Ontwikkeling van een kostenefficiënte lensmatrixfolie op basis van inkjetprinten ter optimalisatie van de efficiëntie en het stralingspatroon van gepixelde OLED's

Martijn Cramer
De alomtegenwoordige OLED kampt vandaag de dag nog steeds met moeilijkheden, zoals een lage praktische efficiëntie en een uniform stralingspatroon. Een adequate oplossing zijn microlenzen, maar de productie ervan is duur, complex, inflexibel en daardoor ongeschikt voor massaproductie. Deze masterproef ontwikkelde daarom een kostenefficiënte lensmatrixfolie op basis van inkjetprinten.

Inkjet geprinte OLED-lenzen brengen licht in de duisternis

‘Het diepste en zwartste zwart’. U heeft het ongetwijfeld al gehoord of zelfs mogen beleven: de ongeëvenaarde kleuren van de nieuwste OLED-tv’s. De OLED-technologie staat aan de vooravond van haar wereldwijde doorbraak. Niet alleen in de displaytechnologie, maar ook in de verlichtingsindustrie. Dat de OLED de gloeilamp van de 21ste eeuw wordt staat buiten kijf, maar vooraleer het zover is dienen nog een aantal hindernissen genomen te worden waaraan Vlaams onderzoek een belangrijk steentje zal bijdragen.

Wat is een OLED, er zijn toch voldoende alternatieven?

De OLED of organische lichtgevende diode is een halfgeleiderlichtbron gebaseerd op elektroluminescentie: een specifiek polymeer wordt van elektrische stroom voorzien, waardoor licht wordt uitgezonden. Dit is niets nieuws. Eenvoudig gesteld gaat hetzelfde principe schuil achter de alomtegenwoordige led. Het geheim van de OLED zit in het feit dat deze in tegenstelling tot de led geen puntbron, maar een oppervlaktestraler is. Eén OLED kan zo tientallen vierkante centimeters verlichten. Daarnaast laat de dunne, flexibele structuur toe om complexe, artistieke en bovendien lichte en zelfs plooibare armaturen te ontwerpen.

Flexibele OLED's en artistieke OLED-armaturen

Maar veruit het belangrijkste voordeel is de hoge theoretische efficiëntie. De OLED wordt namelijk gekenmerkt door een intern rendement van ca. 100 % of met andere woorden: iedere elektrische ladingsdrager die men toevoegt aan de OLED wordt omgezet in een lichtdeeltje. Onder laboratoriumomstandigheden is men er zo in geslaagd om het lichtrendement van de led te overschrijden, waarmee de OLED zijn grootste concurrent in zijn schaduw verdringt.

Waar kan de OLED nog van dienst zijn?

De voorgenoemde voordelen maken de OLED zeer aantrekkelijk binnen de displaytechnologie, maar er is meer! Maar liefst een kwart van de totale elektriciteitsconsumptie in Europa wordt toegeschreven aan verlichting. Hoewel verlichting een basisbehoefte is, blijft dit toch een aanzienlijk percentage. Het reduceren van dit aandeel is daarom geen onbelangrijke doelstelling in de strijd tegen de opwarming van de aarde. Dit hoge elektriciteitsverbruik valt te wijten aan de minder efficiëntere lichtbronnen, zoals gloei-, halogeen-, en TL-lampen die nog al te vaak worden aangewend. De Europese Commissie berekende dat het overschakelen naar energie-efficiënte verlichting, zoals bijvoorbeeld de OLED, de Europese energieconsumptie jaarlijks met meer dan 40 TWh kan terugdringen. Dit komt overeen met de helft van het jaarlijkse elektriciteitsverbruik in België. Hierdoor kunnen 10 (kern)energiecentrales met een vermogen van 500 MW gesloten worden, waardoor de CO2-emissie met 15 miljoen ton per jaar vermindert.

Geen licht zonder schaduw

De OLED biedt zovele voordelen, waar wacht men dan nog op? Terecht, maar zo simpel is het helaas niet. Deze lichtbron kampt namelijk met een aantal moeilijkheden.

Zo is een standaard OLED, zonder optimalisaties, niet aangewezen voor verlichtingsdoeleinden. Omwille van diverse verliesmechanismen binnenin verlaat slechts 20 % van het gegeneerde licht effectief de OLED. De overige 80 % wordt omgezet in warmte. Eén van de voornaamste verliesmechanismen is totale interne reflectie. Dit fysische verschijnsel wordt in de vezeloptica gunstig toegepast om lichtsignalen over grote afstanden te transporteren. Voor de OLED is dit echter een ware nachtmerrie.

