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Esta semana publicamos una serie de dos artÃculos que destacan la profundidad y la amplitud de la innovación en la industria de las pantallas. Este artÃculo incluye más de 40 imágenes y gráficos individuales que muestran diversas innovaciones en microLED, microOLED, puntos cuánticos, pantallas impresas, fósforos, TFT, IA en pantallas, pantallas reflectantes, nanoimpresión, AR/VR y más. A continuación puedes ver la tabla de contenidos de este artÃculo.
En este artÃculo:
Apostar por la tecnologÃa de visualización adecuada para el futuro
Las imágenes detrás de la pantalla y la IA darán forma al futuro de las videoconferencias
Transferencia directa inducida por láser y soldadura fotónica para pantallas microLED de gran superficie
Impresión basada en cartuchos en la transferencia de microLED
Microensamblaje basado en la xerografÃa y controlado digitalmente para la transferencia de microLED y microchips
Enfoque de cinta en rollo para el escalado de pantallas microLED
Crecimiento epitaxial de LEDs de GaN en sustratos de gran superficie (frente a obleas)
Hacia los microOLED de alto PPI sin máscara y con patrón directo
MicroOLED de alto PPI con patrón directo (mediante máscara)
Impresión en mosaico y transferencia/colocación de mini- y micro-LEDs
Impresión de ultraprecisión en la reparación de pantallas
Creación de pantallas microLED estirables al 130% para el sector sanitario
Establecimiento de puntos de referencia para evaluar la fiabilidad de las pantallas flexibles/rodables
Vidrio ultrafino con un radio de curvatura de <2µm
Todas las innovaciones destacadas en estos artÃculos proceden de empresas que presentan o exponen en nuestro próximo LIVE (evento online) sobre Innovaciones y Tendencias de Mercado en Pantallas. Este evento tendrá lugar dentro de casi dos semanas, del 14 al 16 de julio de 2021.
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Apostar por la tecnologÃa de visualización adecuada para el futuro
Tras la desaparición del plasma, el LCD ha dominado el mercado de los televisores durante más de una década. En su dÃa se pensó que el OLED era el ganador seguro de la próxima generación de tecnologÃas de pantallas grandes. Al fin y al cabo, ofrece un contraste infinito, negros perfectos y colores vibrantes, y sus defensores llevaban tiempo prometiendo que el coste acabarÃa igualando o incluso superando al de la pantalla LCD. Pero los OLED no han cumplido esta última promesa.
Mientras tanto, el coste de las pantallas LCD sigue bajando, mientras que el rendimiento y el tamaño tienden a aumentar: Los Quantum Dots ya están muy extendidos en los televisores LCD de gama alta y ahora se propagan a los modelos de gama media. La mayorÃa de los fabricantes de televisores utilizan retroiluminación MiniLED en sus modelos estrella de 2021. Están surgiendo nuevas tecnologÃas. Los primeros paneles QD-OLED deberÃan estar disponibles a finales de 2021. A largo plazo, los microLED, los nanorod LED y los QLED son alternativas prometedoras para las aplicaciones de televisión.
Pero los OLED no se quedan quietos. Mejores materiales, como el TADF o el azul fosforescente, podrÃan mejorar el rendimiento en términos de brillo y color, y la impresión por inyección de tinta podrÃa ayudar por fin a cumplir la promesa de coste. Esta profusión de nuevas tecnologÃas es apasionante para el consumidor.
Para los fabricantes de pantallas representa tanto una oportunidad como un quebradero de cabeza estratégico: el desarrollo de una tecnologÃa de pantalla avanzada y la puesta en marcha de las fábricas cuestan miles de millones de dólares. ¿Cómo pueden asegurarse de que apuestan por la tecnologÃa adecuada?
En TechBlick, Yole presentará su visión de las tendencias tecnológicas en la industria de las pantallas, especialmente en el segmento de tamaño medio o grande. El siguiente esquema es una instantánea de estas tendencias. En el campo de los OLED, hemos pasado del OLED blanco de emisión inferior al superior. Ahora estamos en transición hacia el QD-OLED.
