I ricercatori sviluppano il primo display OLED flessibile completamente stampato in 3D

 

I ricercatori sviluppano il primo display OLED flessibile completamente stampato in 3D

In un nuovo studio innovativo, i ricercatori della University of Minnesota Twin Cities hanno utilizzato una stampante personalizzata per stampare completamente in 3D un display OLED (diodo organico ad emissione di luce) flessibile. La scoperta potrebbe portare in futuro a display OLED a basso costo che potrebbero essere ampiamente prodotti utilizzando stampanti 3D da chiunque a casa, invece di tecnici in costose strutture di microfabbricazione.


La tecnologia dei display OLED si basa sulla conversione dell'elettricità in luce utilizzando uno strato di materiale organico. Gli OLED funzionano come display digitali di alta qualità, che possono essere resi flessibili e utilizzati sia in dispositivi su larga scala come schermi televisivi e monitor, sia in dispositivi elettronici portatili come gli smartphone. I display OLED hanno guadagnato popolarità perché sono leggeri, efficienti dal punto di vista energetico, sottili e flessibili, e offrono un ampio angolo di visione e un elevato rapporto di contrasto.


"I display OLED sono di solito prodotti in grandi, costosi e ultra puliti impianti di fabbricazione", ha detto Michael McAlpine, un professore della cattedra della famiglia Kuhrmeyer dell'Università del Minnesota nel dipartimento di ingegneria meccanica e l'autore senior dello studio. "Volevamo vedere se potevamo condensare tutto questo e stampare un display OLED sulla nostra stampante 3D da tavolo, che è stata costruita su misura e costa circa quanto una Tesla Model S".


Il gruppo aveva precedentemente provato a stampare in 3D i display OLED, ma hanno lottato con l'uniformità degli strati emettitori di luce. Altri gruppi hanno parzialmente stampato i display, ma si sono anche affidati allo spin-coating o all'evaporazione termica per depositare alcuni componenti e creare dispositivi funzionali.


In questo nuovo studio, il team di ricerca dell'Università del Minnesota ha combinato due diverse modalità di stampa per stampare i sei strati del dispositivo che hanno portato a un display a diodi organici a emissione di luce completamente stampato in 3D e flessibile. Gli elettrodi, le interconnessioni, l'isolamento e l'incapsulamento sono stati tutti stampati per estrusione, mentre gli strati attivi sono stati stampati a spruzzo utilizzando la stessa stampante 3D a temperatura ambiente. Il prototipo del display era di circa 4 centimetri per lato e aveva 64 pixel. Ogni pixel funzionava e mostrava la luce.


"Ho pensato che avrei ottenuto qualcosa, ma forse non un display completamente funzionante", ha detto Ruitao Su, il primo autore dello studio e un dottorando di ingegneria meccanica dell'Università del Minnesota del 2020 che ora è un ricercatore post-dottorato al MIT. "Ma poi si è scoperto che tutti i pixel funzionavano, e posso visualizzare il testo che ho progettato. La mia prima reazione è stata 'È reale! Non sono riuscito a dormire, per tutta la notte".


Su ha detto che il display stampato in 3D era anche flessibile e poteva essere confezionato in un materiale incapsulante, il che potrebbe renderlo utile per una grande varietà di applicazioni.


"Il dispositivo ha esibito un'emissione relativamente stabile nel corso dei 2.000 cicli di piegatura, suggerendo che gli OLED completamente stampati in 3D possono potenzialmente essere utilizzati per importanti applicazioni nell'elettronica morbida e nei dispositivi indossabili", ha detto Su.


I ricercatori hanno detto che i prossimi passi sono quelli di stampare in 3D display OLED che sono a più alta risoluzione con una migliore luminosità.


"La parte bella della nostra ricerca è che la produzione è tutta incorporata, quindi non stiamo parlando di 20 anni con qualche visione 'pie in the sky'", ha detto McAlpine. "Questo è qualcosa che abbiamo effettivamente prodotto in laboratorio, e non è difficile immaginare che si potrebbe tradurre questo per stampare tutti i tipi di display noi stessi a casa o in viaggio entro pochi anni, su una piccola stampante portatile".


Oltre a McAlpine e Su, il team di ricerca comprendeva i ricercatori di ingegneria meccanica dell'Università del Minnesota Xia Ouyang, un ricercatore post-dottorato; Sung Hyun Park, che ora è un ricercatore senior al Korea Institute of Industrial Technology; e Song Ih Ahn, che ora è un assistente professore di ingegneria meccanica alla Pusan National University in Corea.


Informazioni sul giornale: Scienza Advances 

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