Daarnaast wordt de OLED gekenmerkt door een breed stralingspatroon. Echter bij verlichting wenst men een lokaal gebied, zoals bijvoorbeeld een tafel, sterk te belichten zonder de gebruiker te verblinden. Het uitgestraalde licht dient daarom gebundeld te worden.

Voor beide problemen werden in het verleden reeds diverse oplossingen gevonden, maar de complexiteit en kostprijs maken de meeste ervan onbruikbaar voor productie op grote schaal. Lenzen vormen mogelijk de meest adequate oplossing en genieten daarom wereldwijde belangstelling. Het is overigens een relatief eenvoudige technologie waarmee men vertrouwd is in verscheidene andere elektronische componenten.

Bijdrage van Vlaams onderzoek

Zoals u wellicht al vermoedde, zijn hier zeer kleine lenzen in het micrometer- tot millimeterbereik vereist. Hoewel de werking en implementatie relatief eenvoudig zijn, kampt de lensproductie vandaag de dag met complexiteiten en een hoge kostprijs per oppervlakte-eenheid.

Zo komen de meeste lenzen voort uit een nauwkeurige maar dure matrijs. Een matrijs is echter een inflexibele oplossing. Indien de lenzenrangschikking en –vorm wijzigen, dient telkens een nieuwe matrijs geproduceerd te worden.

InkjetprinterNet zoals in andere sectoren gaan ook hier steeds meer stemmen op voor additieve productietechnieken. In dit geval wordt geen 3D-printer bedoeld, maar een toestel dat ieder van ons dagelijks gebruikt en in huis heeft: de inkjetprinter. De conventionele thuisprinter is gevuld met kleureninkt, maar indien men experimenteert met functionele inkten ontpopt zich een wereld van mogelijkheden. Dit onderzoek had daarom tot doel om het inkjetprinten van lenzen en de mogelijkheden tot massaproductie nader te onderzoeken. Een jaar van uitvoerig onderzoek heeft uiteindelijk geleid tot de ontwikkeling van een nieuwe lensproductietechniek met veel potentieel.

Allereerst worden op een flexibele folie lensreservoirs geprint met een solvent (1, 2). Hierin worden vervolgens vloeibare polymeerdruppeltjes eveneens inkjet geprint (3) om zo het clusteren met naburige lensdruppeltjes te voorkomen. Hierdoor kunnen de microlenzen dichterbij elkaar geplaatst worden dat tot een hogere OLED-efficiëntie leidt. Ten slotte wordt het lenspolymeer uitgehard onder invloed van uv-licht (4).

Schematische weergave van het productieproces

De ontwikkelde lensmatrixfolieDe resultaten tonen aan dat na implementatie van de ontwikkelde lensfolie het rendement van de OLED met 22 % stijgt. Er is hierbij echter nog veel ruimte voor verbetering. Indien de beschreven optimalisatieroutes in de scriptie opgevolgd worden, wordt verwacht om een efficiëntiestijging van meer dan 50 % te behalen dat noodzakelijk is om de concurrentie het hoofd te bieden.

De lensfolie in dit werk kwam uitsluitend tot stand via inkjetprinten. Het ontwikkelde productieproces onderscheidt zich door het beperkt aantal handelingen en productiestappen, zijn eenvoud, lage kosten en enorme flexibiliteit. Door het eenvoudig wijzigen van het printprogramma kan namelijk een volledig nieuwe lenzenrangschikking en –vorm bekomen worden. Daarnaast wordt door het gecontroleerd en druppelsgewijs printen van materiaal efficiënt met grondstoffen opgesprongen.

 

 

Vooruitblik

Het verhaal stopt hier echter niet. Naast het gebruik bij OLED’s tonen de elementen uit dit onderzoek eveneens potentieel binnen andere domeinen van de opto-elektronica en microchemie, zoals in vezeloptica, fotovoltaïsche cellen, biochips, microreactoren en vele anderen.

Dit onderzoek werd uitgevoerd binnen de Functional Materials Engineering (FME) onderzoeksgroep, onder leiding van prof. dr. ir. Wim Deferme, aan het Instituut voor Materiaalonderzoek (IMO-IMOMEC) van de UHasselt.

