AMOLED: del TFE a los emisores RGB impresos
QLED: desde la película de mejora hasta el OLED-QLED y el AMQLED
Precisión y reparación
MicroLEDs: impresos en cada paso del proceso desde la oblea
Guías de onda para pantallas AR/VR
Pantalla R2R de bajo coste totalmente impresa
En este artículo, le mostraré cómo los diferentes tipos de impresión están afectando, y afectarán, a varias tecnologías de visualización, incluyendo AMOLED, AMQLED, microLEDs, electrocromática, y más allá.
Muchas de las innovaciones y tendencias que se destacan a continuación formarán parte de la próxima conferencia y exposición comercial LIVE(online) de TechBlick sobre innovaciones en pantallas e iluminación, que tendrá lugar del 14 al 16 de julio.
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En esta conferencia, reunimos a ponentes cuidadosamente seleccionados, cada uno de los cuales representa una importante tendencia de innovación en el desarrollo de materiales para pantallas, microLEDs, pantallas flexibles, AR/VR, iluminación de gran superficie, pantallas impresas, y más.
Entre los ponentes figuran Dolby, Volvo, Google, Microsoft, GE Research, IBM, Parc (Xerox), Lamar Advertising, Nanosys, VueReal, PlayNitride, Royole, Applied Materials, Universal Display Corp, Morphotonics, Avantama, Enjet, Optomec, Kent Display, DSCC, Yole, Fraunhofer IAP, Nanosys, Schott, Ten Flecs, Metamaterials, iBeam Materials Heilo, imec, C3Nano, Pixelligent, TNO/Holst, XTPL, Scrona, Inuru, OTI Lumionics, QustomDot, Quantum Solutions, etc. Vea la agenda completa aquí
Los eventos son muy interactivos. No se fíe de nuestra palabra y lea los testimonios aquí.
Con un único Pase Anual, se puede participar en este evento y en todos los futuros eventos en vivo (online) de TechBlick durante 12 meses. Además, se puede acceder a la creciente biblioteca de charlas a la carta de TechBlick de sus eventos anteriores.
AMOLED: del TFE a los emisores RGB impresos
La impresión por chorro de tinta ya se ha comercializado en las pantallas OLED. Se utiliza en la deposición de la capa orgánica en la encapsulación de películas finas multicapa. En este caso, los productos orgánicos impresos por chorro de tinta actúan como capas amortiguadoras que separan las capas inorgánicas depositadas por PECVD. Esto se muestra a continuación. Se trata de un proceso ya establecido.
Ejemplo de capas tampón orgánicas impresas con chorro de tinta y curadas con UV en encapsulación de película fina de varias capas. La imagen es de Kateeva 2017
La impresión de las capas emisivas RGB es más difícil. La tecnología lleva desarrollándose al menos 20 años. De hecho, los materiales OLED procesados en solución han avanzado mucho en sus veinte años de desarrollo. Hoy en día, tanto los materiales poliméricos como los de moléculas pequeñas procesados en solución muestran un nivel de rendimiento que está casi al nivel de los evaporados.
Los tres gráficos de referencia -actualizados en el primer trimestre de 2021- comparan los niveles de rendimiento de las versiones impresas en rojo, verde y azul con las evaporadas. Aquí se incluyen tanto los sistemas de moléculas pequeñas como los de materiales poliméricos de los principales proveedores. Podemos ver que las diferencias de rendimiento se han superado en gran medida, especialmente en el caso del rojo y el verde, lo que allana el camino para su adopción sin demasiada penalización de rendimiento. La vida útil, especialmente la del azul, quizás necesite un mayor refinamiento.
Los gráficos comparan el rendimiento de los OLED impresos con el de los materiales evaporados (a partir del primer trimestre de 2021). Obsérvese que en el caso del azul no hemos incluido un material evaporado de referencia, ya que es difícil de comparar debido a las coordenadas de color exactas. En su lugar, hemos incluido el gráfico inferior derecho. Este gráfico es de 2020 (Samsung) y compara el azul evaporado con el impreso, teniendo en cuenta las coordenadas de color. Aquí, TE y BE denotan la emisión superior e inferior, respectivamente. Para obtener más información sobre las principales tendencias de innovación en materia de pantallas e iluminación, participe en el evento LIVE(online) de TechBlick con un pase anual entre el 14 y el 16 de julio.