Para saber más, únase a la próxima conferencia interactiva LIVE(online) de TechBlick sobre Pantallas e Iluminación: Innovaciones y tendencias del mercado (14-16 de julio de 2021) con un pase anual
Las imágenes detrás de la pantalla y la IA marcarán el futuro de las videoconferencias
Hoy en dÃa nos pasamos el dÃa delante de los ordenadores, participando en una videollamada tras otra. A menudo, la cámara no está bien colocada, lo que da una sensación incómoda y poco natural a la conversación. De hecho, una queja común es que la conversación no parece natural y se pierden las pistas del lenguaje corporal. Esto cambiará con el tiempo.
Una tendencia importante es la de tomar imágenes a través de la pantalla (frente a la cámara en el borde superior). Esto dará una visión mucho mejor y natural. El reto, por supuesto, es que la transmisión a través de la pantalla es baja. En el caso de las pantallas LCD, la relación de aspecto abierta es de alrededor del 53%. Además, en el IR, la transmisión es mucho mayor que en el visible. De hecho, muchos proveedores están desarrollando láminas de pantalla que son transparentes a los infrarrojos. Esto permitirá colocar una fuente láser LED y una cámara sensible a los infrarrojos detrás de la pantalla.
Los avances en visión artificial desempeñarán un papel increÃblemente importante en las pantallas. Se están desarrollando redes neutras para ofrecer reconocimientos faciales y, posteriormente, corrección de la mirada, desenfoque, escala y posición para que la conversación sea lo más natural posible.
Se trata de una tendencia muy actual en el campo de las pantallas, tanto en lo que se refiere al desarrollo de algoritmos como a las pantallas de desarrollo que son transparentes a los infrarrojos. Todos los actores del sector están implicados. En TechBlick, escuchará a uno de los principales equipos de investigación en este campo, Microsoft, que desarrolla la vanguardia en este ámbito.
Para saber más, únase a la próxima conferencia interactiva LIVE(online) de TechBlick sobre Pantallas e Iluminación: Innovaciones y tendencias del mercado (14-16 de julio de 2021) con un pase anual.
Transferencia directa inducida por láser y soldadura fotónica para pantallas microLED de gran superficie
Holst está a la vanguardia de la innovación en electrónica impresa, flexible y de gran superficie. A menudo marcan el ritmo y la dirección de la investigación. En este caso, han estado trabajando en muchas tecnologÃas que, reunidas, pueden permitir el montaje rápido de microLED de gran superficie.
La soldadura fotónica R2R sobre sustrato flexible es un método excelente que puede acelerar la soldadura (fijación) de los microLED en el sustrato. Cuando se optimiza, puede tener lugar en la escala de milisegundos (en comparación con los tiempos de reflujo clásico para la soldadura o el curado por calor para los ECA).
El LIFT (Laser Induced Forward Transfer) ofrece una forma de transferir los microLED al sustrato a gran velocidad. En este caso, los pulsos de un láser ultravioleta (excimer) entran por la parte trasera del soporte, que es transparente. La luz láser es absorbida por la fina capa de adhesivo que ha estado sujetando los µLED al soporte temporal y la vaporiza. Esto hace que los µLED se desprendan fÃsicamente y los empuja hacia el panel de visualización final, que se coloca en estrecho contacto. El adhesivo del panel de vidrio final mantiene los µLED en su sitio. Este método permite que los LEDs fabricados en zafiro se transfieran de forma económica sobre grandes superficies a gran velocidad.
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Impresión con cartuchos en la transferencia de microLED
Uno de los principales retos en la fabricación de microLEDs es un proceso de transferencia de alto rendimiento (>>99,999%) y de alto rendimiento. Se han desarrollado muchos enfoques. Algunas técnicas interesantes implican alguna forma de impresión (transferencia de sellos, R2R, etc.). Aquà sólo destaco dos enfoques interesantes.
El primero es de VueReal, que está desarrollando un enfoque basado en cartuchos. El proceso se muestra a continuación. AquÃ, 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. Es probable que esta fuerza sea una combinación de térmica y mecánica.
Los socios de VueReal tienen acceso a herramientas listas para la producción de principio a fin, a un proceso de microLED y cartuchos de alto rendimiento verificado (99,999%), y a una herramienta de microimpresión disponible en el mercado para sustratos de 30x40 cm2 que utiliza la tecnologÃa VueReal.