Bibliografie

[1] Vincent H. Onderzoek en ontwikkeling van een efficiënte OLED-module met een
gebundeld stralingspatroon.
[2] SMTnet. Ultrasonic Coating System to Be Highlighted at SEMICON West. http:
//www.smtnet.com/news/index.cfm?fuseaction=view_news&news_id=13189 ,
2013. Geopend: 10-04-2017.
[3] Eslamian M. A Mathematical Model for the Design and Fabrication of Polymer Solar
Cells by Spray Coating. Drying Technology, 31(4):405–413,2013.
[4] Labcompare. Dimatix Materials Printer DMP-2850 from Dimatix, Inc.
http://www.labcompare.com/25718-Thin-Film-Deposition-Systems/
10553826-Dimatix-Materials-Printer-DMP-2850/, 2017. Geopend: 29-05-2017.
[5] Dimatix Fujifilm. Dimatix Materials Cartridge.
http://www.fujifilmusa.com/products/industrial_inkjet_printheads/
deposition-products/materials-cartridge/index.html, 2017. Geopend:
29-05-2017.
[6] de Gans B., Hoeppener S., Schubert U. Polymer-Relief Microstructures by Inkjet
Etching. Advanced Materials, 18:910–914, 2006.
[7] Karabasheva S., Baluschev S., Graf K. Microstructures on soluble polymer surfaces via
drop deposition of solvent mixtures. Applied Physics Letters, 89:1–3,2006.
[8] UHasselt. About IMO-IMOMEC.
http://www.uhasselt.be/UH/IMO/About-IMO-IMOMEC/Preface.html, 2016.
Geopend: 22-10-2016.
[9] UHasselt. Functional Materials Engineering. http://www.uhasselt.be/UH/IMO/
Visit-the-groups/38170-Functional-Materials-Engineering.html, 2016.
Geopend: 22-10-2016.
[10] European Commission. Frequently asked questions about the regulation on ecodesign
requirements for non-directional householdlamps.
http://europa.eu/rapid/press-release_MEMO-09-113_en.htm, 2017.
Geopend: 05-04-2017.
[11] European Commission. Europes electricity bills could be slashed by the miracle of
"OLED" (FP7 OLED project).
http://ec.europa.eu/research/innovation-union/index_en.cfm?pg=stars2 ,
2015. Geopend: 05-04-2017.
[12] Wikipedia. Gloeilamp. https://nl.wikipedia.org/wiki/Gloeilamp#Rendement,
2017. Geopend: 05-04-2017.
[13] Philippe Muyters. Vlaamse overheid pakt eigen energieverbruik grondig aan.
http://www.philippemuyters.be/nieuws/
vlaamse-overheid-pakt-eigen-energieverbruik-grondig-aan, 2016.
Geopend: 05-04-2017.
[14] Eom S., Wrzesniewski E., Xue J. Close-packed hemispherical microlens arrays for light
extraction enhancement in organic light-emitting devices. Organic Electronics: physics,
materials, applications, 12(3):472–476, 2011.
[15] Gilissen K. Upscaling of Organic Light Emitting Devices: a focus on innovative
materials, versatile printing techniques and state-of-the-art post-treatments. PhD thesis,
UHasselt, 2016.
[16] Mann V., Rastogi V. Dielectric nanoparticles for the enhancement of OLED light
extraction efficiency. Optics Communications, 387:202–207, 2017.
[17] Saxena K., Jain V. K., Mehta D. A review on the light extraction techniques in organic
electroluminescent devices. Optical Materials, 32:221–233, 2009.
[18] Sun Y., Forrest S. Organic light emitting devices with enhanced outcoupling via
microlenses fabricated by imprint lithography. Journal of Applied Physics, 100(7):1–6,
2006.
[19] Shufen C. et al. Recent Developments in Top-Emitting Organic Light-Emitting Diodes.
Advanced Materials, 22:5227–5239, 2010.
[20] Chen S. et al. Recent developments in top-emitting organic light-emitting diodes.
Advanced Materials, 22(46):5227–5239, 2010.
[21] Adamovich V. I., D’Andrade B. W., Weaver M. S., Brown J. J. Recent progress in
phosphorescent white organic light-emitting devices for displays and lighting. Applied
Physics, 5048(90):1–2, 2001.
[22] Hoon Y., Pyo Y., Chul D., Whan T. Enhancement of out-coupling efficiency due to an
organic scattering layer in organic light-emitting devices. Organic Electronics,
22:197–201, 2015.
[23] Qian M. et al. Theoretical model for the external quantum efficiency of organic  light
emitting diodes and its experimental validation. Organic Electronics, 25:200–205, 2015.
[24] Patel N. et al. High-Efficiency Organic Light-Emitting Diodes. IEEE Journal on
Selected Topics in Quantum Electronics, 8(2):346–361, 2002.
