211service.com
OLED-schermen goedkoper maken
Organische light-emitting diode (OLED)-schermen zijn energiezuiniger en geven een beter beeld dan liquid-crystal-schermen (LCD's), maar ze hebben niet veel voet aan de grond gekregen op de markt omdat ze veel duurder zijn. Een onlangs geïntroduceerde OLED-tv die LG in Zuid-Korea verkoopt, kost bijvoorbeeld meer dan $ 2.500.
Levensduur weergeven: Deze prototype bedrukte OLED-pixelarrays worden levenslang getest op het hoofdkantoor van startup Kateeva in Menlo Park, CA.
Een startup in Menlo Park, CA, hoopt de kosten van deze hoogwaardige displays te verlagen door apparatuur te maken om ze op grote schaal af te drukken. Kateeva test een prototype OLED-printer met groot oppervlak die het volgend jaar naar fabrikanten van displays zal sturen om te testen. Volgens het bedrijf kan zijn apparatuur worden gebruikt om OLED-schermen af te drukken voor 60 procent van de kosten van LCD's.
OLED-schermen zijn nu te vinden in een paar producten die profiteren van de beeldkwaliteit, zoals een high-end 11-inch flat-panel televisie van Sony. Sommige draagbare elektronica, waaronder Google's Nexus One-telefoon, gebruiken ook OLED's omdat het relatief energiezuinige scherm de levensduur van de batterij verlengt.
Alle OLED-schermen op de markt zijn vervaardigd met behulp van een dure, kleinschalige techniek die schaduwmaskerverdamping wordt genoemd om de lichtemitterende organische moleculen die de pixels vormen, vast te leggen. Bedrijven hebben gekeken naar alternatieven die compatibel zijn met productie op grote oppervlakken, zoals inkjetprinten, maar alle processen brengen compromissen met zich mee voor de prestaties en levensduur van het scherm. De techniek van Kateeva combineert kenmerken van schaduwmaskerprinten en inkjetprinten om OLED-pixels van hoge kwaliteit over een groot gebied te maken. Het bedrijf is van plan om printapparatuur en OLED-inkten te verkopen die zijn gemaakt van lichtemitterende kleine moleculen.
Vanuit technologisch oogpunt hebben OLED's een voorsprong op LCD-schermen, zegt Vladimir Bulovic , hoogleraar elektrotechniek en computerwetenschappen aan het MIT en wetenschappelijk adviseur van Kateeva. LCD's gebruiken een reeks vloeibare kristallen om het licht van een witte achtergrondverlichting te filteren. Ze hebben een relatief lage contrastverhouding - een pixel echt zwart maken is onmogelijk omdat er altijd wat licht doorheen lekt.
OLED-schermen zijn opgebouwd uit lagen organische moleculen die tussen twee elektroden zijn ingeklemd. De organische moleculen in elke pixel zenden licht uit wanneer ze elektrisch worden gestimuleerd. Omdat de pixels in een OLED hun eigen licht produceren en dat licht kan worden uitgeschakeld, produceren ze een beter beeld en verbruiken ze minder energie. In het laboratorium gebruiken OLED's 30 procent van het vermogen dat ultramoderne LCD's doen.
Waar OLED-schermen tekortschieten, is de productie. Lcd's bestaan al sinds de jaren zeventig en de productieprocessen zijn aangescherpt om ze op grote schaal goedkoop te maken. LCD's worden vervaardigd over zeer grote oppervlakken, zo groot als ongeveer negen vierkante meter, en vervolgens in afzonderlijke schermen gesneden, voor schaalvoordelen die de kosten laag houden. Met de industriestandaard schaduwmaskerafdrukken voor het maken van OLED-schermen, zegt Conor Madigan , CEO en medeoprichter van Kateeva, is het pijnlijk om groter te gaan dan 0,6 bij 0,7 meter.
Om een display te maken met behulp van de technieken van vandaag, wordt een reeks transistors, een backplane genaamd, eerst bedekt met een stencil dat een schaduwmasker wordt genoemd en dat kleine gaatjes heeft waar de pixels zullen komen. De backplane wordt vervolgens in een hoogvacuümkamer geplaatst met een smeltkroes gevuld met de lichtemitterende organische moleculen in poedervorm. Dit proces wordt herhaald voor elk van de rode, blauwe en groene moleculen waaruit de pixels van het scherm bestaan. Wanneer de temperatuur wordt verhoogd, sublimeren de organische moleculen tot een gas en bedekken elk oppervlak in de kamer. De moeilijkheid om het stencil uit te lijnen, beperkt het gebied van OLED-pixels dat in één keer kan worden gemaakt. Verstoppingsproblemen beperken hoe klein de pixels kunnen zijn; dit beperkt op zijn beurt de resolutie van de resulterende schermen.
Het maken van de moleculen tot inkt en het printen met een inkjet heeft ook beperkingen, zegt Madigan, omdat een reeds geprinte blauwe vlek bijvoorbeeld door de oplosmiddelen wordt opgelost in een later geprinte rode vlek, wat leidt tot een vervormde pixel.
De apparatuur van Kateeva maakt gebruik van een printmondstuk dat voor het eerst is ontwikkeld door de groep van Bulovic aan het MIT om OLED-pixels op een backplane te plaatsen. Het Kateeva-mondstuk heeft twee op elkaar gestapelde delen. De eerste is een inkjetachtige printkop die OLED-inkt afgeeft in de poriën van een onderliggende thermische straal. De thermische jet is een siliciumchip vol gaatjes die de inkt als een spons opzuigt. Een metalen verwarmingselement rond de poriën genereert voldoende warmte om de oplosmiddelen in de inkt te verdampen, waardoor alleen de organische moleculen achterblijven. Een tweede hittestoot verandert de chemicaliën in een gas om ze op het oppervlak af te zetten.
Het bedrijf test een prototype-drukmachine die displays kan maken over een oppervlakte van 0,6 bij 0,7 meter. De eerste productiemachines van het bedrijf zullen afdrukken over gebieden van 1,8 bij 1,5 meter – kleiner dan de industriestandaard voor LCD's, maar groter dan wat momenteel wordt gebruikt voor OLED-schermen. Bij deze omvang, zegt Madigan, krijg je goede schaalvoordelen. Madigan zegt dat Kateeva in gesprek is met toonaangevende fabrikanten van beeldschermen, die de apparatuur en inkten van het bedrijf in 2011 zullen testen.