La maquinaria de impresión y los conocimientos técnicos del proceso también han avanzado mucho. La imagen de abajo simplemente muestra algunos ejemplos de pantallas OLED impresas por inyección de tinta. Hay mejoras tanto en el tamaño como en el PPI. Estas tendencias continuarán. De hecho, algunos fabricantes están en modo de producción en masa de pantallas de 21,6 pulgadas desde 2018. Habrá más por venir.
Hay que tener en cuenta que la deposición aditiva no se limita sólo a la impresión por chorro de tinta y a los materiales procesados en solución. UDC (Universal Display Corp) tiene un enfoque interesante para la deposición de materiales OLED evaporados por chorro de vapor, consiguiendo así la fabricación aditiva y manteniendo el rendimiento de los materiales evaporados.
Se trata de una deposición RGB de aditivos totalmente evaporada con el rendimiento del material evaporado y una ruta hacia el escalado Gen10. Esto es de UDC. Para saber más sobre todas las tendencias de innovación clave en pantallas e iluminación, únase al evento LIVE(online) de TechBlick con un pase anual entre el 14 y el 16 de julio. UDC también presentará esta tecnología junto con sus últimos desarrollos de materiales.
QLED: de la película de mejora al OLED-QLED y al AMQLED
Los puntos cuánticos (QD) son un gran éxito. Como convertidores de color, aportan valor a las pantallas LCD, OLED y microLED. Amplían la gama de colores de las pantallas LCD, lo que les permite seguir siendo competitivas en rendimiento frente a los OLED. Pueden utilizarse en OLED azules para conseguir pantallas WCG de gran superficie parcialmente impresas con un excelente contraste. En los microLED, permiten conseguir RGB utilizando LEDs azules de pequeño tamaño. Además, existe el uso de QLED en pantallas verdaderamente emisivas basadas en QD.
La principal aplicación sigue siendo hoy en día las pantallas LCD. En este caso, el modo de integración dominante actualmente en las pantallas sigue siendo la película de modo de mejora. Lo menciono aquí porque las resinas rellenas de QD están recubiertas de R2R. A continuación se muestra un ejemplo.
Láminas de mejora de resina QD recubiertas de ranura R2R para ampliar la gama de colores de las pantallas LCD. Para obtener más información sobre todas las tendencias de innovación clave en materia de pantallas e iluminación, únase al evento LIVE(online) de TechBlick con un pase anual entre el 14 y el 16 de julio.
En el ámbito de los puntos cuánticos y el fósforo de banda estrecha, podrá escuchar a las siguientes empresas Nanosys, GE Research, Avantama, Heilo Materials, Fraunhofer IAP, Emberion, QustomDots, Quantom Solutions, etc.
Por supuesto, los QD pueden utilizarse como filtros de color/convertidores de color tanto en las pantallas LCD como en los OLED. La integración con los OLED es especialmente interesante. Un enfoque consiste en depositar una pila continua de capas azules (o múltiples pilas de capas azules para dividir el voltaje y prolongar así la vida útil). Para obtener el rojo y el verde, se pueden imprimir puntos cuánticos (QD) de banda estrecha en cada píxel, actuando como filtro de color/conversor de color.
Este enfoque es prometedor porque permite conseguir pantallas totalmente emisivas, impresas y de gran superficie, con una excelente gama de colores y contraste. Samsung (que trata de encontrar la manera de llevar las pantallas OLED y emisivas a zonas más amplias) y otras muchas empresas persiguen activamente este enfoque. Hay una importante inversión de miles de millones de dólares en este enfoque.
Este enfoque también es interesante porque proporciona excelentes aprendizajes en el camino hacia el futuro AMQLED totalmente impreso. Los materiales QLED emisivos se encuentran en una fase relativamente temprana de desarrollo, pero prometen ser la forma definitiva de pantalla: impresa por inyección de tinta, de gran superficie, emisiva, de alta EQE, de alto contrato, delgada, WCG, etc.