[25] Lee J. et al. Cavity effects on light extraction in organic light emitting devices. Applied
Physics Letters, (92):1–3, 2008.
[26] Wikipedia. Surface plasmon polariton.
https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_plasmon_polariton, 2017. Geopend:
05-03-2017.
[27] Wikipedia. Wet van Snellius.
https://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Snellius, 2017. Geopend:
04-03-2017.
[28] Wikipedia. Total internal reflection.
https://en.wikipedia.org/wiki/Total_internal_reflection, 2017. Geopend:
30-05-2017.
[29] Melpignano P. et al. Efficient light extraction and beam shaping from flexible, optically
integrated organic light-emitting diodes. Applied Physics Letters, 153514(88):1–3,
2006.
[30] Oh M., Park J., Jeon H., Go J. Hollow-core polymeric nanoparticles for the
enhancement of OLED outcoupling efficiency. Displays, 37:72–78, 2015.
[31] Wikipedia. Optical microcavity.
https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_microcavity, 2016. Geopend:
06-05-2017.
[32] Schubert E. et al. Highly Efficient Light-Emitting Diodes with Microcavities. Science,
265(5174):943–945, 1994.
[33] Lu M., Sturm J. Optimization of external coupling and light emission in organic
light-emitting devices: modeling and experiment. Journal of Applied Physics,
91(2):595–604, 2002.
[34] Bulovic V. et al. Weak microcavity effects in organic light-emitting devices. Physics,
58:3730–3740, 1998.
[35] Wikipedia. Non-radiative lifetime.
https://en.wikipedia.org/wiki/Non-radiative_lifetime, 2015. Geopend:
06-05-2017.
[36] Wikipedia. Non-radiative recombination.
https://en.wikipedia.org/wiki/Non-radiative_recombination, 2014.
Geopend: 06-05-2017.
[37] Wikipedia. Carrier generation and recombination.
https://en.wikipedia.org/wiki/Carrier_generation_and_recombination ,
2016. Geopend: 06-05-2017.
[38] Chen S., Kwok H. Light extraction from organic light-emitting diodes for lighting
applications by sand-blasting substrates. Optics Express, 18(1):37–42, 2010.
[39] Zhou J. et al. Roughening the white OLED substrates surface through sandblasting
to improve the external quantum efficiency. Organic Electronics, (12):648–653, 2011.
[40] Cheng Y. et al. Enhanced light outcoupling in a thin film by texturing meshed surfaces.
Applied Physics Letters, 90:1–3, 2007.
[41] Gu G. et al. High-external-quantum-efficiency organic light-emitting devices. Optics Letters, 22(6):396–398, 1997.
[42] D’Andrade B., Brown J. Organic light-emitting device luminaire for illumination
applications. Applied Physics Letters, 88(19):1–3, 2006.
[43] Madigan C., Lu M., Sturm J. Improvement of outcoupling efficiency of organic
light-emitting diodes by backside substrate modification. Applied Physics Letters,
76(13):1650–1652, 2000.
[44] Nakamura T. et al. Thin-film waveguiding mode light extraction in organic
electroluminescent device using high refractive index substrate. Journal of Applied
Physics, (97):1–6, 2005.
[45] Tsutsui T. et al. Doubling Coupling-Out Efficiency in OrganicLight-Emitting Devices
Using a Thin Silica Aerogel Layer. Advanced Materials, 13(15):1149–1152, 2001.
[46] Yamasaki T., Sumioka K., Tsutsui T. Organic light-emitting device with an ordered
monolayer of silica microspheres as a scattering medium. Applied Physics Letters,
76:1243–1245, 2000.
[47] Chang C. et al. Four fold power efficiency improvement in organic light-emitting
devices using an embedded nanocomposite scattering layer. Organic Electronics,
13:1073–1080, 2012.
[48] Shiang J. et al. Journal of Applied Physics, 95:2889, 2004.
[49] Tang W., Van Slyke S. Organic electroluminescent diodes. Applied Physics Letters,
51:913, 1987.
[50] Tang W., Van Slyke S. Electroluminescence of doped organic thinfilms. Applied
Physics Letters, 65:3610, 1989.
[51] Liao L., Klubek K., Tang C. High-efficiency tandem organic light-emitting diodes.
Applied Physics Letters, 84:167–169, 2004.
[52] Lin C., Lin H., Wu C. High-efficiency tandem organic light-emitting diodes. Applied
