Loading

3D-ПЕЧАТЬ OLED-ДИСПЛЕЕВ ДЕЛАЕТ DIY ЭКРАНЫ ВОЗМОЖНЫМИ ПОЧТИ ПОВСЕМЕСТНО

Создано 01.02.2022 00:00
Автор: Екатерина Алексеевна Романова

A University of Minnesota researcher shows the front view of the completed OLED display

Исследователь Университета Миннесоты демонстрирует передний план завершенного OLED-дисплея. Университет Миннесоты

Настольная технология печати вашей собственной электроники смогла бы даже размещать дисплеи на человеческом теле.

Жидкокристаллические дисплеи могут быть оплотом потребительских дисплеев, но когда дело доходит до качества изображения, включая высокую контрастность, более яркие цвета и более широкие углы обзора, преимущество у OLED. Эти органические светодиодные дисплеи получили свое название из-за их способности к самоизлучению, используя органические углеродные соединения и другие ингредиенты для создания цветов. Так как каждый пиксель излучает свой собственный свет, OLED не требуют подсветки. Так что они более энергоэффективны и могут быть изготовлены в виде более тонких и гибких дисплеев.

Конечно же, есть подвох. OLED-дисплеи дороги в производстве, и традиционные техники изготовления требуют специальных настроек. Исследователи искали решения 3D-печати, но даже у них были недостатки, в их числе неоднородность активных (излучающих) слоев дисплея.

Недавнее исследование Университета Миннесоты, Миннеаполис/Сент-Пол, характеризует платформу 3D-печати «одного котла» для гибких OLED-дисплеев, преодолевающую некоторые распространенные проблемы печати и упрощающую производственные процессы. По существу, исследователи объединили в одном девайсе, – индивидуально произведенном настольном 3D-принтере, – все важные этапы производства дисплея: экструзионную печать нижних слоев, распылительную печать активных слоев и структурную реконфигурацию.

Каждый с базовыми навыками 3D-печати может напечатать OLED-дисплеи... в домах, где есть подходящие чернила и дизайн.

Руитао Су, MIT

Был получен шестислойный 1,5-дюймовый гибкий дисплей с экструзионно напечатанными электродами, межсоединениями, изоляцией и герметизацией, а также активными слоями, напечатанными методом распыления на том же 3D-принтере при комнатной температуре. Каждый из 64 пикселей излучал свет. Девайс был гибким, и излучение оставалось стабильным в течение 2 000 циклов изгиба.

«[Наша] печатная платформа состоит из… высокоточного модуля управления движением, модуля дозирования чернил, выдавливающего или распыляющего материалы, системы изображений, способствующей выравниванию слоев девайса, и системы закрепления чернил», — рассказывает Руитао Су, бывший аспирант университета, в котором он работал над проектом. Он сейчас исследователь-постдокторант в группе вычислительного проектирования и производства Массачусетского Технологического Института.

Главный вызов при печати активных или излучающих слоев, как рассказывает Су, в достижении сравнительно однородной морфологии на 3D-принтере. Он объясняет, его команда в Университете Миннесоты решила проблему путем создания гомогенных слоев OLED-дисплеев с контролируемой толщиной. Другой вопрос связан с созданием стабильных при комнатной температуре катод-полимерных соединений. Один из вопросов, по словам Су, они решили, разработав механический компрессионный процесс «имитирующий традиционную обработку металла, но произведенную на 3D-принтерах».

Для Су и его команды одним из соображений при разработке процесса изготовления гибкого, полностью напечатанного на 3D-принтере OLED-дисплея была экономическая эффективность. Традиционные производственные процессы требуют дорогостоящего микрообрабатывающего оборудования, которое должно быть размещено в чистых помещениях, он рассказывает, но «[в нашем прототипе] стоимость… снижена в отношении требуемых оборудований и специализированного персонала».

Кроме своего потенциала в области мягкой электроники и нательных девайсов, эта методология «одного котла» позволяет использовать другие уникальные форм-факторы за пределами типичной двухмерности. «Я воображаю себе прямую печать OLED-дисплеев на атипичных поверхностях, таких как столы, автомобили или даже человеческие тела, для вездесущего отображения информации», — говорит Су.

С таким же успехом такие гибкие дисплеи также могли бы быть упакованы в герметизирующий материал для широкого спектра применений. «Пиксели могут быть конформно напечатаны на изогнутых поверхностях для интеграции с повседневными объектами в эру Потребительского Интернета… OLED пиксели могут тоже быть напечатанными в 3D-матрицах, так что целые напечатанные девайсы функционируют в качестве дисплеев». Разработанная группой технология печати собственных дисплеев могла бы даже в перспективе сделать возможными домашние голограммы, впрочем, он уточняет, необходимы сначала дальнейшие инновации в аппаратном обеспечении.

Hello

Слово "HELLO" было сфотографировано, пока текст прокручивался на 8×8 OLED-дисплее. Университет Миннесоты

Невзирая на то, что их метод был разработан для мелкосерийного, индивидуального производства, как рассказывает Су: «Дело в том, что вам не нужно строить завод по производству полупроводников для своих вожделенных девайсов. Так как каждый с базовыми навыками 3D-печати может пользоваться машиной. OLED-дисплеи гипотетически могут быть напечатаны в домах, где есть подходящие чернила и дизайн».

Работа с гибкими OLED тоже сопряжена с определенными вызовами. «[Им] необходимы пиксели и токопроводящие межсоединения, обеспечивающие хорошую производительность при больших механических деформациях», — объясняет Су. «Вследствие этого мы выбрали материалы, обладающие высокой электропроводностью, такие как чернила на основе серебра для наших электродов. Для инкапсуляции мы использовали обычный прозрачный и гибкий полимер PDMS, чтобы покрыть поверхность девайса».

Много работы ещё предстоит для совершенствования этой технологии, конечно же. Улучшенная эффективность и увеличенная яркость – главные вызовы для 3D-печати полупроводниковых девайсов, как добавляет Су. И это следующий фокус этого исследования.

Источник: spectrum.ieee.org

Комментарии: