OLED dẻo sẽ thay thế đèn chiếu sáng tương lai?

Màn hình OLED dẻo cũng có thể sử dụng làm đèn chiếu sáng trong tương lai. Ảnh: kaist.ac.kr

Bạn có thể gắn tấm hợp chất đó vào tường, uốn quanh 1 cái cột hoặc thậm chí tạo một bản mỏng để dính vào cửa sổ. Không như những nguồn sáng khác, bạn không cần đế hay bất cứ phụ kiện thông thường nào cho chúng, nhưng chúng vẫn cần điện để duy trì.

Tấm hợp chất phát sáng được là nhờ sử dụng các đi-ốt phát quang hữu cơ (organic light-emitting diodes), hay OLED. Vẫn còn đó một số vấn đề công nghệ cần phải giải quyết, nhưng đây không còn là một việc viễn tưởng nữa.

OLED hiện đã được sử dụng trong TV và màn hình điện thoại, và nó đang được hậu thuẫn bởi những tên tuổi lớn như Siemens và Philips nhằm phát triển một nguồn sáng mới. Máy in OLED được chế tạo bởi một viện nghiên cứu của General Electric Co. tọa lạc ở phía Bắc New York. Không xa nơi một nhà vật lý của GE tìm ra cách sử dụng vonfram làm dây tóc bóng đèn. Sau gần một thế kỷ, nó vẫn đang được sử dụng.

Việc tạo ra bóng đèn sợi đốt đã hình thành một kiểu mẫu cho việc thắp sáng trong nhà. Do ánh sáng phát ra quá chói và không thể nhìn trực tiếp, người ta phải sử dụng chụp đèn và kính mờ để phản chiếu và khuếch tán bớt.

Với một nguồn sáng lớn và dịu, OLED có thể vượt qua có rào cản đó. Các nhà nhiếp ảnh có thể sử dụng OLED khi chụp ảnh chân dung, vì họ biết rằng, chúng ta trông đẹp nhất dưới ánh sáng dịu. Một tấm đèn OLED lớn cũng có thể sử dụng làm nguồn sáng cho mọi vật dụng thường ngày.

GE hình dung ra việc đặt OLED bên trong một rèm cửa – kéo xuống, bật công tắc và bạn có một nguồn ánh sáng từ cửa sổ, ngay cả khi trời tốt. Bạn còn có thể tạo giấy dán tường OLED, vì vật liệu này rất linh hoạt.

“Chúng tôi có rất nhiều ý tưởng về việc sử dụng nó,” ông Ingo Maurer, nhà thiết kế ánh sáng người Đức, phát biểu.

Ông và công ty của mình đã tạo ra chiếc đèn OLED thương mại đầu tiên, và hiện chỉ bán với số lượng giới hạn là 25 chiếc. Ông dự kiến sẽ giao 2 chiếc đầu tiên vào tháng này, với mức giá chưa được tiết lộ, nhưng có lẽ là khá cao.

Chiếc đèn đắt khách vì sự hiếu kỳ hơn là vì tính ứng dụng của mình, bởi cường độ sáng của nó khá yếu và sẽ bị giảm còn một nửa sau 2000 giờ sử dụng. Các tấm OLED phát sáng chỉ rộng một vài inch, và làm bằng thủy tinh thay cho chất dẻo. Chúng được gắn vào một thân chính, giống lá cây dương xỉ.

Các tấm đèn của Maurer được Osram Opto Semiconductors chế tạo, đây là một công ty con của tập đoàn công nghiệp Siemens AG Đức. (Tập đoàn này là công ty mẹ của Osram Sylvania - đối thủ của GE trong thị trường đèn điện).

Osram Opto tạo ra chúng với một công nghệ đắt tiền, mất thời gian gọi là “ép chân không” - công nghệ chính trong việc phát triển OLED từ trước đến nay. Ưu điểm của phương pháp này là nó có thể được kết hợp với công nghệ sản xuất màn hình LCD để tạo ra các TV OLED màu. Sony Corp. bán một chiếc cỡ 11 inch với giá 2500 USD.

TV OLED đã trở nên rẻ hơn nhiều (và kích cỡ cũng lớn hơn) để có thể sản xuất hàng loạt, và đèn OLED cũng sẽ phải hạ giá. Đây chính là vấn đề của GE trong phương pháp sản xuất của mình: nếu bỏ được công đoạn ép chân không thì quy trình sản xuất sẽ chẳng phức tạp hơn việc in báo là mấy.

“Chúng tôi đang cố gắng giảm bớt công nghệ đến hết mức có thể”, trưởng nhóm nghiên cứu OLED của GE, ông Anil Duggal cho biết.

