フレキシブルな有機 EL ディスプレイを 3D プリントで初めて作製 (Researchers develop first fully 3D-printed, flexible OLED display)

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2022-01-07 アメリカ合衆国・ミネソタ大学

・ ミネソタ大学、韓国産業技術研究所(KITECH)および釜山大学校が、全構成部品を 3D プリントで作製したフレキシブルな有機 EL(OLED)ディスプレイを開発。
・ 専門家が必要な高コストで大規模な微細加工設備を使用する代わりに、誰もが自宅でポータブルな 3D プリンティングを使って低コストの OLED ディスプレイを作製できるようになる可能性を提示。
・ OLED ディスプレイは、広い視覚野と高コントラスト比を提供し、その軽量性、エネルギー効率や薄さ、フレキシビリティにより注目され、テレビスクリーンやモニター等の大型デバイス、スマートフォン等のポータブルな電子機器でのフレキシブルな高品質デジタルディスプレイとして利用されている。
・ 3D プリンティングによる OLED ディスプレイ作製の過去の研究では、電気を光に変換する有機材料層の均一性が課題であった。また、部分的なプリンティングを試みた例もあるが、特定の構成要素の積層と機能的なデバイスの製造にはスピンコーティングや熱蒸着による手法が必要。
・ 本研究では、同一のプリンターで 2 種類のプリンティング方法を組合せ、室温下で電極、インターコネクト、絶縁体、封止の各層を押出式プリンティングで、また活性層をスプレープリントで作製。全デバイス 6 層の 3D プリンティングから構成される、フレキシブルな OLED ディスプレイの製造を実証した。
・ 約 1.5 インチ(約 3.8cm)四方のプロトタイプディスプレイでは、64 個の全ピクセルが作動してテキストを表示。2,000 回超の折り曲げサイクル後も比較的安定した発光を確認。フレキシブルで封止材料に格納できるため、多様なアプリケーションが可能となる。次にはより高い解像度と輝度の達成を目指す。
・ 本研究には、米国立衛生研究所(NIH)の国立生体医学画像・生体工学研究所(NIBIB)が主に資金を提供し、Boeing Company およびミネソタ州の MnDRIVE (Minnesota Discovery, Research and
InnoVation Economy)イニシアティブが追加支援した。
URL: https://cse.umn.edu/college/news/researchers-develop-first-fully-3d-printed-flexible-oled-display

<NEDO海外技術情報より>

(関連情報)

Science Advances 掲載論文(フルテキスト)
3D-printed flexible organic light-emitting diode displays
URL: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl8798

Abstract

The ability to fully 3D-print active electronic and optoelectronic devices will enable unique device form factors via strategies untethered from conventional microfabrication facilities. Currently, the performance of 3D-printed optoelectronics can suffer from nonuniformities in the solution-deposited active layers and unstable polymer-metal junctions. Here, we demonstrate a multimodal printing methodology that results in fully 3D-printed flexible organic light-emitting diode displays. The electrodes, interconnects, insulation, and encapsulation are all extrusion-printed, while the active layers are spray-printed. Spray printing leads to improved layer uniformity via suppression of directional mass transport in the printed droplets. By exploiting the viscoelastic oxide surface of the printed cathode droplets, a mechanical reconfiguration process is achieved to increase the contact area of the polymer-metal junctions. The uniform cathode array is intimately interfaced with the top interconnects. This hybrid approach creates a fully 3D-printed flexible 8 × 8 display with all pixels turning on successfully.
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