Premier écran OLED entièrement flexible imprimé en 3D
La fabrication réussie d’un appareil entier ouvre la voie à une fabrication à faible coût et à de nouvelles utilisations de la 3DP.
Des chercheurs ont réalisé la première impression 3D d’un écran à diodes électroluminescentes organiques (OLED) complet et flexible, ouvrant la voie à la fabrication d’écrans OLED à faible coût sur des imprimantes commerciales utilisées à la maison.
Une équipe de l’Université du Minnesota Twin Cities a utilisé une imprimante personnalisée pour obtenir son résultat, tandis que les OLED flexibles typiques – ou les écrans numériques de haute qualité utilisés dans les écrans de télévision, les moniteurs et les smartphones – sont généralement «produits dans de grands, coûteux, ultra-propres installations de fabrication », a déclaré Michael McAlpine, professeur au département de génie mécanique de l’université, spécialisé dans les progrès de l’impression 3D.
Les OLED ont gagné en popularité en tant qu’écran de choix pour les fabricants d’électronique et les utilisateurs, car ils sont légers, économes en énergie, fins et flexibles, et offrent un angle de vision large et un rapport de contraste élevé.
L’équipe de McAlpine avait déjà essayé d’imprimer en 3D des écrans OLED, mais n’arrivait pas à obtenir l’uniformité des couches électroluminescentes, a-t-il déclaré. D’autres scientifiques ont également utilisé l’impression comme méthode de fabrication pour les écrans, mais ont dû utiliser le spin-coating ou l’évaporation thermique pour déposer certains composants et créer des dispositifs entièrement fonctionnels.
« Nous voulions voir si nous pouvions condenser tout cela et imprimer un écran OLED sur notre imprimante 3D de table », a déclaré McAlpine à propos des travaux les plus récents du groupe. Cependant, l’imprimante utilisée dans le laboratoire n’était pas l’imprimante moyenne qu’un amateur pourrait avoir à la maison, mais « a été construite sur mesure et coûte à peu près le même prix qu’une Tesla Model S », a-t-il déclaré.
Le prototype d’écran à diode électroluminescente organique (OLED) flexible entièrement imprimé en 3D mesure environ 1,5 pouce de chaque côté et compte 64 pixels. Chaque pixel fonctionne et affiche de la lumière. L’écran imprimé en 3D est également flexible, ce qui pourrait le rendre utile pour une grande variété d’applications, telles que les écrans de smartphone pliables.
Succès surprise
L’équipe a combiné deux méthodes d’impression différentes pour créer les six couches de dispositif nécessaires pour imprimer entièrement une OLED flexible, ont déclaré les chercheurs. Ils ont utilisé l’impression par extrusion pour fabriquer les électrodes, les interconnexions, l’isolation et l’encapsulation qui ont toutes été imprimées par extrusion, tandis que les couches actives ont été imprimées par pulvérisation à l’aide de la même imprimante 3D à température ambiante.
Le prototype d’affichage résultant mesurait environ 1,5 pouce de chaque côté et comprenait 64 pixels qui fonctionnaient tous correctement pour afficher la lumière.
Le succès complet de l’impression a même surpris certains des chercheurs de l’équipe, a déclaré Ruitao Su, titulaire d’un doctorat en génie mécanique de l’Université du Minnesota en 2020. diplômé qui est maintenant chercheur postdoctoral au MIT.
« Je pensais que j’obtiendrais quelque chose, mais peut-être pas un écran entièrement fonctionnel », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse. « Mais ensuite, il s’est avéré que tous les pixels fonctionnaient, et je peux afficher le texte que j’ai conçu. Ma première réaction a été ‘C’est réel !’ »
Caractéristiques et utilisation future
L’écran fabriqué par l’équipe était non seulement flexible, mais pouvait également être emballé dans un matériau d’encapsulation, a déclaré Su. De plus, il « présentait une émission relativement stable » même après plus de 2 000 cycles de flexion », a-t-il déclaré.
Ces caractéristiques le positionnent bien pour une utilisation dans des applications telles que la technologie portable qui nécessite des écrans et des facteurs de forme flexibles pour les futurs appareils comme les smartphones, a-t-il déclaré.
Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Avancées scientifiques. D’autres anciens étudiants du MIT qui sont maintenant à l’Institut coréen de technologie industrielle et à l’Université nationale de Pusan en Corée ont également collaboré au projet.
Les chercheurs ont déclaré que les prochaines étapes consisteraient à augmenter la résolution et à améliorer la luminosité des prochains écrans OLED qu’ils impriment, a déclaré McAlpine.
Et bien que les scientifiques aient utilisé une imprimante personnalisée de qualité laboratoire pour leur travail, il est facile d’imaginer un avenir dans lequel les gens « imprimeront nous-mêmes toutes sortes d’écrans à la maison ou en déplacement d’ici quelques années seulement, sur un petit ordinateur portable ». imprimante », a-t-il déclaré.
