喷墨打印系统可以实现大屏幕的大量生产

喷墨打印系统可以实现OLED显示器的大规模生产

Kateeva的EaryJet系统(这里如图所示)是一种巨大的喷墨打印机版本。大型玻璃板或塑料基板板放置在宽敞的平台上。具有定制喷嘴的头部来回移动,穿过基材,用OLED和其他材料涂覆。

基于多年的研究所研究,麻省理工学院Spinout Kateva开发了一个“喷墨印刷”系统,可以削减制造成本,足以为大规模生产的柔性和大屏幕OLED显示器铺平道路。

灵活的智能手机和色彩饱和的电视显示器是今年的消费电子产品展示的一些亮点,在拉斯维加斯1月举行。

使用有机发光二极管或OLEDS - 半导体膜的许多显示器,其约100纳米厚,由有机化合物制成并在两个电极之间夹在两个电极之间,其响应于电力而发光。这允许OLED屏幕的每个像素发射红色,绿色和蓝色而没有背光,以产生更饱和的颜色并使用较少的能量。薄膜也可以涂覆在柔性塑料基材上。

但是,陈列室的这些宠物在架子上没有易于使用的原因:制作en masse是不是很耐用。现在,MIT Spinout Kateva开发了一种用于OLED显示器的“喷墨印刷”系统 - 基于多年的研究所研究 - 这可能会降低制造成本足以为大规模生产灵活和大型屏幕模型铺平道路。

In doing so, Kateeva aims to “fix the last ‘Achilles’ heel’ of the OLED-display industry — which is manufacturing,” says Kateeva co-founder and scientific advisor Vladimir Bulovic, the Fariborz Maseeh Professor of Emerging Technology, who co-invented the technology.

Kateva的技术平台称为EutityJet是一种巨大的喷墨打印机版本。大型玻璃板或塑料基板板放置在宽敞的平台上。具有定制喷嘴的部件在衬底上来回,以外,以外的方式涂覆它 - 与其他材料一起涂覆,就像打印机滴在纸上一样。

OLED生产线包括许多流程,但Kateeva开发了两个特定区域的工具 - 每个都使用BeifyJet平台。设计的第一个工具称为ExitingJet Flex,以实现薄膜封装(TFE)。TFE是对OLED设备提供薄度和灵活性的过程;Kateeva希望BeyiteJet Flex产生的灵活显示将在今年年底之前击中货架。

第二种工具将于今年晚些时候首次亮相,旨在将与图案化OLED材料相关的成本和缺陷降到基材上,以使生产55英寸屏幕更容易。

Kateva联合创始人兼首席执行官Conor Madigan SM '02 Phd '06表示,通过提高产量,加快生产,减少材料和减少维护时间,旨在将制造成本降低了大约50%。“这种改善速度,提高产量和改善维护的组合是批量生产制造商所需的。此外,系统是可扩展的,这与显示行业转移到更大的基板尺寸时非常重要,“他说。

另一家Kateva联合创始人和技术合作者是麻省理工学院Provost Martin Schmidt,现在是一个科学顾问;江龙陈SM '03,博士,现在计划总监;和瓦莱丽·勒布朗姆博士,现在的员工科学家。

变得灵活

发明了TFE以涂覆柔性OLED屏幕,其屏障为固体作为玻璃,但可弯曲。但它易于污染和其他问题。

传统的TFE处理方法将基板封装在真空室中,其中将封装膜的蒸气通过金属模板喷射到基板上。这个过程缓慢而昂贵 - 主要是因为浪费的材料 - 并且需要经常停止机器进行清洁。还存在缺陷的问题,因为撞击腔室壁和模板的涂层可以潜在地剥落并落在添加层之间的基板上。

但是,湿气甚至一些空气颗粒可以潜入腔室,这是致命的OLED:当电力击中被水和空气颗粒的OLED时,所产生的化学反应降低了OLED的质量和寿命。在制造过程中污染的任何显示都被丢弃,并弥补了产量损失,公司提高零售价格。现在只有两家公司销售OLED电视显示器,55英寸型号售价3,000美元至4,000美元 - 比其55英寸LCD和LED同行超过1,000美元至3,000美元。

EutityJet Flex旨在解决许多TFE问题。关键创新是在氮气室中的打印机包装,切割暴露于氧气和水分,以及用颗粒的污染 - 臭名昭着,以减少OLED产量 - 通过使用真空腔室的电流方法减少10倍。“低粒子氮是最好的低成本,您可以用于OLED制造的惰性环境,”麦格兰说。