Por supuesto, el desarrollo de la tecnología no es sencillo. Los QD que no contienen CD tienen que mejorar la EQE y la vida útil, hay que formular mejores composiciones azules, desarrollar y optimizar todos los materiales de la pila, incluidas las capas de transporte, desarrollar una arquitectura de dispositivos adecuada y, por último, un proceso de producción en masa de la matriz activa que vaya más allá del revestimiento por rotación.
El progreso es rápido y no es mi propósito detallar todos los avances. Sólo para mostrar el nivel de complejidad, muestro el siguiente ejemplo del BOE, que es un AMQLED de 55 pulgadas totalmente impreso por inyección de tinta (mayo de 2021).
Se trata de un IJP AMQLED de 55 pulgadas de BOE. El EQE y otros datos de rendimiento se han comunicado solo para el dispositivo QLED con revestimiento de giro y no para el IJP AMQLED. Para obtener más información sobre las principales tendencias de innovación en materia de pantallas e iluminación, participe en el evento LIVE(online) de TechBlick con un pase anual entre el 14 y el 16 de julio.
En el ámbito de los puntos cuánticos y el fósforo de banda estrecha, podrá escuchar a las siguientes empresas Nanosys, GE Research, Avantama, Heilo Materials, Fraunhofer IAP, Emberion, QustomDots, Quantom Solutions, etc.
Precisión y reparación
La impresión digital está evolucionando mucho más allá de la inyección de tinta. De hecho, los enfoques emergentes mejoran la resolución de impresión hasta el rango submicrónico y/o permiten la deposición en superficies no planas. Estas tecnologías electrohidrodinámicas (de uno o varios cabezales), de aerosol y/o de microdispensación pueden tener muchas aplicaciones potenciales en la industria de las pantallas.
El ejemplo siguiente muestra cómo se puede utilizar la microdispensación para reparar defectos abiertos en una superficie AMOLED compleja no plana. Otro ejemplo muestra cómo este proceso, o una versión con múltiples cabezales de impresión EHD, puede depositar los materiales de fijación para la colocación de microLEDs cada vez más pequeños.
Dos ejemplos de cómo la impresión digital de precisión puede utilizarse en las pantallas OLED y microLED. Estos ejemplos proceden de XTPL, que utiliza su máquina de microdispensación y sus nano tintas de plata de alta viscosidad. Para obtener más información sobre todas las tendencias de innovación clave en materia de pantallas e iluminación, únase al evento LIVE(online) de TechBlick con un pase anual entre el 14 y el 16 de julio.
En el campo de la impresión digital de precisión podrá escuchar a Optomec, Enjet, XTPL y Scrona, entre otros.
MicroLEDs: impresos en cada paso del proceso desde la oblea
Los microLED siguen siendo un tema de gran interés en la industria. Quiero mostrar cómo la impresión y la R2R pueden aportar valor aquí.
Uno de los principales retos en la fabricación de microLEDs es un proceso de transferencia de alto rendimiento (>>99,99%) y de alta productividad. Se han desarrollado muchos enfoques. Algunas técnicas interesantes implican alguna forma de impresión (transferencia de sellos, R2R, etc.). Aquí sólo destaco dos enfoques interesantes.
El primero es de VueReal, que está desarrollando un enfoque basado en cartuchos. El proceso se muestra a continuación. Aquí, el sustrato donante que contiene los microchips se pone en contacto con el sustrato receptor. Los dos sustratos se alinean antes de que se produzca la transferencia. Es necesario aplicar algún mecanismo de fuerza para superar la fuerza que mantiene los microchips adheridos a los sustratos donantes. No está claro si se trata de un mecanismo mecánico, de un adhesivo térmico (basado en el material añadido al sustrato receptor) o de una combinación de ambos.
Esquema de los pasos del proceso de impresión de microLED basado en cartuchos de VueReal. Para obtener más información sobre las principales tendencias de innovación en materia de pantallas e iluminación, participe en el evento LIVE(online) de TechBlick con un pase anual entre el 14 y el 16 de julio.
En lo que respecta a la innovación en MicroLED, podrá escuchar a Intel, PlayNitride, VueReal, iBeam, Parc, Imec y Applied Materials, entre otros.