Para obtener más información, únase a la próxima conferencia interactiva LIVE(online) de TechBlick sobre pantallas e iluminación: Innovaciones y tendencias del mercado (14-16 de julio de 2021) con un pase anual.
Micromontaje con control digital basado en la xerografÃa para la transferencia de microLED y microchips
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.
El demostrador de 2021 es todavÃa de pequeño tamaño (2,5 x 2,5 cm) sobre 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 lÃquido 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 obtener formas arbitrarias y complejas.
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Enfoque de cinta en rollo para escalar las pantallas microLED
Hay muchas innovaciones increÃbles 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. AquÃ, 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 tÃtulos 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.
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Permitir el crecimiento epitaxial de los LED de GaN en sustratos de gran superficie (frente a las obleas)
Hoy en dÃa, la epitaxia se lleva a cabo en obleas rÃgidas monocristalinas para fabricar LED de GaN. Asà se obtienen obleas LED de alta calidad y con pocos defectos, pero en áreas limitadas. ¿Pero qué pasarÃa si los LEDs pudieran cultivarse en sustratos de gran superficie, como el vidrio o las láminas metálicas?
iBeam Materials está desarrollando una nueva tecnologÃa para la epitaxia de LED de gran superficie. Utilizando un sustrato de lámina metálica delgada, iBeam puede fabricar las plantillas de monocristales para los LED en un proceso de rollo a rollo (R2R). La clave del proceso es una capa alineada de cristales por haz de iones que se sitúa entre la lámina metálica y la capa epitaxial de GaN. Esto permite fabricar láminas epitaxiales de GaN en áreas muy grandes y potencialmente a un coste muy bajo, lo que posibilita la integración monolÃtica de dispositivos ópticos y transistores en áreas grandes.
Esta tecnologÃa es muy interesante, aunque todavÃa se encuentra en un nivel de preparación tecnológico bajo. Cuenta con una fracción Ãnfima, casi insignificante, de la experiencia acumulada por la industria de los LED basados en obleas. De hecho, aún no se ha evaluado completamente el QY, la vida útil, la economÃa y otros factores importantes del crecimiento de los LED de GaN en un sustrato de gran superficie. No obstante, se trata de un enfoque prometedor.
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Hacia los microOLEDs de alto PPI sin máscara y con patrón directo
La necesidad de micropantallas brillantes de alto PPP es evidente, sobre todo en las gafas de RA/VR. Las microOLED son una opción tecnológica madura, especialmente cuando se trata de la tecnologÃa OLED blanca más filtro de color.
La siguiente tabla compara varias opciones. El enfoque OLED blanco/filtro de color tiene un alto PPI pero un brillo limitado (los filtros de color desperdician 1/3 de la energÃa). El OLED RGB directo puede tener mayor brillo, pero actualmente el PPI no es tan alto.
Imec está desarrollando una interesante tecnologÃa OLED RGB basada en la fotolitografÃa directa de los OLED. En años anteriores, habÃa demostrado pantallas monocolor. Ahora está trazando una ruta hacia las pantallas RGB de alto PPI.
Como circuito conductor, Imec está utilizando la tecnologÃa BEOL para realizar TFTs IGZO que permitan obtener pÃxeles RGB de 3,6µm, correspondientes a 7055ppi. Paralelamente, está desarrollando una lÃnea de fabricación especial y un flujo de proceso único para desarrollar microOLEDs RGB con patrón de fotolitos. El proceso propuesto se muestra a continuación.
Se trata de un trabajo todavÃa en curso, ya que hay que superar muchos retos, especialmente en lo que respecta a la minimización de la degradación durante el grabado, la exposición al plasma, el intercambio de cámaras, los pasos térmicos y UV, etc. No obstante, Imec mostrará en TechBlick resultados que demuestran que no hay degradación observable en la vida útil de los OLEDs con y sin patrón (T95@1000 nits >200h).
Para obtener más información, únase a la próxima conferencia interactiva LIVE(online) de TechBlick sobre pantallas e iluminación: Innovaciones y tendencias del mercado (14-16 de julio de 2021) con un pase anual.
