Trong một nghiên cứu mới mang tính đột phá, các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Minnesota Twin Cities đã sử dụng máy in tùy chỉnh in 3D hoàn toàn một màn hình đi-ốt phát quang hữu cơ linh hoạt (OLED). Khám phá này có thể mang lại các màn hình OLED giá rẻ trong tương lai mà có thể được sản xuất rộng rãi bằng máy in 3D bởi bất kỳ ai, tại bất kỳ đâu, thay vì bởi các kỹ thuật viên trong các cơ sở đúc vi mô đắt tiền. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances gần đây.

Nguyên mẫu màn hình đi-ốt phát quang hữu cơ (OLED) linh hoạt được in 3D hoàn toàn có kích thước khoảng 1,5inch mỗi cạnh và có 64 pixel. Mỗi pixel đều hoạt động và hiển thị ánh sáng. Màn hình in 3D này cũng rất linh hoạt, có thể hữu ích cho nhiều ứng dụng, chẳng hạn như màn hình điện thoại thông minh có thể gập. Nguồn: McAlpine Group, Đại học Minnesota

Công nghệ màn hình OLED hoạt động dựa trên sự chuyển đổi điện năng thành ánh sáng bằng việc sử dụng một lớp vật liệu hữu cơ. OLED có chức năng như màn hình kỹ thuật số chất lượng cao, được chế tạo linh hoạt và được sử dụng trong cả các thiết bị kích thước lớn như màn hình quảng cáo và màn hình tivi cũng như các thiết bị điện tử cầm tay như điện thoại thông minh. Màn hình OLED rất phổ biến vì chúng có khối lượng nhẹ, tiết kiệm điện, mỏng và linh hoạt, đồng thời cung cấp góc nhìn rộng và tỷ lệ tương phản cao.

Giáo sư Michael McAlpine, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Minnesota Kuhrmeyer, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Màn hình OLED thường được sản xuất trong các cơ sở chế tạo lớn, siêu sạch, đắt tiền. Chúng tôi muốn biết xem liệu chúng tôi có thể cô đọng tất cả những điều đó về cơ bản và in một màn hình OLED trên máy in 3D để bàn của chúng tôi, được chế tạo tùy chỉnh và có giá rẻ tương đương với Tesla Model S hay không”.

Trước đây, nhóm nghiên cứu đã thử sử dụng màn hình OLED in 3D, nhưng họ gặp phải khó khăn do không có sự đồng đều của các lớp phát sáng. Mặc dù, các nhóm nghiên cứu khác đã in được một phần màn hình nhưng phải dựa vào lớp phủ spin hoặc bay hơi nhiệt để lắng đọng các thành phần nhất định để tạo ra các thiết bị chức năng.

Trong nghiên cứu mới này, nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Minnesota đã kết hợp hai chế độ in khác nhau để in 6 lớp thiết bị tạo ra màn hình diode phát sáng hữu cơ linh hoạt, hoàn toàn bằng công nghệ in 3D. Các điện cực, mối liên kết, lớp cách nhiệt và lớp bọc đều được in đùn, trong khi các lớp hoạt động được in phun bằng cùng một máy in 3D ở nhiệt độ phòng. Nguyên mẫu màn hình có kích thước khoảng 1,5inch mỗi cạnh và có 64 pixel. Mỗi pixel đều hoạt động và hiển thị ánh sáng.

Ruitao Su, Tiến sĩ kỹ thuật cơ khí tốt nghiệp năm 2020 của Trường Đại học Minnesota, nhà nghiên tại MIT, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết: “Tất cả các pixel đều hoạt động và tôi có thể hiển thị văn bản do mình tạo ra. Màn hình in 3D rất linh hoạt và có thể sử dụng vật liệu để đóng gói, hữu ích với nhiều ứng dụng khác nhau”.

Thiết bị phát xạ ổn định trong 2.000 lần uốn cong màn hình. Điều này cho thấy rằng OLED in 3D hoàn toàn có thể sử dụng được cho những ứng dụng quan trọng trong các thiết bị điện tử dẻo, linh hoạt và thiết bị điện tử mang đeo.

Các nhà nghiên cứu cho biết bước tiếp theo sẽ tạo ra màn hình OLED in 3D có độ phân giải cao hơn với độ sáng nâng cao. “Do quá trình sản xuất đều được xây dựng sẵn, vì vậy có thể tự in tất cả các loại màn hình tại nhà hoặc khi đang di chuyển chỉ trên một máy in di động nhỏ”, McAlpine nói.

Ngoài McAlpine và Su, nhóm nghiên cứu bao gồm nhà nghiên cứu kỹ thuật cơ khí Xia Ouyang, Trường Đại học Minnesota; Sung Hyun Park, Nghiên cứu viên cấp cao tại Viện Công nghệ Công nghiệp Hàn Quốc; Song Ih Ahn, Phó giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Trường Đại học Quốc gia Pusan, Hàn Quốc.

P.T.T (NASATI), theo https://techxplore.com/news/2022-01-ly-3d-printed-flexible-oled.html, 8/1/2022