La technologie ouvre la porte à des écrans électroniques omniprésents et plus faciles à fabriquer –


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  • Dans une nouvelle étude révolutionnaire, des chercheurs de l’Université du Minnesota Twin Cities ont utilisé une imprimante personnalisée pour imprimer entièrement en 3D un écran flexible à diodes électroluminescentes organiques (OLED). La découverte pourrait entraîner à l’avenir des écrans OLED à faible coût qui pourraient être largement produits à l’aide d’imprimantes 3D par n’importe qui à la maison, plutôt que par des techniciens dans des installations de microfabrication coûteuses.

    La technologie d’affichage OLED est basée sur la conversion de l’électricité en lumière à l’aide d’une couche de matériau organique. Les OLED fonctionnent comme des écrans numériques de haute qualité, qui peuvent être rendus flexibles et utilisés à la fois dans des appareils à grande échelle tels que des écrans de télévision et des moniteurs ainsi que dans des appareils électroniques portables tels que les smartphones. Les écrans OLED ont gagné en popularité car ils sont légers, économes en énergie, minces et flexibles, et offrent un angle de vision large et un rapport de contraste élevé.

    “Les écrans OLED sont généralement produits dans de grandes installations de fabrication coûteuses et ultra-propres”, a déclaré Michael McAlpine, professeur à la chaire de la famille Kuhrmeyer de l’Université du Minnesota au département de génie mécanique et auteur principal de l’étude. “Nous voulions voir si nous pouvions essentiellement condenser tout cela et imprimer un écran OLED sur notre imprimante 3D de table, qui a été construite sur mesure et coûte à peu près le même prix qu’une Tesla Model S.”

    Le groupe avait déjà essayé l’impression 3D d’écrans OLED, mais ils avaient du mal avec l’uniformité des couches électroluminescentes. D’autres groupes ont partiellement imprimé des écrans mais ont également utilisé le revêtement par centrifugation ou l’évaporation thermique pour déposer certains composants et créer des dispositifs fonctionnels.

    Dans cette nouvelle étude, l’équipe de recherche de l’Université du Minnesota a combiné deux modes d’impression différents pour imprimer les six couches de l’appareil, ce qui a abouti à un écran à diodes électroluminescentes organiques flexible entièrement imprimé en 3D. Les électrodes, les interconnexions, l’isolation et l’encapsulation ont toutes été imprimées par extrusion, tandis que les couches actives ont été imprimées par pulvérisation à l’aide de la même imprimante 3D à température ambiante. Le prototype d’écran mesurait environ 1,5 pouces de chaque côté et avait 64 pixels. Chaque pixel fonctionnait et affichait de la lumière.

    “Je pensais que j’obtiendrais quelque chose, mais peut-être pas un écran entièrement fonctionnel”, a déclaré Ruitao Su, le premier auteur de l’étude et titulaire d’un doctorat en génie mécanique de l’Université du Minnesota en 2020. diplômé qui est maintenant chercheur postdoctoral au MIT. « Mais il s’est avéré que tous les pixels fonctionnaient et que je peux afficher le texte que j’ai conçu. Ma première réaction a été : « C’est réel ! » Je n’ai pas pu dormir de toute la nuit.”

    Su a déclaré que l’écran imprimé en 3D était également flexible et pouvait être emballé dans un matériau d’encapsulation, ce qui pourrait le rendre utile pour une grande variété d’applications.

    “L’appareil a présenté une émission relativement stable au cours des 2 000 cycles de flexion, ce qui suggère que les OLED entièrement imprimées en 3D peuvent potentiellement être utilisées pour des applications importantes dans l’électronique douce et les appareils portables”, a déclaré Su.

    Les chercheurs ont déclaré que les prochaines étapes consistaient à imprimer en 3D des écrans OLED avec une résolution plus élevée avec une luminosité améliorée.

    “Ce qui est bien avec nos recherches, c’est que la fabrication est entièrement intégrée, donc nous ne parlons pas de 20 ans avec une vision” tarte dans le ciel “”, a déclaré McAlpine. « C’est quelque chose que nous avons réellement fabriqué en laboratoire, et il n’est pas difficile d’imaginer que vous pourriez traduire cela par l’impression de toutes sortes d’écrans nous-mêmes à la maison ou en déplacement en quelques années seulement, sur une petite imprimante portable. »

    En plus de McAlpine et Su, l’équipe de recherche comprenait des chercheurs en génie mécanique de l’Université du Minnesota, Xia Ouyang, chercheur postdoctoral; Sung Hyun Park, qui est maintenant chercheur principal à l’Institut coréen de technologie industrielle ; et Song Ih Ahn, qui est maintenant professeur adjoint de génie mécanique à l’Université nationale de Pusan ​​en Corée.

    Vidéo: https://youtu.be/k7KV_lOIp8o

    La recherche a été financée principalement par le National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering des National Institutes of Health (prix n° 1DP2EB020537) avec le soutien supplémentaire de la société Boeing et de l’initiative Minnesota Discovery, Research, and InnoVation Economy (MnDRIVE) via l’État du Minnesota. Des parties de cette étude ont été menées au Minnesota Nano Center, qui est soutenu par la National Science Foundation via le National Nano Coordinated Infrastructure Network (NNCI).

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