Minneapolis/St. Paul (07/01/2022) — In un nuovo studio rivoluzionario, i ricercatori dell’Università del Minnesota Twin Cities hanno utilizzato una stampante 3D personalizzata per stampare un display a fotodiodo organico flessibile (OLED). Questa scoperta potrebbe portare in futuro a display OLED a basso costo che potrebbero essere prodotti in serie utilizzando stampanti 3D da chiunque a casa, piuttosto che da tecnici in costose strutture di microfabbricazione.

La ricerca è stata pubblicata in progresso scientificoÈ una rivista scientifica peer-reviewed pubblicata dall’American Association for the Advancement of Science (AAAS).

La tecnologia dello schermo OLED si basa sulla conversione dell’elettricità in luce utilizzando uno strato di materiali organici. Gli OLED fungono da display digitali di alta qualità, che possono essere resi flessibili e utilizzati sia in dispositivi di grandi dimensioni come schermi e monitor televisivi, sia in dispositivi elettronici portatili come gli smartphone. Gli schermi OLED sono popolari perché sono leggeri, efficienti dal punto di vista energetico, sottili e flessibili e offrono un ampio angolo di visione e un elevato rapporto di contrasto.

“I display OLED sono in genere prodotti in strutture di produzione grandi, costose e molto pulite”, ha affermato Michael McAlpine, professore presso il Dipartimento di ingegneria meccanica dell’Università del Minnesota Kohrmayer e autore senior dello studio. “Volevamo vedere se potevamo sostanzialmente aumentare tutto questo e stampare uno schermo OLED sulla nostra stampante 3D da tavolo, che è costruita su misura e costa circa lo stesso della Tesla Model S.”

Il gruppo aveva precedentemente sperimentato schermi OLED per la stampa 3D, ma aveva problemi a standardizzare gli strati di emissione di luce. Altri gruppi hanno parzialmente stampato display, ma si sono anche affidati allo spin coating o all’evaporazione termica per depositare determinati componenti e creare dispositivi funzionali.

In questo nuovo studio, il team di ricerca dell’Università del Minnesota ha combinato due diverse modalità di stampa per stampare i sei strati del dispositivo che hanno prodotto un display a LED organico completamente stampato in 3D. Tutti gli elettrodi, le connessioni, l’isolamento e l’imballaggio sono stati stampati per estrusione, mentre gli strati attivi sono stati stampati utilizzando la stessa stampante 3D a temperatura ambiente. Il prototipo dello schermo era di circa 1,5 pollici su ciascun lato e aveva 64 pixel. Ogni pixel si accende e visualizza la luce.

“Pensavo di ottenere qualcosa, ma probabilmente non avrò uno schermo completamente funzionante”, ha detto Ruitao Su, il primo autore dello studio e un dottorato di ricerca in ingegneria meccanica dell’Università del Minnesota nel 2020. Laureato e ora ricercatore post-dottorato presso il Massachusetts Institute of Technology. “Ma poi si è scoperto che tutti i pixel funzionavano e potevo visualizzare il testo che avevo progettato. La mia prima reazione è stata “È reale!” Non sono riuscito a dormire tutta la notte. “

Su ha affermato che lo schermo stampato in 3D era anche flessibile e poteva essere confezionato in un materiale laminato, rendendolo utile per una varietà di applicazioni.

“Il dispositivo ha mostrato un’emissione relativamente stabile su 2.000 cicli di piegatura, indicando che gli OLED completamente stampati in 3D possono essere utilizzati per applicazioni critiche nell’elettronica morbida e nei dispositivi indossabili”, ha affermato Su.

I prossimi passi, hanno detto i ricercatori, sono la stampa 3D di schermi OLED a una risoluzione più elevata con una luminosità migliorata.

“La parte bella della nostra ricerca è che la produzione è tutta integrata, quindi non stiamo parlando di 20 anni dopo con una ‘torta nel cielo'”, ha affermato McAlpine. Tutti i tipi di display noi stessi a casa o in viaggio solo pochi anni, su una piccola stampante portatile.”

Oltre a McAlpine e Su, il team di ricerca includeva i ricercatori di ingegneria meccanica dell’Università del Minnesota Xia Ouyang, un ricercatore post-dottorato. Song Hyun Park, ora ricercatore senior presso il Korea Institute of Industrial Technology; e Song A-an, ora assistente professore di ingegneria meccanica alla Pusan ​​​​National University in Corea.

La ricerca è stata principalmente finanziata dal National Institutes of Biomedical Imaging and Bioengineering of the National Institutes of Health (Award No. 1DP2EB020537) con il supporto aggiuntivo di Boeing e dell’iniziativa Minnesota Discovery and Research and InnoVation Economy (MnDRIVE) attraverso lo stato del Minnesota. Parti di questo studio sono state condotte presso il Minnesota Nano Center, che è supportato dalla National Science Foundation attraverso il National Coordinating Infrastructure Network (NNCI).

Per leggere l’articolo completo intitolato “Display a luce organica flessibili stampati in 3D”, visitare progresso scientifico sito web.