Physics Letters, 87:1–3, 2005.
[53] Jordan R., Rothberg L., Dodabalapur A., Slusher R. Efficiency enhancement of
microcavity organic light emitting diodes. Applied Physics Letters, 69:1997, 1996.
[54] Lu M. et al. High-efficiency top-emitting organic light-emitting devices. Applied
Physics Letters, 81:3921, 2002.
[55] Cho T., Lin C., Wu C. Microcavity two-unit tandem organic light-emitting devices
having a high efficiency. Applied Physics Letters, 88:1–3, 2006.
[56] Peng H. et al. High-efficiency microcavity top-emitting organic light-emitting diodes
using silver anode. Applied Physics Letters, 88:1–3, 2006.
[57] Mehta D., Saxena K. Proceedings of the Ninth Asian Symposium on Information
Display, 6:198, 2006.
[58] Forrest S.et al. Organic Electronics, 4:45, 2006.
[59] Kim J., Ho P., Greenham N., Friend R. Journal of Applied Physics, 88:1073, 2000.
[60] Lu M., Madigan C., Strum J. IEDM, 7:607, 2000.
[61] Nakamura T. et al. Journal of Applied Physics, 96:6016, 2004.
[62] Nakamura T. et al. Optical Review, 13:104, 2006.
[63] Ziebarth J. et al. Advanced Functional Materials, 14:451, 2004.
[64] Neyts K., Nieto A. Journal of the Optical Society, 23:1201, 2006.
[65] Li F., Li X., Zhang J., Yang B. Enhanced light extraction from organic light-emitting
devices by using microcontact printed silica colloidal crystals. Organic Electronics,
8:338–345, 2007.
[66] Bathelt R. et al. Organic Electronics, 8:293, 2007.
[67] Duggal A. et al. Applied Physics Letters, 80:3470, 2002.
[68] Krummacher B. et al. Applied Physics Letters, 88:113506, 2006.
[69] Möller S., Forrest S. Improved light out-coupling in organic light emitting diodes
employing ordered microlens arrays. Journal of Applied Physics, 91(5):3324–3327,
2002.
[70] Peng H. et al. SID 04 Digest, page 158, 2004.
[71] Wei M., SuI. Optics Express, 12:5777, 2004.
[72] Shiga T. et al. Journal of Applied Physics, 93:19, 2003.
[73] Liu X. et al. Journal of Vacuum Science and Technology, 22:764, 2004.
[74] Tischler J. et al. Physics Review Letters, 95:036401, 2005.
[75] Boroditsky M. et al. Applied Physics Letters, 75:1036, 1999.
[76] Grifford D. et al. Applied Physics Letters, 81:4315, 2002.
[77] Bulovic V. et al. Organic Electronics, 8:77, 2007.
[78] Lee Y. et al. Applied Physics Letters, 82:3779, 2003.
[79] Hsu S. et al. Applied Physics Letters, 92:013303, 2008.
[80] Choulis S. et al. Applied Physics Letters, 88:213503, 2006.
[81] Sun Y., Forrest S. Enhanced light out-coupling of organic light-emitting devices using
embedded low-index grids. Nature Photonics, 2:483–487, 2008.
[82] Galeotti F., Mróz W., Scavia G., Botta C. Microlens arrays for light extraction
enhancement in organic light-emitting diodes: A facile approach. Organic Electronics,
14:212–218, 2013.
[83] Zhang P. et al. Microlens fabrication using an etched glass master. Microsystem
Technologies, 13:339–342, 2007.
[84] Ehrfeld W. et al. LIGA process: sensor construction techniques via X-ray lithography.
Proceedings of the IEEE Technical Digest: Solid-State Sensor and Actuator Workshop,
pages 1–4, 1988.
[85] Liu K. et al. Fabrication of various dimensions of high fill-factor micro-lensarrays for
OLED package. Sensors and Actuators A:Physical, 159:126–134, 2010.
[86] Cheng C., Chang C., Yeh J. Variable focus dielectric liquid droplet lens. Optics
Express, 14:4101–4106, 2006.
[87] Ren H., Yi-Hsin L., Shin-Tson W. Flat polymeric microlens array. Optics
Communications, 261:296–299, 2006.
[88] Nose T., Sato S. A liquid crystal microlens obtained with an uniform electric field.
Liq. Cryst., 5:1425–1433, 1989.
[89] Ren H., Fan Y., Gauza S., Wu S. Tunable-focus flat liquid crystal spherical lens.
Applied Physics Letters, 84:4789–4791, 2004.
[90] Wang B. et al. Liquid crystal lens with spherical electrode. Applied Physics,
41:1232–1233, 2002.
[91] Patel J., Rastani K. Electrically controlled polarization-independent liquid-crystal
Fresnel lensarrays. Optics Letters, 16:532–534, 1991.
[92] Nabeel A., De Jule M. Three-terminal adaptivenematic liquid-crystal lensdevice.