在其TFE过程中,产胶在显示区域上精确地涂覆有机薄膜作为TFE结构的一部分。有机层削弱并平滑表面,以提供沉积在TFE结构中的后续层的理想条件。麦格兰说,沉积在平稳,清洁表面上显着提高了TFE结构的质量,实现了高产率和可靠性,即使重复弯曲和弯曲。

脱掉面具

Kateeva’s other system offers an improvement over the traditional vacuum thermal evaporation (VTE) technique — usually somewhere in the middle of the production line — that uses shadow masks (thin metal squares with stenciled patterns) to drop red, green, and blue OLED materials onto a substrate.

与传统的TFE处理一样,VTE涉及将基板放置在真空室内,并通过荫罩以红色,绿色和蓝色的精确图案的OLED材料的蒸气。但是当蒸汽喷涂在面罩和室内时,材料被浪费。马格兰说,涂层腔室和掩模也可以导致颗粒污染,因此需要过度清洁维护。

这不一定是制作小型智能手机屏幕的糟糕:“如果它的表面上有100个小型显示器的基板表有五个缺陷,你可能会折腾五个,所有其余的都是完美的,”麦格兰解释说。而较小的影子面具更可靠。

但由于粒子污染或衬底上的缺陷,制造商开始丢失金钱。

Kateeva的系统(如其TFE系统)如其TFE系统封闭在氮气室中,精确定位基板 - 足够大的六个55英寸显示器 - 包含数百个喷嘴的印刷头。这些喷嘴被调整以在确切位置沉积微小的OLED材料液滴,以创建显示器的像素。“在三层上做这一层消除了在更大的尺度上对阴影面具的需求,”麦格兰说。

与它的ExityJet Flex系统一样,Madigan表示,这种用于OLED电视显示器的EightJet产品可以帮助制造商通过传统方法节省超过50%。1月份,Kateeva与Sumitomo是一家领先的OLED材料供应商合作,以进一步优化批量生产系统。

在麻省理工学院革命

Kateeva的想法在2000年代初开始于麻省理工学院。多年来,麦格兰,云维克,施密特,陈和勒布朗公司在一个项目中与惠普(HP)合作,以制作可打印电子产品。

他们开发了各种制造OLED的方法 - 麦格丹自本科年以来一直在学习普林斯顿大学。当时的其他实验室试图使OLED更节能,或丰富多彩或耐用。“但是我们想做一些完全不同的事情,这将彻底改变行业,因为这就是我们应该在一个像麻省理工学院那样的地方做的事情,”麦格兰说。

然而,很快,惠普退出了项目。“这让所有这部新颖的知识产权坐在架子上,这是可能再也不能使用的架子,”云维克斯说。然而,研究人员在2008年推出了Kateva,而不是让这些专利浪费浪费。

几年前,泛导在QD Vision中剪了他的牙齿 - 目前正在开发LED电视显示器的量子点技术 - 并且能够将集团与当地风险资本家联系起来。

另一方面,麦格兰在麻省理工学院斯隆管理学院锐化了他的企业技能。在其他事情之外,企业家精神实验室课程将他推向初创公司和螺栓的初创公司,包括客户收购和与投资者交谈。创新团队帮助他学习市场和设计产品的客户需求。“没有手册,但我从这两个班级中受益了很多,”他说。

在2009年,就在OLED开始获得主流普及,Kateva发射T-JET,一种屈服jet的前身。在该系统中,喷嘴将OLED材料滴到板上,用一定的图案蚀刻。将板加热至100度科尔斯群岛为了干燥墨水,使靠近基板而不触摸它,并加热至300℃以将干燥的图案化蒸气转移到基板上。“这是一个很酷的概念,但喷墨仍然便宜,”麦格兰说。

因此,2012年,Kateva枢转,将齿轮转换为其BeifyJet系统。今天,该系统是一个平台,泛导说,即在将来,可以调整到打印固体照明板,太阳能电池,纳米结构和发光集中器等。“通过半导体打印机Kateeva将能够发展的所有所有这些都能够开发出来”。“OLED显示器只是第一个应用程序。”

图片:由Kateva提供

1条评论在“喷墨印刷系统可以实现大屏幕OLED显示屏的大规模生产”

  1. 令人敬畏的是看到一个能够加快制造业的能力(最终成本)。

发表评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。