Em um novo estudo inovador, pesquisadores da Universidade de Minnesota Twin Cities usaram uma impressora personalizada para imprimir totalmente em 3D uma tela flexível de diodo orgânico emissor de luz (OLED). A descoberta pode resultar em telas OLED de baixo custo no futuro que podem ser amplamente produzidas usando impressoras 3D por qualquer pessoa em casa, em vez de técnicos em instalações caras de microfabricação.
A tecnologia de exibição OLED é baseada na conversão de eletricidade em luz usando uma camada de material orgânico. Os OLEDs funcionam como displays digitais de alta qualidade, que podem ser flexibilizados e usados em dispositivos de grande escala, como telas de televisão e monitores, bem como eletrônicos portáteis, como smartphones. As telas OLED ganharam popularidade porque são leves, eficientes em termos de energia, finas e flexíveis, e oferecem um amplo ângulo de visão e alta taxa de contraste.
“As telas OLED são geralmente produzidas em instalações de fabricação grandes, caras e ultralimpas”, disse Michael McAlpine, professor da Universidade de Minnesota Kuhrmeyer Family Chair no Departamento de Engenharia Mecânica e autor sênior do estudo. ?Queríamos ver se poderíamos basicamente condensar tudo isso e imprimir uma tela OLED em nossa impressora 3D de mesa, que foi construída sob medida e custa aproximadamente o mesmo que um Tesla Model S?.
O grupo já havia tentado imprimir em telas OLED em 3D, mas teve dificuldades com a uniformidade das camadas emissoras de luz. Outros grupos imprimiram parcialmente displays, mas também contaram 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 emissor de luz orgânica flexível e totalmente impressa em 3D. Os eletrodos, interconexões, isolamento e encapsulamento foram todos impressos por extrusão, enquanto as camadas ativas foram impressas por spray usando a mesma impressora 3D à temperatura ambiente. O protótipo da tela tinha cerca de 1,5 polegadas de cada lado e tinha 64 pixels. Cada pixel funcionou e exibiu luz.
“Achei que conseguiria algo, mas talvez não uma tela 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 todos os pixels estavam funcionando, e eu posso exibir o texto que eu projetei. Minha primeira reação foi ‘É real!’ Não consegui dormir a noite inteira.”
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 dos 2.000 ciclos de flexão, sugerindo que os OLEDs totalmente impressos 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 aprimorado.
“A parte boa de nossa pesquisa é que a fabricação é toda embutida, então não estamos falando de 20 anos com uma visão de ‘torta no céu'”, disse McAlpine. “Isso é algo que realmente fabricamos em laboratório, e não é difícil imaginar que você possa traduzir isso para imprimir todos os tipos de telas em casa ou em movimento em apenas alguns anos, em uma pequena impressora portátil”.
Além de McAlpine e Su, a equipe de pesquisa incluiu pesquisadores de engenharia mecânica da Universidade de Minnesota Xia Ouyang, 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 Pusan National University, na Coréia.
Publicado em 14/01/2022 09h52
Artigo original:
Estudo original: