Разработана технология печати гибких светодиодов при помощи струйного принтера (видео)

Последние несколько лет производители смартфонов работают над созданием складывающихся устройств с гибким экраном. Однако созданные до сих пор экраны назвать гибкими можно только условно – это по-прежнему громоздкие устройства, а эксплуатировать их следует с осторожностью. Создание по настоящему гибких дисплеев может стать реальностью после внедрения новой технологии, разработанной в Инженерной школе Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе.

Специалисты из лаборатории Чуана Ванга, доцента кафедры электротехники и системной инженерии имени Престона М. Грина, создали новые материалы, которые объединили лучшие свойства органических светодиодов (OLED) и LED технологий. Также был разработан новый способ изготовления материала, использующий струйный принтер.

Светодиоды OLED создаются из небольших органических молекул или полимеров. Это гибкий и достаточно недорогой материал. Однако органические светодиоды имеют низкую производительность и малый срок эксплуатации. Между тем неорганические светодиоды, такие как microLED, являются высокоэффективными, сверхъяркими и очень надежными, но при этом они не гибкие и дорогие в производстве.

Разработчик Чуан Ванг отметил, что в его лаборатории создан принципиально новый материал – органическо-неорганическое соединение, интегрировавшее лучшие свойства OLED и microLED технологий. Для этого был использован особый тип кристаллического материала, названный модифицированным металлоорганическим галогенидным перовскитом.

Традиционная технология нанесения жидкого перовскита на подложку использует метод центрифугирования, при котором капля материала растекается по вращающейся поверхности и покрывает его тонким слоем. Новая технология использует для этого струйный принтер, позволяющий наносить перовскит с высокой точностью, с которой принтер печатает отдельные буквы на бумаге. При этом сам процесс сокращается с 5 часов до 25 минут. Также снижается и расход дорогостоящего перовскита (при центрифугировании часть материала разбрызгивается, не прилипая к подложке).

Важным преимуществом использования струйного принтера является возможность печати на различных материалах, таких, например, как резина. По заявлению Ванга, имея такой материал, можно будет создавать смартфоны, растягивающиеся до размеров планшета. Однако для создания таких устройств сами светодиоды должны быть эластичными, что не свойственно перовскиту.

Проблема была решена при помощи «встраивания» кристаллов неорганического перовскита в органическую полимерную матрицу, состоящую из полимерных связующих. В результате получились гибкие растягивающиеся матрицы, названные PeLED.

В ходе длительных экспериментов по созданию первых PeLED специалисты столкнулись с несколькими проблемами, основная из которых заключалась в предотвращении смешивания перовскита с другими материалами. В конце концов ученые нашли оптимальный материал и наилучшую толщину, чтобы сбалансировать производительность и защиту устройства. Результатом исследований стал первый напечатанный на струйном принтере PeLED дисплей. Технология изготовления PeLED экранов уже оформлена патентом.

В будущем светодиоды PeLED можно использовать для освещения помещений, нанося покрытие на стены или создавать гигантские настенные экраны для просмотра видео. Материал на основе PeLED можно использовать при разработке недорогих компактных носимых устройств с гибкими дисплеями.

Источник