Druk atramentowy może być kluczem do wyświetlaczy OLED nowej generacji

Bogate w kolory, energooszczędne i elastyczne wyświetlacze oparte na organicznych diodach elektroluminescencyjnych (OLED) mogą wkrótce zostać wyprodukowane w bardziej ekonomiczny sposób na gigantycznych drukarkach atramentowych.

Drukarka precyzyjna: Inżynier Kateeva stoi przed drukarką atramentową, która tworzy piksele do wyświetlaczy OLED.

Oczekuje się, że wyświetlacze OLED w końcu wyprą wyświetlacze LCD, najczęściej używane obecnie wyświetlacze w telewizorach i komputerach. Wyświetlacze OLED zużywają mniej energii, mają żywsze kolory i mogą być wykonane z plastiku, co czyni je atrakcyjnymi dla elastycznej, a nawet nadającej się do noszenia elektroniki. Futurystyczne wyświetlacze pojawiają się już w niektórych drogich smartfonach, aparatach cyfrowych i telewizorach. Jednak wyzwania produkcyjne utrudniają próby masowej produkcji.

Teraz producent sprzętu produkcyjnego Kateeva mówi, że ma klucz do pokonania tych wyzwań. Konfiguracja Kateeva – dostępna od dzisiaj dla producentów wyświetlaczy – zawiera ruchomą platformę, która precyzyjnie ustawia szklane panele lub plastikowe arkusze wystarczająco duże, aby pomieścić sześć 55-calowych wyświetlaczy pod niestandardowymi głowicami drukującymi. Każda głowica zawiera setki dysz dostrojonych do umieszczania kropelek o wielkości pikolitrów w dokładnych lokalizacjach, aby zbudować piksele wyświetlacza. Firma twierdzi, że narzędzie można dość łatwo zintegrować z istniejącymi liniami produkcyjnymi wyświetlaczy.

Współzałożyciel i prezes Kateeva, Conor Madigan, mówi, że system, oparty na tej samej technologii, co konsumenckie drukarki atramentowe, eliminuje potrzebę przejścia w konwencjonalny schemat produkcyjny, który zwiększa ryzyko defektów w wyświetlaczach.

Konwencjonalny proces odbywa się w komorze próżniowej. Piksele OLED są tworzone przez układanie cienkich warstw różnych materiałów organicznych; warstwy te są osadzane przez kondensację oparów pożądanych materiałów na powierzchni, zwykle szkle. Cienki metalowy szablon, zwany maską cieni, znajduje się na powierzchni i zapewnia, że ​​opary osadzają materiał w niezwykle precyzyjnych miejscach i w jednolitych wzorach.

Ale poleganie na masce cieni jest problematyczne. Duża ilość materiału jest marnowana, ponieważ ostatecznie pokrywa maskę i ściany komory próżniowej. A zakładanie i zdejmowanie maski ma tendencję do wprowadzania cząsteczek powodujących wady.

Materiały, z których składają się diody OLED, są bardzo wrażliwe na zanieczyszczenia — wystawienie tych materiałów na działanie tlenu i wilgoci podczas procesu produkcyjnego skraca żywotność powstałych urządzeń. Wystarczy kilka drobinek kurzu, aby zepsuć wyświetlacz. A im większy obszar wyświetlacza, tym trudniej jest kontrolować zanieczyszczenia.

W rezultacie niska wydajność produkcji była plagą wcześniejszych wysiłków, aby wyprodukować ekrany OLED wystarczająco duże dla telewizorów. Przy tej wielkości technika próżniowa jest niepraktyczna, przekonuje Madigan. Jak mówi, potrzebny jest sposób na nakładanie i układanie warstw materiału OLED z precyzją maski cienia, ale bez maski cienia. Oto, co obiecuje metoda druku atramentowego.

Skomplikowana natura pikseli OLED stanowi fundamentalne wyzwanie, mówi Władimir Bulović , nanotechnolog z MIT i współzałożyciel Kateeva. W stosie 100 organicznych warstw molekularnych, które składają się na wyświetlacz, poświatę zapewnia tylko 10 — co stanowi obszar o grubości zaledwie 10 nanometrów. Warstwy te muszą być umieszczone dokładnie we właściwym miejscu w stosie, aby działały. Mówi, że druk atramentowy zapewnia dokładność wymaganą do osiągnięcia tego celu i precyzyjnego pozycjonowania każdego piksela w stosunku do innych w tablicy.

Naukowcy od dawna wiedzą, że mogą wykorzystać druk atramentowy do wytwarzania pikseli OLED. W rzeczywistości był przedmiotem wieloletnich badań i rozwoju firmy poligraficznej Epson i innych. Ale chociaż kilka firm próbowało tego, technologia nie sprawdziła się jeszcze w masowej produkcji, mówi Jennifer Colegrove , prezes Touch Display Research. Mówi, że między innymi zbyt krótkie były czasy życia materiałów drukowanych. Ale atramenty OLED znacznie się poprawiły w ostatnich latach, mówi Bulović: Najnowsze zestawy materiałów są w rzeczywistości niezwykle stabilne.

Potencjalną wadą przejścia na drukowanie atramentowe z osadzania próżniowego jest to, że drukowanie może być stosunkowo brudnym procesem. Chociaż redukuje cząstki, eliminując potrzebę etapu maski, jeśli nie zaprojektujesz go we właściwy sposób, w rzeczywistości wygeneruje wiele cząstek, mówi Madigan. Zmniejszenie ryzyka zanieczyszczenia cząstkami było zatem głównym celem od powstania Kateevy w 2008 roku.

Kateeva twierdzi, że dzięki opracowaniu mechanicznych systemów zmniejszających turbulencje otoczenia i usuwających cząstki kurzu, udało się zmniejszyć zanieczyszczenie cząsteczkami nawet o dziesięciokrotnie. Co więcej, jego system działa w tym, co Kateeva nazywa pierwszą nadającą się do produkcji całkowicie azotową komorą procesową, idealnym środowiskiem do wytwarzania OLED, ponieważ zapobiega ekspozycji na powietrze i wilgoć.

Bulović mówi, że jego firma zajmująca się drukiem atramentowym naśladuje drobiazgową czystość obserwowaną w środowisku produkcyjnym przemysłu półprzewodników, które na początku swojej działalności zmagało się z podobnymi komplikacjami związanymi z cząstkami. Mówi, że taki rygor będzie kluczowy dla produkcji wyświetlaczy OLED na dużą skalę.

ukryć