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Hacer que las pantallas OLED sean más baratas
Las pantallas de diodos emisores de luz orgánicos (OLED) son más eficientes energéticamente y proporcionan una mejor imagen que las pantallas de cristal líquido (LCD), pero no se han afianzado mucho en el mercado porque son mucho más caras. Un televisor OLED presentado recientemente vendido por LG en Corea del Sur cuesta más de $ 2,500, por ejemplo.
Vida de la pantalla: Estos prototipos de matrices de píxeles OLED impresos se someten a pruebas de por vida en la sede de la startup Kateeva en Menlo Park, CA.
Una startup en Menlo Park, CA, espera reducir el costo de estas pantallas de alto rendimiento fabricando equipos para imprimirlas a gran escala. Kateeva está probando un prototipo de impresora OLED de área grande que enviará a los fabricantes de pantallas para que lo prueben el próximo año. Según la compañía, su equipo se puede utilizar para imprimir pantallas OLED por el 60 por ciento del costo de las pantallas LCD.
Las pantallas OLED ahora se encuentran en algunos productos que aprovechan la calidad de la imagen, como un televisor de pantalla plana de alta gama de 11 pulgadas fabricado por Sony. Algunos dispositivos electrónicos portátiles, incluido el teléfono Nexus One de Google, también usan OLED porque la pantalla de relativamente bajo consumo prolonga la vida útil de la batería.
Todas las pantallas OLED del mercado se fabrican utilizando una técnica costosa a pequeña escala llamada evaporación de máscara de sombra para depositar las moléculas orgánicas emisoras de luz que componen los píxeles. Las empresas han buscado alternativas que sean compatibles con la fabricación de grandes superficies, como la impresión por chorro de tinta, pero todos los procesos implican compromisos en el rendimiento y la vida útil de la pantalla. La técnica de Kateeva combina características de impresión de máscara de sombra e impresión de chorro de tinta para crear píxeles OLED de alta calidad en un área grande. La empresa tiene previsto vender equipos de impresión y tintas OLED fabricadas con pequeñas moléculas emisoras de luz.
Desde una perspectiva tecnológica, los OLED tienen una ventaja sobre las pantallas de cristal líquido, dice Vladimir Bulovic , profesor de ingeniería eléctrica e informática en el MIT y asesor científico de Kateeva. Las pantallas LCD utilizan una serie de cristales líquidos para filtrar la luz de una luz de fondo blanca. Tienen una relación de contraste relativamente baja; hacer que un píxel sea realmente negro es imposible porque siempre se filtra algo de luz.
Las pantallas OLED están formadas por capas de moléculas orgánicas intercaladas entre dos electrodos. Las moléculas orgánicas de cada píxel emiten luz cuando se estimulan eléctricamente. Debido a que los píxeles en un OLED producen su propia luz y esa luz se puede apagar, producen una mejor imagen y usan menos energía. En el laboratorio, los OLED utilizan el 30 por ciento de la energía que utilizan los LCD de última generación.
Donde las pantallas OLED se quedan cortas es en la fabricación. Los LCD han existido desde la década de 1970 y los procesos de fabricación se han perfeccionado para hacerlos económicos a gran escala. Las pantallas LCD se fabrican en áreas muy grandes, tan grandes como unos nueve metros cuadrados, y luego se cortan en pantallas individuales para lograr economías de escala que mantienen los costos bajos. Con la impresión de máscara de sombra estándar de la industria para hacer pantallas OLED, dice Conor Madigan , CEO y cofundador de Kateeva, es doloroso ir más grande de .6 por .7 metros.
Para hacer una pantalla usando las técnicas actuales, una matriz de transistores llamada backplane se cubre primero con una plantilla llamada máscara de sombra, que tiene pequeños agujeros donde estarán los píxeles. Luego, la placa posterior se coloca dentro de una cámara de alto vacío con un crisol lleno de moléculas orgánicas emisoras de luz en forma de polvo. Este proceso se repite para cada una de las moléculas rojas, azules y verdes que forman los píxeles de la pantalla. Cuando se eleva la temperatura, las moléculas orgánicas se subliman en un gas y recubren todas las superficies dentro de la cámara. La dificultad de alinear la plantilla limita el área de píxeles OLED que se pueden crear a la vez. Los problemas de obstrucción limitan el tamaño de los píxeles; esto a su vez limita la resolución de las pantallas resultantes.
Convertir las moléculas en una tinta e imprimirlas con un chorro de tinta también tiene limitaciones, dice Madigan, porque los disolventes disolverán una mancha azul ya impresa en una mancha roja impresa posteriormente, por ejemplo, dando lugar a un píxel deformado.
El equipo de Kateeva utiliza una boquilla de impresión desarrollada por primera vez por el grupo de Bulovic en el MIT para depositar píxeles OLED en una placa posterior. La boquilla Kateeva tiene dos partes apiladas una encima de la otra. El primero es un cabezal de impresión similar a un chorro de tinta que dispensa tinta OLED en los poros de un chorro térmico subyacente. El chorro térmico es un chip de silicio lleno de agujeros que succionan la tinta como una esponja. Un elemento calefactor de metal que rodea los poros genera suficiente calor para evaporar los solventes en la tinta, dejando solo las moléculas orgánicas. Una segunda ráfaga de calor convierte los productos químicos en gas para depositarlos en la superficie.
La empresa está probando un prototipo de máquina de impresión que puede hacer pantallas en un área de 0,6 por 0,7 metros. Las primeras máquinas de producción de la compañía imprimirán en áreas de 1,8 por 1,5 metros, más pequeñas que el estándar de la industria para pantallas LCD, pero más grandes que las que se utilizan actualmente para pantallas OLED. Con este tamaño, dice Madigan, comienzas a obtener buenas economías de escala. Madigan dice que Kateeva está en conversaciones con los principales fabricantes de pantallas, que probarán los equipos y tintas de la empresa en 2011.