La tecnología abre la puerta a pantallas electrónicas ubicuas y más fáciles de fabricar
Minneapolis / St.PAUL (01/07/2022)-En un nuevo estudio innovador, investigadores de la Universidad de Minnesota Ciudades Twins utilizaron una impresora personalizada para imprimir completamente 3D un diodo de luz orgánico flexible (OLED).El descubrimiento podría dar lugar a pantallas OLED de bajo costo en el futuro que podrían producirse ampliamente utilizando impresoras 3D por cualquier persona en casa, en lugar de técnicos en costosas instalaciones de microfabricación.
La investigación se publica en Science Advances, una revista científica revisada por pares publicada por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS).
La tecnología de pantalla OLED se basa en la conversión de la electricidad en luz utilizando una capa de material orgánico.OLEDS funcionan como pantallas digitales de alta calidad, que se pueden hacer flexibles y utilizadas tanto en dispositivos a gran escala, como pantallas de televisión y monitores, así como electrónica portátil como teléfonos inteligentes.Las pantallas OLED han ganado popularidad porque son livianas, eficientes en energía, delgadas y flexibles, y ofrecen un amplio ángulo de visión y una alta relación de contraste.
"Las exhibiciones OLED generalmente se producen en grandes, costosas y costosas instalaciones de fabricación ultra limpia", dijo Michael McAlpine, profesor de la Familia de la Universidad de Minnesota Kuhrmeyer en el Departamento de Ingeniería Mecánica y autor principal del estudio.“Queríamos ver si básicamente podíamos condensar todo eso e imprimir una pantalla OLED en nuestra impresora 3D de mesa, que fue construida a medida y cuesta casi lo mismo que un Tesla Model S."
El grupo había probado previamente pantallas OLED de impresión 3D, pero lucharon con la uniformidad de las capas emisoras de luz.Otros grupos se imprimen parcialmente, pero también se basaron en la recubrimiento por espín o la evaporación térmica para depositar ciertos componentes y crear dispositivos funcionales.
En este nuevo estudio, el equipo de investigación de la Universidad de Minnesota combinó dos modos de impresión diferentes para imprimir las seis capas de dispositivo que dieron como resultado una pantalla de diodos de luz orgánica completamente impresa y impresa en 3D..Los electrodos, las interconexiones, el aislamiento y la encapsulación se imprimieron la extrusión, mientras que las capas activas se imprimieron con aerosol utilizando la misma impresora 3D a temperatura ambiente.El prototipo de la pantalla era de aproximadamente 1.5 pulgadas en cada lado y tenía 64 píxeles.Cada píxel funcionaba y mostraba luz.
“I thought I would get something, but maybe not a fully working display," said Ruitao Su, the first author of the study and a 2020 University of Minnesota mechanical engineering Ph.D.Graduado que ahora es investigador postdoctoral en el MIT."Pero luego resulta que todos los píxeles estaban funcionando, y puedo mostrar el texto que diseñé.Mi primera reacción fue "¡es real!" No pude dormir, toda la noche."
SU dijo que la pantalla impresa en 3D también era flexible y podría enviarse en un material encapsulante, lo que podría hacerla útil para una amplia variedad de aplicaciones..
“The device exhibited a relatively stable emission over the 2,000 bending cycles, suggesting that fully 3D printed OLEDs can potentially be used for important applications in soft electronics and wearable devices," Su said.
Los investigadores dijeron que los próximos pasos son para exhibiciones OLED de impresión en 3D que son de mayor resolución con un brillo mejorado.
“The nice part about our research is that the manufacturing is all built in, so we're not talking 20 years out with some ‘pie in the sky’ vision," McAlpine said.“Esto es algo que realmente fabricamos en el laboratorio, y no es difícil imaginar que pueda traducir esto a imprimir todo tipo de pantallas en casa o en la marcha en solo unos años, en una pequeña impresora portátil."
Además de McAlpine y Su, el equipo de investigación incluyó investigadores de ingeniería mecánica de la Universidad de Minnesota Xia Oyang, un investigador postdoctoral;Sung Hyun Park, quien ahora es investigador principal en el Instituto de Tecnología Industrial de Corea;y Song Ih Ahn, quien ahora es profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad Nacional de Pusan en Corea.
La investigación fue financiada principalmente por el Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería de los Institutos Nacionales de Salud (Premio No.1DP2EB020537) con apoyo adicional de la Iniciativa de Boeing Company y Minnesota Discovery, Investigation and Innovation Economy (MNDRive) a través del estado de Minnesota.Las partes de este estudio se realizaron en el Centro Nano de Minnesota, que cuenta con el apoyo de la National Science Foundation a través de la Red Nacional de Infraestructura Coordinada Nano (NNCI).
To read the entire research paper entitled “3D printed flexible organic light-emitting diode displays," visit the Science Advances website.