Otro desarrollo interesante, en una fase anterior, es el de Parc, una empresa de Xerox. La idea se basa en la impresión xerográfica. En este caso, los microchips, como los micro LED de GaN, se suspenden en una solución. A continuación, se funden en un sustrato de matriz activa que controla una matriz 2D de electrodos que genera una fuerza electrostática para mover espacialmente los chips individuales bajo la mirada de una cámara. A continuación, los microchips ensamblados se transfieren mediante un rodillo al sustrato final.
El demostrador de 2021 es todavía de pequeño tamaño (2,5 x 2,5 cm) en LEDs de 50um sin datos de rendimiento. El proceso de ensamblaje se realiza mediante un proyector que se dirige a un conjunto de fotoconmutadores. A continuación se muestra el proceso de montaje, desde la deposición masiva desordenada del líquido hasta la alineación final. Actualmente es demasiado lento, pero una mejora de un orden de magnitud puede hacerlo competitivo.
El proceso tiene un interesante potencial de desarrollo, ya que no requiere ninguna estructura especial de microchip. Además, la alineación y el posicionamiento se controlan por software, lo que permite formas arbitrarias y complejas.
El proceso de microimpresión que se está desarrollando en Parc se basa en la idea de la impresión xerográfica. Para obtener más información sobre las principales tendencias de innovación en materia de pantallas e iluminación, participe en el evento LIVE(online) de TechBlick con un pase anual entre el 14 y el 16 de julio.
En cuanto a la innovación en MicroLED, podrá escuchar a Intel, PlayNitride, VueReal, iBeam, Parc, Imec, Applied Materials y otros
La etapa de transferencia ha recibido una atención considerable en los últimos años. También hay muchos otros pasos críticos en la producción de microLED. Lo menciono porque la impresión y las tintas conductoras también pueden desempeñar un papel importante en algunos de estos pasos.
El ejemplo que sigue, de Applied Materials, muestra varios ejemplos. La serigrafía puede utilizarse para imprimir pastas conductoras para rellenar las vías. Puede utilizarse para imprimir electrodos de líneas finas entre los planos frontal y posterior. Además, también puede imprimir electrodos envolventes, que conectan los microLED con el CI controlador. Por último, puede imprimir diversos adhesivos (soldadura, ECA, etc.) para la colocación y unión de los micro LED.
Las imágenes de arriba son de Applied Materials. Muestran cómo la serigrafía avanzada de líneas finas puede desempeñar un papel en la fabricación de microLED. La serigrafía puede, sin necesidad de un proceso de PVD al vacío ni de grabado, imprimir electrodos e interconexiones de líneas finas, crear componentes electrónicos envolventes, rellenar vías e incluso colocar materiales de fijación. Para saber más sobre todas las tendencias clave de innovación en pantallas e iluminación, únase al evento LIVE(online) de TechBlick con un pase anual entre el 14 y el 16 de julio.
En lo que respecta a la innovación en MicroLED, podrá escuchar a Intel, PlayNitride, VueReal, iBeam, Parc, Imec y Applied Materials, entre otros.
Hay muchas innovaciones increíbles en el campo de los microLED. Otra que queremos destacar es la creación de un método para montar pantallas microLED de gran superficie a partir de un enfoque de cinta en rollo.
Esto se muestra a continuación. Aquí, los microLED se transfieren primero a un panel más grande y luego se cortan en baldosas más pequeñas. Los azulejos se someten a un paso de inspección y se añade el material de relleno negro para mejorar el contraste. A continuación, se añaden los títulos en una bobina, creando un enfoque de cinta en bobina que permite la construcción de grandes pantallas de microLED mediante un proceso similar al de SMT. Se trata de una innovación muy interesante en este campo por parte de PlayNitride.
Estas imágenes muestran los pasos necesarios para crear un enfoque de bobina en cinta para pantallas microLED de gran superficie. Esta innovación es de PlayNitride. Para obtener más información sobre las principales tendencias de innovación en materia de pantallas e iluminación, participe en el evento LIVE(online) de TechBlick con un pase anual entre el 14 y el 16 de julio.
Guías de onda para pantallas AR/VR
Hay muchos otros usos de la impresión o R2R/R2P en la industria de las pantallas. Otro caso de uso es la nanoimpresión R2P (roll-to-plate) para crear características de acoplamiento de entrada y salida para gafas AV/VR.
