Em um novo estudo inovador, pesquisadores da University of Minnesota Twin Cities usaram uma impressora personalizada para imprimir totalmente em 3D uma tela de diodo orga¢nico emissor de luz (OLED) flexa­vel. A descoberta pode resultar em telas OLED de baixo custo no futuro, que podem ser amplamente produzidas em impressoras 3D por qualquer pessoa em casa, em vez de por técnicos em caras instalações de microfabricação.

A pesquisa foi publicada na Science Advances .

A tecnologia de display OLED ébaseada na conversão de eletricidade em luz usando uma camada de material orga¢nico. Os OLEDs funcionam como visores digitais de alta qualidade , que podem ser flexa­veis e usados ​​tanto em dispositivos de grande escala, como telas de televisão e monitores, quanto em aparelhos eletra´nicos porta¡teis, como smartphones. Os monitores OLED ganharam popularidade porque são leves, com baixo consumo de energia, finos e flexa­veis e oferecem um amplo a¢ngulo de visão e alta taxa de contraste.

"Os visores OLED são geralmente produzidos em grandes, caras e ultra-limpas instalações de fabricação", disse Michael McAlpine, professor titular da cadeira da Fama­lia Kuhrmeyer da Universidade de Minnesota no Departamento de Engenharia Meca¢nica e autor saªnior do estudo. "Quera­amos ver se podera­amos basicamente condensar tudo isso e imprimir um display OLED em nossa impressora 3D de mesa, que foi construa­da sob medida e custa quase o mesmo que um Tesla Model S."

O grupo já havia tentado a impressão em 3D de telas OLED, mas teve problemas com a uniformidade das camadas emissoras de luz. Outros grupos exibem parcialmente impressos, mas também contam com spin-coating ou evaporação tanãrmica para depositar certos componentes e criar dispositivos funcionais.

Neste novo estudo, a equipe de pesquisa da Universidade de Minnesota combinou dois modos diferentes de impressão para imprimir as seis camadas do dispositivo que resultaram em uma tela de diodo orga¢nico emissor de luz totalmente impressa em 3D e flexa­vel. Os eletrodos, interconexões, isolamento e encapsulamento foram todos impressos por extrusão, enquanto as camadas ativas foram impressas em spray usando a mesma impressora 3D em temperatura ambiente. O prota³tipo da tela tinha cerca de 1,5 polegadas de cada lado e 64 pixels. Cada pixel funcionava e exibia luz.

"Achei que conseguiria algo, mas talvez não um monitor totalmente funcional", disse Ruitao Su, o primeiro autor do estudo e Ph.D. em engenharia meca¢nica da Universidade de Minnesota em 2020. graduado que agora épesquisador de pa³s-doutorado no MIT. “Mas então descobri que todos os pixels estavam funcionando e eu posso exibir o texto que projetei. Minha primeira reação foi 'a‰ real!' Nãoconsegui dormir a noite toda. "

Su disse que a tela impressa em 3D também éflexa­vel e pode ser embalada em um material encapsulante, o que pode torna¡-la útil para uma ampla variedade de aplicações.

"O dispositivo exibiu uma emissão relativamente esta¡vel ao longo de 2.000 ciclos de dobra, sugerindo que os OLEDs impressos totalmente em 3D podem ser usados ​​para aplicações importantes em eletra´nicos macios e dispositivos vesta­veis", disse Su.

Os pesquisadores disseram que os pra³ximos passos são imprimir telas OLED em 3D com resolução mais alta e brilho melhorado.

"A parte boa de nossa pesquisa éque a fabricação étoda construa­da, então não estamos falando de 20 anos com uma visão 'torta no canãu'", disse McAlpine. "Isso éalgo que realmente fabricamos em laboratório e não édifa­cil imaginar que vocêpoderia traduzir isso para imprimir todos os tipos de monitores em casa ou em tra¢nsito em apenas alguns anos, em uma pequena impressora porta¡til."

Além de McAlpine e Su, a equipe de pesquisa incluiu os pesquisadores de engenharia meca¢nica da Universidade de Minnesota, Xia Ouyang, um pesquisador de pa³s-doutorado; Sung Hyun Park, que agora épesquisador saªnior do Instituto Coreano de Tecnologia Industrial; e Song Ih Ahn, que agora éprofessor assistente de engenharia meca¢nica na Universidade Nacional de Pusan, na Coreia.