Optics Letters, 19:1013–1015, 1994.
[93] Naumov A., Love G., Loktev M., Vladimirov F. Control optimization of spherical
modal liquid crystal lenses. Optics Express, 4:344–352, 1999.
[94] Commander L., Day S., Selviah D. Variable focal microlenses. Optics
Communications, 177:157–170, 2000.
[95] Kyu T., Nwabunma D. Simulations of Microlens Arrays Formed by
Pattern-Photopolymerization-Induced Phase Separation of Liquid Crystal/Monomer
Mixtures. Macromolecules, 34:9168–9172, 2001.
[96] Masuda S. et al. Dependence of optical properties on the device and materials
parameters in liquid crystal microlenses. Journal of Applied Physics, 35:4668, 1996.
[97] Ren H., FanY., Lin H., Wu S. Tunable-focus microlens arrays using nanosized
polymer-dispersed liquid crystal droplets. Optics Communications, 247:101–106, 2005.
[98] Sung-II C., Yoon J. Shape-controlled, high fill-factor microlens arrays fabricated by a
3D diffuser lithography and plastic replication method. Optical Society of America,
12:6366–6371, 2004.
[99] Nam H., Jung D., Yi G., Choi H. Close-Packed Hemispherical Microlens Array from
Two-Dimensional Ordered Polymeric Microspheres. Langmuir, 22:7358–7363, 2006.
[100] Hutley M. Optical techniques for the generation of microlens arrays. Journal of Modern
Optics, 37:253–265, 1990.
[101] Chien C. et al. A study of the geome-try of microball lensarrays using the novel
batch-fabrication technique. Sensors and Actuators A: Physical, 1:55–63, 2005.
[102] Chung C., Hong Y. Fabrication and analysis of the reflowed microlens arrays using JSR
THB-130N photoresist with different heat treatments. Microsystem Technologies,
13:523–530, 2007.
[103] Lu Y., Yin Y., Xia Y. A self-assembly approach to the fabrication of patterned,
two-dimensional arrays of microlenses of organic polymers. Advanced Materials,
13:34–37, 2001.
[104] Yang H. High fill-factor microlens array mold insert fabrication using a thermal reflow
process. Journal of Micromechanics and Microengineering, 14:1197–1204, 2004.
[105] Oder T., Shakya J., Lin Y., Jiang H. Nitride microlens arrays for blue and ultraviolet
wavelength applications. Applied Pysics Letters, 82:3692–3694, 2003.
[106] Ho J. et al. A novel method for fabrication of self-aligned double microlens arrays.
Sensors and Actuators A, 135:465–471, 2007.
[107] Lee Y., Wu C. Excimer laser micromachining of aspheric microlenses with precise
surface profile control and optimal focusing capability. Optics and Lasers in
Engineering, 45:116–125, 2007.
[108] Kopitkovas G. et al. Fabrication of beam homogenizers in quartz by laser
micromachining. Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry,
166:135–140, 2004.
[109] Smuk A., Lawandy N .Direct laser fabrication of dense microlens arrays in
semiconductor-doped glass. Journal of Applied Physics, 87:4026–4030, 2000.
[110] Däschner W. et al. General aspheric refractive micro-optics fabricated by optical
lithography using a high energy beam sensitive glass gray-level mask. Journal of
Vacuum Science and Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures,
14:3730–3733, 1996.
[111] Chang C., Yang S., Chu M. Rapid fabrication of ultraviolet-cured polymer microlens
arrays by soft roller stamping process. Microelectronic Engineering, 84:355–361, 2007.
[112] Moon S., Lee N., Kang S. Fabrication of a microlens array using micro-compression
molding with an electroformed mold insert. Journal of Micromechanics and
Microengineering, 13:98–103, 2002.
[113] Huang W., Ko C., Chen F. Organic selective-area patterning method for microlens array
fabrication. Microelectronic Engineering, 83:1333–1335, 2006.
[114] Tsou C., Lin C .A New Method for Microlens Fabrication by a Heating Encapsulated
Air Process. IEEE Photonics Technology Letters, 18:2490–2492, 2006.
[115] Lu J., Huang W., Chen F. Self-positioning microlens arrays prepared using ink-jet
printing. Optical Engineering, 48:1–3, 2009.
[116] Dutta R., van Kan J., Bettiol A., Watt F. Polymer microlens replication by nanoimprint