MicroOLED de alta PPI con patrón directo (mediante máscara)
eMagin es el lÃder tecnológico en microOLED RGB de alto PPI y alto brillo. A lo largo de los años han hecho excelentes progresos. Han pasado de 20k cd/sqm en 2011 a unos 7000 cd/sqm en 2021, con los objetivos a corto y medio plazo (2023) de 10000 cd/sqm y 28000 Cd/sqm, respectivamente. En cuanto a la resolución, han pasado de VGA (640x480) a 2kx2k (2049x2048). Hay que tener en cuenta que 7k Cd/m² era para la resolución RGB WUXGA. Este producto tiene clientes militares y de aviación bien establecidos.
La tecnologÃa se basa en el OLED RGB evaporado a través de una máscara muy fina. La máscara se crea mediante el grabado a través de un sustrato de silicio recubierto de PECVD SiNx. De este modo, los finos patrones RGB se consiguen por medio de un patrón directo y de la evaporación (sin fotolitografÃa).
Se trata de una tecnologÃa relativamente madura con una base de clientes consolidada en el ámbito militar y de la aviación, pero con un margen de mejora importante. En la actualidad, todos los productos tienen su sede en Estados Unidos (véase la sala blanca más abajo).
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Impresión en mosaico y transferencia/colocación de mini y micro-LEDs
La tecnologÃa de chorro de aerosol permite las conexiones entre la parte delantera y la trasera del panel sin necesidad de vÃas de vidrio ni procesos de vacÃo. Aerosol Jet puede imprimir a altas resoluciones, de hasta 10 μm, y con una elevada relación de aspecto, de hasta 5 mm desde el sustrato, independientemente de la topologÃa. Puede imprimir 36.000 y 18.000 interconexiones por hora en los casos de to-edge y full-wrap, respectivamente (ambos de 0,5 mm de longitud).
En TechBlick se verá una demostración de impresión de alta velocidad y alta densidad de conexiones desde la cara frontal de un panel hasta la posterior, junto con ejemplos de reparación de metalizaciones existentes creadas por otros métodos.
La serigrafÃa también puede utilizarse en las pantallas de micro-LED. Puede utilizarse para rellenar las vÃas o para depositar el material de unión para los mini o micro-LEDs, por ejemplo, ECAs o pasta de soldadura. Además, la serigrafÃa puede utilizarse para imprimir las lÃneas de conexión entre los mini o micro-LEDs y el circuito exterior. Por último, la serigrafÃa también puede imprimir los electrodos envolventes. En este caso, el sustrato se girará con precisión mientras se realiza la impresión. Este enfoque también eliminará la necesidad de procesos de vacÃo.
Esta diversidad de aplicaciones significa que la serigrafÃa puede tener su lugar, por ejemplo, en el llenado de vÃas, incluso cuando se utilizan procesos de PVD al vacÃo.
La imagen de abajo es de Applied Materials y muestra que se pueden imprimir electrodos de borde con L/S de 30µm/50µm (el ejemplo real mostrado es con L/S de 40µm/60µm).
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Impresión de ultraprecisión en la reparación de pantallas
La impresión por chorro electrohidrodinámico (EHJ) lleva la resolución de la impresión funcional digital al rango de 0,1-1 µm, como se muestra a continuación. En muchos casos, las impresoras EHJ son de una sola boquilla, lo que limita sus aplicaciones industriales, ya que todo queda restringido. Scrona está desarrollando un sistema con 12 cabezales de impresión.
La imagen de abajo (izquierda) muestra la impresión de parches cuadráticos con el cabezal de impresión de Scrona. Estos parches de material se imprimen con tintas de plata, pero también pueden imprimirse con otras tintas, por ejemplo, tintas de puntos cuánticos. Una aplicación interesante puede ser en la deposición de filtros de conversión de color en microLEDs.
Lo que es importante observar en la imagen siguiente es que se pueden ver 12 regiones idénticas que fueron impresas por 12 boquillas en el cabezal de impresión de Scrona. Las múltiples boquillas reproducen esencialmente la salida y aumentan el rendimiento, sentando las bases de un sistema de ultraprecisión de alto rendimiento en la industria.
XTPL también está desarrollando una impresora digital de ultraprecisión capaz de imprimir rasgos muy finos en superficies planas y no planas utilizando sus máquinas especiales de microdispensación y su sistema de tinta de nanopartÃculas de Ag de alta viscosidad.
