В новом новаторском исследовании исследователи из Университета городов-побратимов Миннесоты использовали специализированный принтер для полной 3D-печати гибкого дисплея на органических светодиодах (OLED). Открытие может привести к созданию недорогих OLED-дисплеев в будущем, которые можно будет широко производить с помощью 3D-принтеров дома, а не техническими специалистами на дорогостоящих предприятиях по микрообработке.

Технология OLED-дисплеев основана на преобразовании электричества в свет с использованием слоя органического материала. OLED функционируют как высококачественные цифровые дисплеи , которые можно сделать гибкими и использовать как в крупных устройствах, таких как телевизионные экраны и мониторы, так и в портативных электронных устройствах, таких как смартфоны. OLED-дисплеи завоевали популярность, потому что они легкие, энергоэффективные, тонкие и гибкие, а также обеспечивают широкий угол обзора и высокий коэффициент контрастности.

«OLED-дисплеи обычно производятся на больших, дорогих, сверхчистых производственных объектах», — сказал Майкл Макалпайн, профессор кафедры машиностроения Университета Миннесоты Курмейер и старший автор исследования. «Мы хотели посмотреть, сможем ли мы в основном сжать все это и напечатать OLED-дисплей на нашем настольном 3D-принтере, который был изготовлен по индивидуальному заказу и стоит примерно столько же, сколько Tesla Model S».

Группа ранее пробовала 3D-печать OLED-дисплеев, но они боролись с однородностью светоизлучающих слоев. Другие группы частично печатали дисплеи, но также полагались на центрифугирование или термическое испарение для нанесения определенных компонентов и создания функциональных устройств.

В этом новом исследовании исследовательская группа Университета Миннесоты объединила два разных режима печати для печати шести слоев устройства, в результате чего получился полностью напечатанный на 3D-принтере гибкий органический светодиодный дисплей. Электроды, межсоединения, изоляция и герметизация были напечатаны методом экструзии, а активные слои были напечатаны методом распыления на том же 3D-принтере при комнатной температуре. Прототип дисплея имел размер около 1,5 дюйма с каждой стороны и 64 пикселя. Каждый пиксель работал и отображал свет.

«Я думал, что получу что-то, но, возможно, не полностью рабочий дисплей», — сказал Руйтао Су, первый автор исследования и доктор технических наук Миннесотского университета 2020 года. выпускник, который сейчас является постдокторантом в Массачусетском технологическом институте. «Но потом оказывается, что все пиксели работают, и я могу отображать текст, который я разработал. Моей первой реакцией было: «Это реально!» Я не мог спать всю ночь».

Су сказал, что дисплей, напечатанный на 3D-принтере, также является гибким и может быть упакован в герметизирующий материал, что может сделать его полезным для самых разных приложений.

«Устройство продемонстрировало относительно стабильное излучение в течение 2000 циклов изгиба, что позволяет предположить, что полностью напечатанные на 3D-принтере OLED потенциально могут использоваться для важных приложений в мягкой электронике и носимых устройствах», — сказал Су.

Исследователи заявили, что следующим шагом будет 3D-печать OLED-дисплеев с более высоким разрешением и повышенной яркостью.

«Хорошая часть нашего исследования заключается в том, что производство полностью встроено, поэтому мы не говорим о 20-летнем будущем с неким видением «журавля в небе», — сказал Макалпайн. «Это то, что мы на самом деле изготовили в лаборатории, и нетрудно представить, что вы могли бы перевести это на печать всех видов дисплеев дома или в дороге всего за несколько лет на небольшом портативном принтере».

Помимо Макалпайна и Су, в исследовательскую группу входили исследователи машиностроения Миннесотского университета Ся Оуян, научный сотрудник с докторской степенью; Пак Сон Хен, который сейчас является старшим научным сотрудником Корейского института промышленных технологий; и Сон Их Ан, который в настоящее время является доцентом кафедры машиностроения в Пусанском национальном университете в Корее.