Chorro de tinta impresión podría ser la clave para la próxima generación de pantallas OLED

Kateeva dice que su nuevo equipo de fabricación puede producir pantallas asequibles basados en diodos orgánicos.

Impresora precisión: Ingeniero de Kateeva frente a una impresora de chorro de tinta que hace píxeles para OLED muestra.

Muestra colorido, eficiente y flexible basado en orgánicos diodos emisores de luz (OLEDs) podría pronto ser batida más económicamente en las impresoras de chorro de tinta gigantes.

Pantallas OLED se esperan ampliamente que eventualmente reemplazar LCDs, la pantalla más comunes hoy en televisores y ordenadores. Pantallas OLED usan menos energía, tienen colores más vibrantes y pueden hacerse en el plástico, haciéndolos atractivos para la electrónica flexible y ni siquiera usable. La muestra futurista ya está apareciendo en algunos costosos smartphones, cámaras digitales y televisores. Pero los desafíos de fabricación han obstaculizado intentos de producción en masa.

Ahora el fabricante de equipos fabricación Kateeva dice que tiene la clave para superar esos retos. Configuración de Kateeva — disponible desde hoy para mostrar los fabricantes — cuenta con una plataforma movible que precisamente las posiciones de los paneles de vidrio o láminas de plástico lo suficientemente grandes para seis pantallas de 55 pulgadas debajo de las cabezas de impresión personalizadas. Cada cabeza contiene cientos de boquillas para depositar las gotas picolitros-escala en lugares exactos para construir los píxeles de una pantalla. La empresa dice que la herramienta puede incorporarse fácilmente en líneas de producción de pantalla existente.

Kateeva cofundador y Presidente Conor Madigan, dice el sistema, basado en la misma tecnología en impresoras de chorro de tinta del consumidor, elimina la necesidad de un paso en el esquema convencional de la fabricación que aumenta el riesgo de defectos en la muestra.

El proceso convencional lleva a cabo en una cámara de vacío. Píxeles OLED son hechos por el amontonamiento de películas delgadas de diversos materiales orgánicos; esas capas son depositadas por condensación de los vapores de los materiales deseados sobre una superficie, generalmente de vidrio. Una plantilla de metal fina, llamada una «máscara de sombra», se sienta encima de la superficie y asegura que los vapores depositan material en lugares extremadamente precisos y en los patrones de uniformes.

Pero confiando en la máscara de sombra es problemático. Una gran cantidad de material se desperdicia porque termina cubriendo la máscara y las paredes de la cámara de vacío. Y poniendo y quitando la máscara tienen una tendencia a introducir las partículas causantes de defectos.

Los materiales que componen los OLEDs son muy sensibles a la contaminación — cuando los materiales están expuestos al oxígeno y humedad durante el proceso de fabricación, disminuye la vida de los dispositivos resultantes. Sólo unas pocas partículas de polvo son suficientes para arruinar una pantalla. Y cuanto mayor sea el área de la pantalla se hace, más difícil es para control de contaminación.

Como resultado, fabricación bajo rendimientos han plagado los esfuerzos anteriores para producir pantallas OLED lo suficientemente grandes como para las televisiones. En este tamaño, la técnica de vacío no es práctica, argumenta Madigan. Lo que se necesita, dice, es forma de depósito y el patrón capas materiales OLED con la precisión de la máscara de sombra, pero sin una máscara de sombra. Esto es lo que promete el método de impresión de chorro de tinta.

La naturaleza intrincada de píxeles OLED presenta un reto fundamental, dice Vladimir Bulovic, un científicode MIT y cofundador de Kateeva. Dentro de la pila de 100 capas moleculares orgánicas que componen una pantalla, el brillo es proporcionado por sólo 10 — que constituyen una región sólo 10 nanómetros de espesos. Estas capas se colocará en exactamente la ubicación correcta dentro de la pila para trabajar. Impresión de chorro de tinta, dice, ofrece la precisión requerida para lograr esto y a la posición de cada píxel precisamente en relación con los demás en la matriz.

Los investigadores han sabido durante mucho tiempo que podían utilizar la impresión de chorro de tinta para hacer píxeles OLED. De hecho, ha sido objeto de años de investigación y desarrollo de la empresa de impresión de Epson y otros. Pero mientras que varias compañías han probado, la tecnología todavía no ha funcionado para la producción en masa, dice Jennifer Colegrove, Presidente de la investigación de pantalla táctil. Entre otros retos, la vida de materiales impresos ha sido demasiado corta, dice. Pero las tintas OLED han mejorado enormemente en los últimos años, dice Bulovic: «los últimos conjuntos de material son en realidad muy estables».

Una desventaja potencial de conmutación a la impresión de chorro de tinta de la deposición de vacío es que la impresión puede ser un proceso relativamente sucio. Aunque reduce partículas eliminando la necesidad para el paso de la máscara, «si no lo diseña el camino correcto, en realidad generará un montón de partículas», dice Madigan. Reducción del riesgo de contaminación de la partícula así ha sido un foco importante desde la formación del Kateeva en 2008.

Kateeva dice que ha reducido la contaminación de partículas por un factor de hasta 10 por diseñar sistemas mecánicos para reducir la turbulencia del ambiente y barrer con las partículas de polvo. Además, su sistema funciona en lo que Kateeva llama la primera cámara de nitrógeno todo proceso «199nm», un entorno ideal para la fabricación de OLEDs porque evita la exposición al aire y la humedad.

Bulovic dice que su empresa de impresión de chorro de tinta está imitando la limpieza meticulosa en el entorno de fabricación de la industria de semiconductores, que en sus inicios luchó por complicaciones relacionadas con la partícula similar de dirección. Tal rigor será crucial para la fabricación a gran escala de las pantallas OLED, dice.

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