También puede haber aplicaciones interesantes en la industria de las pantallas. En la imagen de abajo (derecha, abajo), se puede ver que este cabezal de impresión se aplica para imprimir microbultos basados en nanopartÃculas de Ag. En otro ejemplo (derecha, arriba), el sistema se aplica para reparar defectos abiertos en una pantalla OLED
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Creación de pantallas microLED estirables al 130% para la sanidad
A menudo se ha hablado y se han hecho demostraciones técnicas de pantallas estirables, principalmente centradas en los OLED. Sin embargo, Royole, el primero en lanzar comercialmente una pantalla totalmente flexible en todo el mundo, ha demostrado una pantalla microLED estirable. La ventaja en este caso es que los microLED pueden tener tamaños de apertura más pequeños y no requieren encapsulación como los OLED.
Para conseguir la capacidad de estiramiento, se utiliza el clásico método de interconexión en isla más ondulado. En este caso, una apertura pequeña se traduce en islas rÃgidas más pequeñas, lo que mejora la capacidad de estiramiento.
Aquà se muestra el flujo del proceso de producción. El dispositivo se fabrica en un sustrato flexible colocado sobre un sustrato de vidrio temporal. Los micrLEDs se transfieren y se pegan utilizando métodos de montaje de microLEDs como pick-and-place, impresión, etc. A continuación, todo el circuito se desprende del vidrio temporal y se encapsula con un material elastomérico como la silicona, el TPE o la goma.
Royole demostró una pantalla estirable y transparente de 2,7 pulgadas que contiene LEDs de 90x150µm en un paso de pÃxeles de 0,6 mm (42 PPI), mostrando una capacidad de estiramiento de hasta el 130%.
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Establecimiento de puntos de referencia para evaluar la fiabilidad de las pantallas flexibles/rodantes
El gráfico siguiente muestra la tendencia hacia las pantallas grandes. Al mismo tiempo, también muestra las transiciones en la tecnologÃa de las pantallas de los teléfonos móviles: De LCD a OLED de vidrio, a OLED de plástico y ahora a las pantallas plegables/rodables.
La fiabilidad de estas pantallas plegables/flexibles aún no está tan madura como la de los dispositivos convencionales (rÃgidos). Por ejemplo, como se muestra aquÃ, al incorporar una fina pelÃcula/vidrio de cobertura para los dispositivos curvos y plegables, cobrarán importancia nuevos modos de fallo (pliegue, delaminación, pandeo, arañazos, impacto de baja energÃa, ...). Será necesario definir nuevas pruebas de fiabilidad para evaluar correctamente el rendimiento de estos dispositivos.
En la próxima conferencia de TechBlick, Google expondrá las últimas metodologÃas de ensayo para la evaluación de la durabilidad mecánica, ambiental y superficial de las pantallas plegables
Vidrio ultrafino con un radio de curvatura de <2µm
El vidrio flexible y plegable tiene ya una larga historia de desarrollo. Recuerdo la primera vez que vi la pantalla flexible de Corning cuando aún era estudiante, hace unos 12-13 años. La tecnologÃa ha avanzado mucho desde entonces.
En particular, se han desarrollado diversos enfoques para mejorar la flexión y dificultar la formación y propagación de grietas. Schott es uno de los lÃderes en este campo, con un historial de éxitos en la comercialización de su vidrio flexible como cristal de cobertura en los teléfonos móviles.
En TechBlick, Schott presentará sus últimos avances. Como se muestra a continuación, Schott puede lograr ahora un radio de curvatura de <2 mm.
Parte II:
La profundidad y el aliento de la innovación en la industria de las pantallas
La quÃmica de ZnTeSe: ¿solución para el azul verdadero en QLED?
Carrera por la EQE y la vida útil de las QLED: últimos avances
QD de perovskita verde calificada + pelÃcula de fósforo KSF roja
Materiales TADF OLED imprimibles por PVD y chorro de tinta con alto PLQY
Materiales imprimibles de Ãndice de refracción ultra alto para pantallas AR/MR y OLED
Interfaz visual de IoT: pantallas R2R de bajo coste totalmente impresas
¿Pantallas reflectantes para exteriores que funcionan con energÃa solar para siempre?
[This is automatically translated from English]