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Rendere i display OLED più economici
I display a diodi organici a emissione di luce (OLED) sono più efficienti dal punto di vista energetico e forniscono un'immagine migliore rispetto ai display a cristalli liquidi (LCD), ma non hanno guadagnato molto sul mercato perché sono molto più costosi. Ad esempio, un televisore OLED introdotto di recente, venduto da LG in Corea del Sud, costa oltre 2.500 dollari.
Durata display: Questi prototipi di array di pixel OLED stampati vengono sottoposti a test a vita presso la sede della startup Kateeva a Menlo Park, in California.
Una startup a Menlo Park, in California, spera di ridurre il costo di questi display ad alte prestazioni realizzando attrezzature per stamparli su larga scala. Kateeva sta testando un prototipo di stampante OLED per grandi aree che invierà ai produttori di display per i test il prossimo anno. Secondo l'azienda, le sue apparecchiature possono essere utilizzate per stampare display OLED per il 60% del costo degli LCD.
I display OLED si trovano ora in alcuni prodotti che sfruttano la qualità dell'immagine, come un televisore a schermo piatto da 11 pollici di fascia alta prodotto da Sony. Alcuni dispositivi elettronici portatili, incluso il telefono Nexus One di Google, utilizzano anche gli OLED perché lo schermo a potenza relativamente bassa prolunga la durata della batteria.
Tutti i display OLED sul mercato sono prodotti utilizzando una tecnica costosa e su piccola scala chiamata evaporazione con maschera d'ombra per depositare le molecole organiche che emettono luce che compongono i pixel. Le aziende hanno esaminato alternative compatibili con la produzione di grandi aree, come la stampa a getto d'inchiostro, ma tutti i processi comportano compromessi sulle prestazioni e sulla durata del display. La tecnica di Kateeva combina le caratteristiche della stampa con maschera d'ombra e della stampa a getto d'inchiostro per creare pixel OLED di alta qualità su una vasta area. La società prevede di vendere apparecchiature di stampa e inchiostri OLED realizzati con piccole molecole che emettono luce.
Dal punto di vista tecnologico, gli OLED hanno un vantaggio sui display a cristalli liquidi, afferma Vladimir Bulovic , professore di ingegneria elettrica e informatica al MIT e consulente scientifico di Kateeva. Gli LCD utilizzano una serie di cristalli liquidi per filtrare la luce da una retroilluminazione bianca. Hanno un rapporto di contrasto relativamente basso: rendere un pixel veramente nero è impossibile perché un po' di luce filtra sempre.
I display OLED sono costituiti da strati di molecole organiche racchiusi tra due elettrodi. Le molecole organiche in ogni pixel emettono luce quando vengono stimolate elettricamente. Poiché i pixel in un OLED producono la propria luce e quella luce può essere spenta, producono un'immagine migliore e consumano meno energia. In laboratorio, gli OLED utilizzano il 30 percento della potenza degli LCD all'avanguardia.
Il punto in cui i display OLED non sono all'altezza è nella produzione. Gli LCD esistono dagli anni '70 e i processi di produzione sono stati affinati per realizzarli a buon mercato su larga scala. Gli LCD sono fabbricati su aree molto grandi, fino a circa nove metri quadrati, quindi suddivisi in schermi individuali, per economie di scala che mantengono bassi i costi. Con la stampa con maschera d'ombra standard del settore per la realizzazione di display OLED, afferma Conor Madigan , CEO e cofondatore di Kateeva, è doloroso superare i 0,6 per 0,7 metri.
Per realizzare un display utilizzando le tecniche odierne, una serie di transistor chiamata backplane viene prima coperta con uno stencil chiamato maschera d'ombra, che ha piccoli fori dove saranno i pixel. Il backplane viene quindi posizionato all'interno di una camera ad alto vuoto con un crogiolo riempito con le molecole organiche emettitrici di luce sotto forma di polvere. Questo processo viene ripetuto per ciascuna delle molecole rosse, blu e verdi che compongono i pixel del display. Quando la temperatura viene aumentata, le molecole organiche sublimano in un gas e rivestono ogni superficie all'interno della camera. La difficoltà di allineare lo stencil limita l'area dei pixel OLED che possono essere realizzati contemporaneamente. I problemi di intasamento limitano la dimensione dei pixel; questo a sua volta limita la risoluzione dei display risultanti.
Anche trasformare le molecole in un inchiostro e stamparle con un getto d'inchiostro ha dei limiti, afferma Madigan, perché una macchia blu già stampata verrà dissolta dai solventi in una macchia rossa successivamente stampata, ad esempio, portando a un pixel deformato.
L'attrezzatura di Kateeva utilizza un ugello di stampa sviluppato per la prima volta dal gruppo di Bulovic al MIT per depositare pixel OLED su un backplane. L'ugello Kateeva ha due parti impilate l'una sull'altra. La prima è una testina di stampa a getto d'inchiostro che eroga inchiostro OLED nei pori di un getto termico sottostante. Il getto termico è un chip di silicio pieno di fori che aspirano l'inchiostro come una spugna. Un elemento riscaldante in metallo che circonda i pori genera calore sufficiente per far evaporare i solventi nell'inchiostro, lasciando solo le molecole organiche. Una seconda esplosione di calore trasforma le sostanze chimiche in un gas per depositarle sulla superficie.
L'azienda sta testando un prototipo di macchina da stampa in grado di realizzare display su un'area di 0,6 per 0,7 metri. Le prime macchine di produzione dell'azienda stamperanno su aree di 1,8 x 1,5 metri, più piccole dello standard del settore per gli LCD, ma più grandi di quelle attualmente utilizzate per i display OLED. A queste dimensioni, dice Madigan, inizi a ottenere buone economie di scala. Madigan afferma che Kateeva è in trattative con i principali produttori di display, che testeranno le attrezzature e gli inchiostri dell'azienda nel 2011.