها عائد توزيعات قدره 1.42٪.

الآن، بالنسبة للربع الأخير، أبلغت عن مبيعات GAAP بقيمة 3.86 مليار دولار. ارتفعت المبيعات الأساسية بنسبة 12٪ على أساس سنوي إلى 4.05 مليار دولار. وفي الوقت نفسه، كان ربح السهم GAAP 0.54 دولار، وكان ربح السهم الأساسي، الذي نما بنسبة 28٪، 0.60 دولار في الربع الثاني من عام 2025.

عند الحديث عن الربع “المتميز”، صرّح الرئيس التنفيذي ويندل ب. ويكس أنهم يتوقعون استمرار الأداء القوي من خلال خطة Springboard، التي تركز على استحواذ فرصة مبيعات بقيمة 4 مليارات دولار، واستهداف هامش تشغيل 20٪ بحلول نهاية العام المقبل، ومكافأة المساهمين عبر توزيعات الأرباح وإعادة شراء الأسهم.

“نحن نشهد استجابة ملحوظة من العملاء لكل من منتجات Gen AI الجديدة ومنتجاتنا الشمسية المصنوعة في الولايات المتحدة،” أشار ويك، مضيفًا، “نحن في موقع يمكننا من تحقيق نمو مستدام سيخدمنا جيدًا حتى عام 2026 وما بعده.”

خلال هذه الفترة، سجلت Corning تدفق نقدي تشغيلي GAAP بقيمة 708 ملايين دولار بينما بلغ التدفق النقدي الحر المعدل 451 مليون دولار.

“في الربع الثالث، نتوقع استمرار الأداء القوي في خطة Springboard ونموًا مزدوجًا في المبيعات والأرباح على أساس سنوي،” قال المدير المالي إد شليزينجر، مع توقع أن تكون المبيعات الأساسية 4.2 مليار دولار وربح السهم الأساسي في نطاق 0.63 إلى 0.67 دولار.

“تشمل توقعاتنا ما بين 0.01 إلى 0.02 دولار لتأثير التعريفات المطبقة حاليًا، بالإضافة إلى 0.02 إلى 0.03 دولار من التكلفة المؤقتة الأعلى بينما نزيد الإنتاج لتلبية الطلب المتزايد على منتجات Gen AI الجديدة ومنتجاتنا الشمسية المصنوعة في الولايات المتحدة،” صرّح شليزينجر.

آخر أخبار وتطورات سهم Corning Incorporated (GLW)

الخلاصة

تُعيد التطورات في OLEDs وتقنيات الهولوجرافية تشكيل طريقة تفاعلنا مع المحتوى البصري.

تُعد OLEDs، بخفتها، قابلية ضبطها، وبساطة تصنيعها، مفتاحًا أساسيًا للشاشات الحديثة، لكنها واجهت تحديات عند دمجها مع التصوير الهولوجرافي بسبب انبعاثها الضوئي غير المتماسك. لكن الأبحاث الرائدة الأخيرة تغلبت على هذه المشكلة وتُمكّن من عروض هولوجرافية عبر دمج OLEDs مع الأشباه السطحية في تصميم مدمج، فعال، وقابل للتوسع.

يوفر هذا الاندماج آفاقًا مثيرة للترفيه الغامر، أجهزة الاتصالات، الرعاية الصحية، والأنظمة البصرية الآمنة. كما يمكن أن يمهد الطريق لمستقبل يصبح فيه الهولوجراف عالي الدقة، القابل للتكيف، والفعّال في استهلاك الطاقة جزءًا من حياتنا اليومية.

المراجع:

1. Gong, J., Biabanifard, M., Yoshida, K., et al. (2025). OLED illuminated metasurfaces for holographic image projection. Light: Science & Applications, 14, 294. (Version of Record), published 27 أغسطس 2025. https://doi.org/10.1038/s41377-025-01912-z