lithography using proton beam fabricated Ni stamp. Nuclear Instruments and Methods
in Physics Research Section B, 260:464–467, 2007.
[117] Danzebrink R., Aegerter M. Deposition of optical microlens arrays by ink-jet processes.
Thin Solid Films, 392:223–225, 2001.
[118] Biehl S., Danzebrink P., Oliveira P., Aegerter M. Refractive Microlens Fabrication by
Ink-Jet Process. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 13:177–182, 1998.
[119] Wikipedia. Photolithography.
https://en.wikipedia.org/wiki/Photolithography, 2017. Geopend:
13-05-2017.
[120] Chen F., Lu J., Huang W. Using Ink-Jet Printing and Coffee Ring Effect to Fabricate
Refractive Microlens Arrays. IEEE Photonics Technology Letters, 21(10):648–650,
2009.
[121] Warnecke H., Mult H. Inleiding in de productietechniek.
[122] Bose S. et al. Process Optimization of Ultrasonic Spray Coating of Polymer Films.
Langmuir, 29:6911–6919, 2013.
[123] JASCO Romania S.R.L. Ultrasonic Atomization. http:
//www.jasco.ro/?download_file_id=4738&file=Atomizing-writeup.pdf .
Geopend: 09-04-2017.
[124] Sono-Tek Corporation. About Us. http://www.sono-tek.com/about-us/, 2017.
Geopend: 08-04-2017.
[125] IMO-IMOMEC. Spraycoater protocol IMO-IPC.
[126] Sono-Tek. Ultrasonic Glass Coating Equipment.
http://www.sono-tek.com/ultrasonic-glass-coating-equipment/, 2017.
Geopend: 31-05-2017.
[127] Graco Inc. Atomization. http://www.elliottequipment.com/MediaLibraries/
ElliottEquipment/PDFs/Ask%20Elliott/ATOMIZ_1.PDF, 1995.Geopend:
08-04-2017.
[128] University of Louisville. Spin Coating Theory.
https://louisville.edu/micronano/files/documents/
standard-operating-procedures/SpinCoatingInfo.pdf/view, 2013. Geopend:
31-05-2017.
[129] Laboratory of Laser induced Photochemistry. Facilities.
http://llp.inflpr.ro/FACILITIES, -. Geopend: 29-05-2017.
[130] Madhusudan S. et al. Inkjet printing-Process and Its Applications. Advanced
Materials, 22:673–685, 2010.
[131] Martin G., Hoath S., Hutchings I. Inkjet printing - the physics of manipulating liquid
jets and drops. Journal of Physics: Conference Series, 105:1–14, 2008.
[132] Wikipedia. Inkjet printing.
https://en.wikipedia.org/wiki/Inkjet_printing#Thermal_DOD, 2017.
Geopend: 31-05-2017.
[133] Dimatix Fujifilm. Materials Printer and Cartridge DMP-2800 Series Printer and
DMC-11600 Series Cartridge:FAQ. https://www.fujifilmusa.com/shared/bin/
FAQs_DMP-2800_Series_Printer_DMC-11600+Series+Cartridge.pdf, 2008.
Geopend: 25-05-2017.
[134] Yang J. Light out-coupling enhancement of organic light-emitting devices with
microlens array. Applied Physics Letters, 97(22):1–3, 2010.
[135] Kim et al. Directly fabricated multi-scale microlens arrays on a hydrophobic flat surface
by a simple inkjet printing technique. Journal of Materials Chemistry,
22(7):3053–3058, 2012.
[136] Bonaccurso et al. Fabrication of microvessel sand microlenses from polymers by
solvent droplets. Applied Physics Letters, 86:1–3, 2005.
[137] Cramer J. Ontwerp en depositie van een gepixelde OLED op flexibele substraten aan de
hand van ultrasoon spraycoaten.
[138] Klingels B., Bollen H. Innovatieve 2D-coating technieken als tool voor de
ruwheidsreductie van 3D-geprinte substraten.
[139] Saurei L., Peseux J., Laune F., Berge B.. Tunable liquid lens based on
electrowetting technology: Principle, properties and applications.
[140] Park Y., Seo S., Gruenberg P. ,Lee J. Self-Centering Effect of a Thickness-Gradient
Dielectric of an Electrowetting Liquid Lens. IEEE Photonics Technology Letters,
25(6):623–625, 2013.
[141] Krogmann F., Mönch W., Zappe H. Electrowetting for Tunable Microoptics. Journal of
Microelectromechanical Systems, 17:1501–1512, 2008.
[142] Berge B. Liquid lens technology: Principle of electrowetting based lenses and
applications to imaging. Proc. 18th IEEE Int. Conf. MEMS, pages 227–230, 2005.
[143] Liu H., Dharmatilleke S., Maurya D., Tay A. Dielectric materials for
electrowetting-on-dielectric actuation. Microsystem Technology, 16:449–460, 2010.
[144] Chang C., Sze S. ULSI technology. McGrawHillCo.Inc., 1996.

