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Rendre les écrans OLED moins chers
Les écrans à diodes électroluminescentes organiques (OLED) sont plus économes en énergie et offrent une meilleure image que les écrans à cristaux liquides (LCD), mais ils n'ont pas vraiment pris pied sur le marché car ils sont beaucoup plus chers. Un téléviseur OLED récemment introduit et vendu par LG en Corée du Sud coûte plus de 2 500 $, par exemple.
Durée d'affichage : Ces prototypes de matrices de pixels OLED imprimés sont soumis à des tests de durée de vie au siège de la startup Kateeva à Menlo Park, en Californie.
Une startup de Menlo Park, en Californie, espère réduire le coût de ces écrans hautes performances en fabriquant des équipements pour les imprimer à grande échelle. Kateeva teste un prototype d'imprimante OLED à grande surface qu'il enverra aux fabricants d'écrans pour des tests l'année prochaine. Selon l'entreprise, son équipement peut être utilisé pour imprimer des écrans OLED pour 60% du coût des écrans LCD.
Les écrans OLED se trouvent désormais dans quelques produits qui tirent parti de la qualité d'image, comme un téléviseur à écran plat haut de gamme de 11 pouces fabriqué par Sony. Certains appareils électroniques portables, y compris le téléphone Nexus One de Google, utilisent également des OLED, car l'écran à faible consommation d'énergie prolonge la durée de vie de la batterie.
Tous les écrans OLED du marché sont fabriqués à l'aide d'une technique coûteuse à petite échelle appelée évaporation par masque d'ombre pour déposer les molécules organiques émettrices de lumière qui composent les pixels. Les entreprises ont recherché des alternatives compatibles avec la fabrication de grandes surfaces, telles que l'impression à jet d'encre, mais tous les processus impliquent des compromis sur les performances et la durée de vie de l'écran. La technique de Kateeva combine des fonctionnalités d'impression par masque d'ombre et d'impression à jet d'encre pour créer des pixels OLED de haute qualité sur une grande surface. La société envisage de vendre du matériel d'impression et des encres OLED constituées de petites molécules émettant de la lumière.
D'un point de vue technologique, les OLED ont une longueur d'avance sur les écrans à cristaux liquides, dit Vladimir Boulovie , professeur de génie électrique et d'informatique au MIT et conseiller scientifique de Kateeva. Les écrans LCD utilisent un ensemble de cristaux liquides pour filtrer la lumière d'un rétroéclairage blanc. Ils ont un rapport de contraste relativement faible – il est impossible de rendre un pixel vraiment noir car une partie de la lumière fuit toujours.
Les écrans OLED sont constitués de couches de molécules organiques prises en sandwich entre deux électrodes. Les molécules organiques de chaque pixel émettent de la lumière lorsqu'elles sont stimulées électriquement. Étant donné que les pixels d'un OLED produisent leur propre lumière et que cette lumière peut être éteinte, ils produisent une meilleure image et consomment moins d'énergie. En laboratoire, les OLED utilisent 30 % de la puissance des écrans LCD à la pointe de la technologie.
Là où les écrans OLED sont insuffisants, c'est dans la fabrication. Les écrans LCD existent depuis les années 1970 et les processus de fabrication ont été affinés pour les fabriquer à moindre coût à grande échelle. Les écrans LCD sont fabriqués sur de très grandes surfaces, jusqu'à environ neuf mètres carrés, puis découpés en écrans individuels, pour des économies d'échelle qui maintiennent les coûts bas. Avec l'impression de masque d'ombre standard pour la fabrication d'écrans OLED, dit Conor Madigan , PDG et cofondateur de Kateeva, il est pénible de dépasser 0,6 mètres sur 0,7 mètres.
Pour faire un affichage en utilisant les techniques d'aujourd'hui, un réseau de transistors appelé fond de panier est d'abord recouvert d'un pochoir appelé masque d'ombre, qui a de petits trous où seront les pixels. Le fond de panier est ensuite placé à l'intérieur d'une chambre à vide poussé avec un creuset rempli de molécules organiques électroluminescentes sous forme de poudre. Ce processus est répété pour chacune des molécules rouges, bleues et vertes qui composent les pixels de l'écran. Lorsque la température augmente, les molécules organiques se subliment en un gaz et recouvrent toutes les surfaces à l'intérieur de la chambre. La difficulté d'aligner le pochoir limite la zone de pixels OLED qui peut être réalisée en une seule fois. Les problèmes de colmatage limitent la taille des pixels ; ceci à son tour limite la résolution des affichages résultants.
Transformer les molécules en encre et les imprimer avec un jet d'encre a également des limites, explique Madigan, car une tache bleue déjà imprimée sera dissoute par les solvants dans une tache rouge imprimée ultérieurement, par exemple, conduisant à un pixel déformé.
L'équipement de Kateeva utilise une buse d'impression initialement développée par le groupe de Bulovic au MIT pour déposer des pixels OLED sur un fond de panier. La buse Kateeva a deux parties empilées l'une sur l'autre. La première est une tête d'impression de type jet d'encre qui distribue de l'encre OLED dans les pores d'un jet thermique sous-jacent. Le jet thermique est une puce en silicone pleine de trous qui aspirent l'encre comme une éponge. Un élément chauffant métallique entourant les pores génère suffisamment de chaleur pour évaporer les solvants contenus dans l'encre, ne laissant que les molécules organiques. Un deuxième souffle de chaleur transforme les produits chimiques en gaz pour les déposer à la surface.
L'entreprise teste un prototype de machine d'impression qui peut faire des affichages sur une surface de 0,6 mètre sur 0,7 mètre. Les premières machines de production de la société imprimeront sur des zones de 1,8 sur 1,5 mètre, soit une surface inférieure à la norme de l'industrie pour les écrans LCD, mais plus grande que celle actuellement utilisée pour les écrans OLED. À cette taille, dit Madigan, vous commencez à obtenir de bonnes économies d'échelle. Madigan dit que Kateeva est en pourparlers avec les principaux fabricants d'écrans, qui testeront l'équipement et les encres de la société en 2011.