Tecnologia Científica

Os pesquisadores desenvolvem o primeiro display OLED flexível, totalmente impresso em 3D
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.
Por Universidade de Minnesota - 08/01/2022


O protótipo de tela de diodo orgânico emissor de luz (OLED) flexível totalmente impresso em 3D tem cerca de 1,5 polegadas de cada lado e 64 pixels. Cada pixel funciona e exibe luz. A tela impressa em 3D também é flexível, o que pode torná-la útil para uma ampla variedade de aplicações, como telas dobráveis ​​de smartphones. Crédito: McAlpine Group, University of Minnesota

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 orgânico emissor de luz (OLED) flexível. 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 é baseada na conversão de eletricidade em luz usando uma camada de material orgânico. Os OLEDs funcionam como visores digitais de alta qualidade , que podem ser flexíveis e usados ​​tanto em dispositivos de grande escala, como telas de televisão e monitores, quanto em aparelhos eletrônicos portáteis, como smartphones. Os monitores OLED ganharam popularidade porque são leves, com baixo consumo de energia, finos e flexíveis e oferecem um amplo ângulo 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 Família Kuhrmeyer da Universidade de Minnesota no Departamento de Engenharia Mecânica e autor sênior do estudo. "Queríamos ver se poderíamos basicamente condensar tudo isso e imprimir um display OLED em nossa impressora 3D de mesa, que foi construída 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 térmica 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 orgânico emissor de luz totalmente impressa em 3D e flexível. 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 protótipo 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 mecânica da Universidade de Minnesota em 2020. graduado que agora é pesquisador de pós-doutorado no MIT. “Mas então descobri que todos os pixels estavam funcionando e eu posso exibir o texto que projetei. Minha primeira reação foi 'É real!' Não consegui dormir a noite toda. "
 
Su disse que a tela impressa em 3D também é flexível e pode ser embalada em um material encapsulante, o que pode torná-la útil para uma ampla variedade de aplicações.

"O dispositivo exibiu uma emissão relativamente estável ao longo de 2.000 ciclos de dobra, sugerindo que os OLEDs impressos totalmente em 3D podem ser usados ​​para aplicações importantes em eletrônicos macios e dispositivos vestíveis", disse Su.

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

"A parte boa de nossa pesquisa é que a fabricação é toda construída, então não estamos falando de 20 anos com uma visão 'torta no céu'", disse McAlpine. "Isso é algo que realmente fabricamos em laboratório e não é difícil imaginar que você poderia traduzir isso para imprimir todos os tipos de monitores em casa ou em trânsito em apenas alguns anos, em uma pequena impressora portátil."

Além de McAlpine e Su, a equipe de pesquisa incluiu os pesquisadores de engenharia mecânica da Universidade de Minnesota, Xia Ouyang, um pesquisador de pós-doutorado; Sung Hyun Park, que agora é pesquisador sênior do Instituto Coreano de Tecnologia Industrial; e Song Ih Ahn, que agora é professor assistente de engenharia mecânica na Universidade Nacional de Pusan, na Coreia.

 

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