Çığır açan yeni bir çalışmada, Minnesota Twin Cities Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, esnek bir organik ışık yayan diyot (OLED) ekranı tamamen 3D olarak yazdırmak için özelleştirilmiş bir yazıcı kullandılar. Keşif, gelecekte pahalı mikrofabrikasyon tesislerinde teknisyenler yerine evdeki herkes tarafından 3D yazıcılar kullanılarak yaygın olarak üretilebilecek düşük maliyetli OLED ekranlarla sonuçlanabilir.
OLED ekran teknolojisi, organik bir malzeme katmanı kullanarak elektriğin ışığa dönüştürülmesine dayanmaktadır. OLED'ler, esnek hale getirilebilen ve hem televizyon ekranları ve monitörler gibi büyük ölçekli cihazlarda hem de akıllı telefonlar gibi el tipi elektronik cihazlarda kullanılabilen yüksek kaliteli dijital ekranlar olarak işlev görür. OLED ekranlar, hafif olmaları, güç açısından verimli olmaları, ince ve esnek olmaları, geniş görüntüleme açısı ve yüksek kontrast oranı sunmaları nedeniyle popülerlik kazanmıştır.
Minnesota Üniversitesi Kuhrmeyer Aile Başkanı Profesör ve çalışmanın kıdemli yazarı Michael McAlpine, "OLED ekranlar genellikle büyük, pahalı, ultra temiz üretim tesislerinde üretilir" dedi. "Temel olarak tüm bunları yoğunlaştırabilir ve masa üstü 3D yazıcımızda özel olarak yapılmış ve bir Tesla Model S ile aynı maliyette bir OLED ekran yazdırabilir miyiz diye görmek istedik."
Grup daha önce 3D baskı OLED ekranları denemişti, ancak ışık yayan katmanların tekdüzeliği ile mücadele ettiler. Diğer gruplar kısmen ekranları bastı, ancak aynı zamanda belirli bileşenleri biriktirmek ve işlevsel cihazlar oluşturmak için döndürme kaplamaya veya termal buharlaştırmaya da güveniyordu.
Bu yeni çalışmada, Minnesota Üniversitesi araştırma ekibi, altı cihaz katmanını basmak için iki farklı baskı modunu birleştirdi ve bu, tamamen 3D baskılı, esnek bir organik ışık yayan diyot ekranıyla sonuçlandı. Elektrotlar, ara bağlantılar, yalıtım ve kapsüllemenin tümü ekstrüzyonla yazdırılırken, aktif katmanlar aynı 3D yazıcı kullanılarak oda sıcaklığında spreyle yazdırıldı. Ekran prototipi her iki tarafta yaklaşık 1,5 inç ve 64 piksele sahipti. Her piksel çalıştı ve ışık gösterdi.
Araştırmanın ilk yazarı ve 2020 Minnesota Üniversitesi makine mühendisliği doktora programından mezun olan Ruitao Su, "Bir şey alacağımı düşündüm, ancak tam olarak çalışan bir ekran olmayabilir" dedi. şimdi MIT'de doktora sonrası araştırmacı olan mezun. "Ama sonra tüm piksellerin çalıştığı ortaya çıktı ve tasarladığım metni görüntüleyebiliyorum. İlk tepkim 'Gerçek!' oldu. Bütün gece uyuyamadım."
Su, 3D baskılı ekranın da esnek olduğunu ve onu çok çeşitli uygulamalar için yararlı hale getirebilecek bir kapsülleyici malzemeyle paketlenebileceğini söyledi.
Su, "Cihaz, 2.000 bükme döngüsü boyunca nispeten kararlı bir emisyon sergiledi, bu da tamamen 3D baskılı OLED'lerin, yumuşak elektronik ve giyilebilir cihazlarda önemli uygulamalar için potansiyel olarak kullanılabileceğini düşündürdü." Dedi.
Araştırmacılar, sonraki adımların, geliştirilmiş parlaklık ile daha yüksek çözünürlüklü OLED ekranları 3D yazdırmak olduğunu söyledi.
McAlpine, "Araştırmamızın güzel yanı, üretimin tamamen yerleşik olması, bu nedenle 20 yıl sonra 'gökyüzündeki pasta' vizyonuyla konuşmuyoruz." Dedi. "Bu aslında bizim laboratuvarda ürettiğimiz bir şey ve bunu birkaç yıl içinde evde veya hareket halindeyken küçük bir taşınabilir yazıcıda her türlü ekranı kendimiz basmaya çevirebileceğinizi hayal etmek zor değil."
Araştırma ekibinde McAlpine ve Su'ya ek olarak, Minnesota Üniversitesi makine mühendisliği araştırmacıları, doktora sonrası araştırmacı Xia Ouyang; Şu anda Kore Endüstriyel Teknoloji Enstitüsü'nde kıdemli araştırmacı olan Sung Hyun Park; ve şu anda Kore'deki Pusan Ulusal Üniversitesi'nde makine mühendisliği bölümünde yardımcı doçent olan Song Ih Ahn.
Video: https://youtu.be/k7KV_lOIp8o
Araştırma öncelikle Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü (Ödül No. 1DP2EB020537) tarafından Boeing Şirketi ve Devlet aracılığıyla Minnesota Keşif, Araştırma ve Yenilik Ekonomisi (MnDRIVE) Girişimi tarafından ek destekle finanse edildi. Minnesota'lı. Bu çalışmanın bazı bölümleri Ulusal Bilim Vakfı tarafından Ulusal Nano Koordineli Altyapı Ağı (NNCI) aracılığıyla desteklenen Minnesota Nano Merkezi'nde gerçekleştirilmiştir.
Minnesota Universitesi. "Tamamen 3D baskılı, esnek OLED ekran: Teknoloji, her yerde ve daha kolay üretilen elektronik ekranların kapısını açıyor." Günlük Bilim. ScienceDaily, 7 Ocak 2022.