Premier écran OLED souple entièrement imprimé en 3D
- asayed1
- Oct 26, 2022
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Dans une nouvelle étude révolutionnaire, des chercheurs de l'université du Minnesota Twin Cities ont utilisé une imprimante personnalisée pour imprimer entièrement en 3D un écran flexible à diodes électroluminescentes organiques (OLED). Cette découverte pourrait déboucher à l'avenir sur des écrans OLED à faible coût qui pourraient être produits à grande échelle à l'aide d'imprimantes 3D par n'importe qui à la maison, au lieu d'être fabriqués par des techniciens dans des installations de microfabrication peu coûteuses. La recherche est publiée dans Science Advances, une revue scientifique à comité de lecture publiée par l'American Association for the Advancement of Science (AAAS).
La technologie d'affichage OLED est basée sur la conversion de l'électricité en lumière à l'aide d'une couche de matériau organique. Les OLED fonctionnent comme des écrans numériques de haute qualité, qui peuvent être rendus flexibles et utilisés à la fois dans des appareils à grande échelle tels que les écrans de télévision et les moniteurs, et dans des appareils électroniques portables tels que les smartphones. Les écrans OLED ont gagné en popularité parce qu'ils sont légers, économes en énergie, minces et flexibles, et offrent un grand angle de vision et un taux de contraste élevé.
"Les écrans OLED sont généralement produits dans de grandes installations de fabrication coûteuses et ultra-propres", a déclaré Michael McAlpine, professeur de la chaire de la famille Kuhrmeyer de l'université du Minnesota au département d'ingénierie mécanique et auteur principal de l'étude. "Nous voulions voir si nous pouvions condenser tout cela et imprimer un écran OLED sur notre imprimante 3D de table, qui a été construite sur mesure et coûte à peu près le même prix qu'une Tesla Model S."
Le groupe avait déjà essayé d'imprimer en 3D des écrans OLED, mais il s'était heurté à l'uniformité des couches émettrices de lumière. D'autres groupes ont partiellement imprimé des écrans mais se sont également appuyés sur le spin-coating ou l'évaporation thermique pour déposer certains composants et créer des dispositifs fonctionnels.
Dans cette nouvelle étude, l'équipe de recherche de l'université du Minnesota a combiné deux modes d'impression différents pour imprimer les six couches de dispositifs qui ont permis de créer un écran à diodes électroluminescentes organiques flexible entièrement imprimé en 3D. Les électrodes, les interconnexions, l'isolation et l'encapsulation 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 affiché mesure environ 1,5 pouce de chaque côté et comporte 64 pixels. Chaque pixel fonctionne et affiche de la lumière.
"Je pensais que j'obtiendrais quelque chose, mais peut-être pas un affichage entièrement fonctionnel", a déclaré Ruitao Su, premier auteur de l'étude et diplômé en 2020 de l'Université du Minnesota en ingénierie mécanique, qui est maintenant chercheur postdoctoral au MIT. "Mais ensuite, il s'avère que tous les pixels fonctionnaient, et je peux afficher le texte que j'ai conçu. Ma première réaction a été de me dire que c'était réel. Je n'ai pas pu dormir, toute la nuit."
Su a déclaré que l'écran imprimé en 3D était également flexible et pouvait être emballé dans un matériau d'encapsulation, ce qui pourrait le rendre utile pour une grande variété d'applications. "Le dispositif a présenté une émission relativement stable sur les 2 000 cycles de flexion, ce qui suggère que les OLED entièrement imprimées en 3D peuvent potentiellement être utilisées pour des applications importantes dans l'électronique douce et les dispositifs portables", a déclaré Su.
Selon les chercheurs, les prochaines étapes consisteront à imprimer en 3D des écrans OLED de plus haute résolution et de meilleure luminosité. "L'aspect positif de notre recherche est que la fabrication est entièrement intégrée, nous ne parlons donc pas d'une vision du ciel dans 20 ans", a déclaré McAlpine. "Il s'agit de quelque chose que nous avons réellement fabriqué en laboratoire, et il n'est pas difficile d'imaginer que vous pourriez transposer cela pour imprimer toutes sortes d'écrans nous-mêmes à la maison ou en déplacement en quelques années seulement, sur une petite imprimante portable."
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