Le prototype d’écran flexible à diodes électroluminescentes organiques (OLED) entièrement imprimé en 3D. Chaque pixel fonctionne et affiche de la lumière. (crédits photo : McAlpine Group, University of Minnesota)
Timidement mais sûrement la fabrication additive poursuit son incursion dans le domaine électronique. Cette fois-ci c’est une équipe de chercheurs de l’Université du Minnesota qui est parvenue à imprimer en 3D un prototype d’écran flexible utilisant des diodes électroluminescentes organiques (OLED). Une découverte importante qui pourrait déboucher sur la production d’écrans pliables à un coût beaucoup plus abordable qu’il ne l’est actuellement grâce à l’impression 3D.
Plus que jamais présente dans notre quotidien, l’électronique est une industrie incontournable dans la production des équipements et systèmes numériques. Sur ce segment naissant de la fabrication additive, seule une poignée de sociétés fournissent des équipements dédiés. Son leader actuel s’appelle Nano Dimension, une société israélienne qui a développé une technologie à jet d’encre qui permet l’impression de plusieurs types de pièces comme des prototypes PCB ou des antennes.
Contrairement aux écrans LCD qui reposent sur des semi-conducteurs inorganiques sous la forme de cristaux liquides, les OLED (Organic Light-Emitting Diode) utilisent à la place des diodes électroluminescentes. Malgré certes une baisse de luminosité, cette technologie offre une profondeur de champ inédite et des couleurs plus saturées et éclatantes. Des qualités qui en font technologie particulièrement onéreuse. « Les écrans OLED sont généralement produits dans de grandes installations de fabrication coûteuses et ultra-propres », explique 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 bureau… »
« il n’est pas difficile d’imaginer que vous pourriez traduire cela par l’impression de toutes sortes d’écrans »
Les 6 couches qui composent l’écran OLED imprimé en 3D (crédits : McAlpine Group, University of Minnesota)
Mesurant 3,8 centimètres par 3,8 cm, cet écran OLED de 64 pixels a été réalisé en combinant deux modes d’impression différents pour imprimer les six couches de l’appareil. Tandis que les électrodes, les interconnexions, l’isolation et l’encapsulation ont toutes été imprimées par extrusion, les couches actives ont été imprimées par pulvérisation à l’aide de la même imprimante 3D à température ambiante.
« 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 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. »
Par ailleurs, l’appareil aurait 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 utilisés pour des applications importantes dans l’électronique flexible et les appareils portables. Il présentait également un temps de réponse de pixel très impressionnant de seulement 0,2 milliseconde, similaire aux LED et un plus rapide que les écrans LCD classiques. Plus intéressant encore, lors des tests l’équipe a découvert que leur écran pouvait également être encapsulé dans d’autres matériaux, ce qui lui confère un potentiel électronique portable important.
Aussi coûteuse qu’une Tesla Model S, selon la formule employée par ses développeurs, la machine a été développée sur-mesure, utilisant différentes buses qui peuvent être changées selon la couche à imprimer. Selon Michael McAlpine, professeur titulaire à l’université du Minnesota au département d’ingénierie mécanique, celle-ci pourrait être amenée à se démocratiser plus tôt qu’on ne pourrait le penser : « 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. »
Sur la suite à donner à leurs recherches, les protagonistes ont confié leur intention d’imprimer en 3D des écrans OLED avec une résolution plus élevée et une luminosité améliorée. L’étude peut être consultée dans Science Advances, une revue scientifique à comité de lecture publiée par l’American Association for the Advancement of Science (AAAS).
- Les matériaux haute performance en impression 3D : pourquoi et comment se former ? - 18/09/2024
- Défense : Lockheed Martin optimise son missile hypersonique Mako grâce à la fabrication additive - 16/09/2024
- Plurial Novilia reçoit l’autorisation pour son projet d’immeuble imprimé en 3D en Champagne Ardenne - 13/09/2024