Ở bước đi tiếp theo, GE dự định sẽ xây dựng một cỗ máy lớn hơn để in các tấm OLED rộng vài feet. Thành phẩm có thể được bày bán vào năm 2010, nhưng ông Duggal công nhận đây là một mục tiêu quá táo bạo.

Do quy mô sản xuất khá nhỏ nên sản phẩm sẽ không dành cho khách hàng tầm trung. Nhưng các đèn OLED dạ quang có thể đặt ở những nơi sang trọng, thích hợp như các sòng bạc hay nhà hàng hạng sang, nơi ánh đèn mỏng và linh hoạt sẽ cho phép tạo ra các hiệu ứng kiến trúc và nghệ thuật ấn tượng.

“Trong vào một vài năm tới, giá thành của OLED có thể sẽ thấp hơn chính vật liệu mà nó được in lên,” phó giám đốc bộ phận thương mại hóa công nghệ của Universal Display Corp., ông Janice Mahon cho biết. Công ty này đang dẫn đầu trong việc nghiên cứu OLED, và đang phát triển một vài hợp chất hữu cơ, hơi giống với thuốc nhuộm quần áo. Nếu được in lên lá kim loại, giá thành của một chiếc đèn OLED sẽ ít hơn 1 USD/foot vuông, Mahon nói.

Chính điều này đã tách OLED ra khỏi các công nghệ được coi là tương lai của việc chiếu sáng khác. Các đèn LED vô cơ, to cỡ cục pin và dùng để trang trí, cũng đang được dùng làm đèn thương mại. Tuổi thọ của loại đèn này rất cao so với bóng đèn thường nên đã bù lại được chi phí sản xuất lớn. Được làm với công nghệ bán dẫn nên một cục đèn LED cho độ sáng tương đương với đèn bình thường có giá hơn 100 USD.

LED và OLED đều có tiềm năng lớn trong việc tiết kiệm năng lượng so với bóng đèn sợi đốt tiêu chuẩn, nhưng so với đèn huỳnh quang thì vẫn kém hơn. Năm nay, Universal Display đã tạo ra đèn OLED có mức sử dụng năng lượng tương đương với đèn huỳnh quang, nhưng việc kết hợp các tính năng với tuổi thọ để sản xuất hàng loạt thì vẫn còn là 1 thách thức lớn.

“Đến năm 2010, loại đèn này vẫn chưa thể cạnh tranh được với đèn huỳnh quang.” Guggal nói.
“Đèn LED với nguồn sáng nhỏ sẽ cùng tồn tại với đèn OLED khuếch tán cỡ lớn,” ông Lawrence Gasman, một chuyên gia phân tích của Nanomarkets LLC, nói. “Chúng sẽ cùng nhau tạo ra một tương lai sáng lạn.”

Ông cho rằng đèn OLED sẽ đạt mức lợi nhuận 5.9 tỷ USD vào năm 2015.

Bob Sagebiel, quản lý kỹ thuật marketing cho nhà cung cấp đèn Arrow Electronics Inc., lại không lạc quan như vậy. “Do đèn OLED khác hẳn với công nghệ đèn điện hiện nay, nó sẽ phải mất một thời gian để được thị trường chấp nhận. Một tấm OLED sẽ không vừa với bất cứ cái nào trong 20 tỷ khe cắm bóng đèn thông thường,” ông viết. Các tòa nhà thương mại có thể sẽ phải mắc lại dây điện để sử dụng được các tấm đèn OLED lớn, do chúng không phù hợp với đế đèn huỳnh quang.

Hơn nữa, để tiếp cận khách hàng bằng sản phẩm mới, GE và Osram sẽ phải vượt qua các nhà sản xuất đèn thông dụng, và “đó là một ngành công nghiệp cực kỳ bảo thủ”, Sagebiel nói.

Về mặt công nghệ, vẫn còn những khó khăn cần tháo gỡ, đặc biệt là trong việc tăng tuổi thọ của đèn OLED, bên cạnh việc tiêu hao ít điện năng hơn. Càng dùng nhiều, chúng càng bị mòn đi do oxi trong không khí có thể thấm qua lớp chất dẻo và gây hủy hoại nhanh chóng.

Nhưng ít nhất thì công nghệ OLED cũng có nhiều thuận lợi hơn công nghệ cũ trong việc chiếm lấy thị trường đèn điện, dù công nghệ cũ cũng sản xuất được các loại đèn mỏng và in được. Đèn phản quang dùng trong đồng hồ Indiglo và đồng hồ ô tô đã được sản xuất hàng thập kỷ, tuy nhiên, trái với những mong đợi đầu tiên, nó chưa bao giờ cạnh tranh được về mặt độ sáng hay tiết kiệm năng lượng.

“Vào những năm 50, mọi người nói về đèn phản quang cũng giống như chúng ta nói về đèn OLED hiện nay”, Duggal nói. “Cũng chỉ xoàng thôi.”