Estos acoplamientos de entrada y salida pueden realizarse en obleas de 300 mm, pero el rendimiento es bajo. Con la nanoimpresión R2P, el rendimiento puede aumentar considerablemente.
Un enfoque interesante es el de Morphotonics. En este caso, han agrupado sus sellos de nanoimpresión para crear una línea de nanoimpresión R2P Gen 5 capaz de lograr características submicrónicas y 480 oculares por ciclo de impresión. El proceso de nanoimpresión R2P requiere resinas sin disolventes con un alto índice de refracción. En este caso, por ejemplo, las formulaciones a base de circonio y titanio de Pixelligent pueden dar lugar a una resina con un índice de refracción de 1,857.
Un enfoque de mosaico puede dar lugar a la herramienta de nanoimpresión Gen5 R2P con curado UV integrado para lograr nano o submicrofiguras con fidelidad de réplica. Las imágenes de arriba son de Morphotonics. Para saber más sobre todas las tendencias de innovación clave en pantallas e iluminación, únase al evento LIVE(online) de TechBlick con un Pase Anual entre el 14 y el 16 de julio.
En cuanto a la nanoimpresión, podrá escuchar a los principales innovadores, como Meta, Morphotonics y Pixelligent.
La nanoimpresión puede tener muchos usos en las pantallas, incluso más allá de la RA/VR. Un ejemplo es el desarrollo de películas conductoras de malla metálica altamente transparentes y conductoras.
Un ejemplo es el de Meta (Metamaterials) Inc. Tienen un sistema de litografía rodante. En él, la luz ultravioleta se envuelve dentro de una máscara suave enrollada. La nanolitografía rodante se utiliza para crear exposiciones submicrónicas en un sustrato metálico recubierto de fotorresistencia. A continuación se graba la fotorresistencia, creando una malla metálica de altísima resolución.
El esquema de la parte inferior izquierda muestra la idea de una nanolitografía UV rodante de Meta (Metamaterials) Inc. Las imágenes de la parte superior izquierda muestran una malla metálica de características ultrafinas. El gráfico de referencia muestra que este proceso puede crear películas ultra transparentes y altamente conductoras. Actualmente, la anchura de la malla es de 300 mm, pero podría ampliarse hasta 1-1,2 m.
Pantallas de bajo coste R2R totalmente impresas
La impresión también desempeña un papel en las pantallas sencillas (es decir, segmentadas) de bajo coste y gran volumen, con aplicaciones en los envases inteligentes y otras.
Un ejemplo son las pantallas electrocrómicas impresas R2R. Uno de los principales actores en este campo es Ynvisible. El conjunto de imágenes de la izquierda muestra instantáneas de una línea R2R completa (impresora y conversión). Este nivel de producción automatizada de R2R es un verdadero avance en este campo.
Las imágenes de la derecha muestran algunos ejemplos de aplicación. Existen numerosas aplicaciones en envases inteligentes, sensores IoT, indicadores ubicuos de bajo coste, etc.
Hemos aprovechado nuestros 15 años de conocimientos en el campo de las pantallas y la iluminación para elegir un fantástico cartel de ponentes. En el próximo evento LIVE (online) de TechBlick podrá escuchar todas las tendencias clave de innovación de la mano de las empresas más innovadoras.
Con un único Pase Anual, se puede participar en este evento y en todos los futuros eventos LIVE (online) de TechBlick durante 12 meses. Además, se puede acceder a la creciente biblioteca de charlas a la carta de TechBlick de sus eventos anteriores.
Los eventos son muy interactivos.
No se fíe de nuestra palabra y lea los testimonios aquí.
Entre los ponentes figuran Dolby, Volvo, Google, Microsoft, GE Research, IBM, Parc (Xerox), Lamar Advertising, Nanosys, VueReal, PlayNitride, Royole, Applied Materials, Universal Display Corp, Morphotonics, Avantama, Enjet, Optomec, Kent Display, DSCC, Yole, Fraunhofer IAP, Nanosys, Schott, Ten Flecs, Metamaterials, iBeam Materials Heilo, imec, C3Nano, Pixelligent, TNO/Holst, XTPL, Scrona, Inuru, OTI Lumionics, QustomDot, Quantum Solutions, etc.
[This is automatically translated from English]