[145] Thomas R. et al. Wettability of polished silicon oxide surfaces. Journal of The Electrochemical Society, 143:643–648, 1996.

[146] Imanaka Y., Shioga T., Baniecki J. Decoupling capacitor with low inductance for high-frequency digital applications. Fujitsu Scientific and Technical Journal, 38:22–30, 2002.

[147] Chae J. et al. Optimum thickness of hydrophobic layer for operating voltage reduction in EWOD systems. Sensors and Actuators, Physical, 215:8–16, 2014.

[148] Poly(methylmethacrylate)(PPMA). [149] Liu H. et al. Dielectric materials for electrowetting on dielectric actuation. Microsystem Technologies, 16(3):449–460, 2010.

[150] Chou M. et al. A novel method to fabricate gapless hexagonal microlens array. Sensors and Actuators, Physical, 118:298–306, 2005.

[151] Pan C., Su C. Fabrication of high fill factor optical film using two-layer photoresists. Journal of Modern Optics, 55:33–42, 2008.

[152] Pan C., Su C. Fabrication of gapless triangular microlens array. Sensors and Actuators, Physical, 134:631–640,2007.

[153] Choonee K., Syms R., Ahmad M., Zou H. Post processing of microstructures by PDMS spray deposition. Sensors and Actuators, Physical, 155:253–262, 2009.

[154] Norland Optical Adhesive. Norland Optical Adhesive 74. https://www.norlandprod.com/adhesives/noa%2074.html, 2017.Geopend: 25-05-2017.

[155] Seo S., Park Y., Lee J. Lateral positioning of tunable liquid microlens with four coplanar electrodes. International Conference on Optical MEMS and Nano photonics, 27–28, 2014.

[156] Im M. et al. Electrowetting on a polymer microlens array. Langmuir, 26(14):12443–12447, 2010.

[157] Im M. et al. Adhesion Force Change by Electrowetting on a Polymer Microlens Array. Journal of Adhesion Science and Technology, 26:2079–2086, 2012.

[158] An J. et al. Spherically Encapsulated Variable Liquid Lens on Coplanar Electrodes. IEEE Photonics Technology Letters, 23(22):1703–1705, 2011.

[159] Grimaldi I. et al. Microstructuring of Polymer Films by Inkjet Etching. Journal of Applied Polymer Science, 122:3637–3643, 2011.

[160] Hielscher. Ultrasonic Cavitation in Liquids. https://www.hielscher.com/ultrasonic-cavitation-in-liquids-2.htm, 2017. Geopend: 26-05-2017.

[161] Linzas M. ,Slegers S. Het reduceren van de oppervlakteruwheid van additive manufacturing producten met behulp van ultrasoon spraycoaten.

[162] Bornside D., Macosko C., Scriven L. Spin Coating of a PMMA/Chlorobenzene Solution. Journal of The Electrochemical Society, 138:317–320, 1991.

[163] Evonik Industries. Plexiglas and Europlex Films Always On Top. https://www.plexiglas-shop.com/pdfs/en/112-4-PLEXIGLAS-and-EUROPLEX-Fil…, 2011. Geopend: 27-05-2017.

[164] Bao B. et al. Fabrication of Patterned Concave Microstructures by Inkjet Imprinting. Advanced Functional Materials, 25:3286–3294, 2015.

[165] Dimatix Fujifilm. Dimatix Materials Printer DMP-2800 Series: User Manual. http://opsola.com/uploads/tx_opsolacore/L68P0_Fujifilm%20Dimatix_ DMP-2800%20User%20Manual%20v1.3.pdf,2006. Geopend: 28-05-2017.

[166] Seemann R. et al. Wetting morphologies at microstructured surfaces. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102(6):1848¸S1852, 2004.

[167] Wikipedia. Microlens. https://en.wikipedia.org/wiki/Microlens, 2017. Geopend: 30-05-2017.

[168] Downing T. et al. Biophysical regulation of epigenetic state and cell reprogramming. Nature Materials, 12:1154–1162, 2013.

[169] Kraus T. et al. Nanoparticle printing with single-particle resolution. Nature Nanotechnology, 2:570–576, 2007.

Universiteit of Hogeschool
Industriële Ingenieurswetenschappen Elektromechanica
Publicatiejaar
2017
Promotor(en)
prof. dr. ir. Wim Deferme
Kernwoorden