Недавнее исследование ученых из Университета Миннесоты рассказывает о том, как они разработали метод 3D печати гибкого дисплея на органических светодиодах (OLED). Команда считает, что однажды этот процесс позволит обычным пользователям создавать недорогую электронику прямо в домашних условиях.

OLED-дисплеи являются основой для отображения в большинстве современных телевизоров и смартфонов, благодаря их легкому весу, эффективному использованию электроэнергии, тонкой и гибкой конструкции, а также широкому углу обзора и высокому коэффициенту контрастности. Однако, как отметил старший автор исследования, профессор Миннесотского университета Майкл Макалпайн, они производятся на дорогостоящих предприятиях:

«OLED-дисплеи обычно производятся на больших, дорогих, сверхчистых производственных объектах. Мы хотели посмотреть, сможем ли мы объединить все это и напечатать OLED-дисплей на нашем настольном 3D-принтере, который был изготовлен по индивидуальному заказу и стоит примерно столько же, сколько Tesla Model S».

В статье, опубликованной в журнале Science Advances, подробно рассказывается о специальном 3D-принтере, состоящем из рамы с прямым приводом AGS1000 от Aerotech, оснащенного дозаторами давления Ultimus V и печатающими соплами от Nordson EFD. Процесс печати начинается с ПЭТ-пленки, смонтированной с помощью электрических соединительных штифтов, обернутых силиконом (PDMS). Серебряные межсоединения были напечатаны чернилами с наночастицами серебра с использованием пневматической системы дозирования Nordson. Затем следует слой проводящего полимера из поли(3,4-этилендиокситиофена) полистиролсульфоната (PEDOT:PSS), составляющий анод.


Процесс осаждения прерывается процедурой распылительной печати, при которой электролюминесцентный полимер MDMO-PPV, необходимый для излучения света, наносится тонким слоем. Для этого распылительный клапан 781Mini от Nordson был интегрирован в тот же принтер, что и пневматическая головка для напыления. Выбор механизма распыления был обусловлен тем фактом, что использование пневматического напыления для этого материала в прошлом оказывалось проблематичным, поскольку этот светоизлучающий слой не достигал достаточной однородности. Авторы отмечают:

«В целом отсутствие однородности в активных слоях вызвало большие различия в излучении света в активных областях в одной и той же партии устройств, что означает необходимость альтернативы экструзионной печати для изготовления крупномасштабных устройств отображения. Поэтому мы использовали метод распылительной печати для нанесения MDMO-PPV, чтобы улучшить однородность активных слоев».

Затем принтер переключается обратно на пневматическую головку и выполняет остальную часть работы. Он включает в себя изоляционный слой на основе силикона, эвтектический галлий-индий (EGaIn) для формирования катода и серебряную пасту, действующую в качестве контактного слоя клемм. После все устройство было заключено в силиконовую форму, напечатанную на 3D-принтере, в результате чего получился гибкий и прозрачный OLED-дисплей, состоящий из 64 пикселей и размером около 1,5 дюйма с каждой стороны.

«Устройство продемонстрировало относительно стабильное излучение в течение 2000 циклов изгиба, что позволяет предположить, что полностью напечатанные на 3D-принтере OLED потенциально могут использоваться для важных приложений в мягкой электронике и носимых устройствах.»

Теперь, когда команда напечатала это простое устройство на 3D-принтере, цель состоит в том, чтобы создать что-то с более высоким разрешением и яркостью. Они также рассмотрят возможность интеграции транзисторов и конденсаторов в производство.