研究人员开发了首款全3D打印柔性OLED显示器

在一项开创性的新研究中，明尼苏达大学双城分校的研究人员使用定制打印机对柔性有机发光二极管（OLED）显示器进行全3D打印。这一发现可能会导致未来低成本的OLED显示器，任何人都可以在家里使用3D打印机来广泛生产，而不是由技术人员在昂贵的微制造设施中生产。

这项研究发表在美国科学促进会（AAAS）出版的同行评审科学期刊《科学进展》上。

OLED显示技术基于使用有机材料层将电转换为光。OLED可以作为高质量的数字显示器，它可以灵活地制作，既可以用于电视屏幕和监视器等大型设备，也可以用于智能手机等手持电子设备。OLED显示器因其重量轻、节能、薄且灵活，并提供宽视角和高对比度而广受欢迎。

“OLED显示器通常是在大型、昂贵、超清洁的制造设施中生产的，”明尼苏达大学机械工程系库尔梅耶家族讲座教授、该研究的资深作者迈克尔·麦克阿尔平（Michael McAlpine）说。“我们想看看我们是否可以基本上把所有这些都浓缩起来，在我们的桌面3D打印机上打印OLED显示器，这是定制的，成本与特斯拉Model S差不多。”

该小组此前曾尝试过3D打印OLED显示器，但他们在发光层的均匀性方面遇到了困难。其他小组部分印刷了显示器，但也依靠旋涂或热蒸发来沉积某些部件并制造功能性器件。

在这项新的研究中，明尼苏达大学的研究团队将两种不同的打印模式结合在一起，打印出了六个器件层，从而形成了完全3D打印的柔性有机发光二极管显示器。电极、互连、绝缘和封装都是挤压印刷的，而活性层在室温下使用相同的3D打印机进行喷涂。该显示器原型每侧约1.5英寸，具有64个像素。每个像素都工作并显示光。

该研究的第一作者、2020年明尼苏达大学机械工程博士毕业生、现为麻省理工学院博士后研究员的苏瑞涛说：“我以为我会得到一些东西，但可能不是一个完全有效的展示。”。“但后来发现所有像素都在工作，我可以显示我设计的文本。我的第一反应是‘这是真的！’我整夜都睡不着。”

苏表示，3D打印显示器也很灵活，可以封装在封装材料中，这可以使其适用于各种应用。

“该设备在2000次弯曲循环中表现出相对稳定的发射，这表明全3D打印OLED可能用于软电子和可穿戴设备中的重要应用，”苏说。

研究人员表示，下一步是3D打印OLED显示器，其分辨率更高，亮度更高。

McAlpine说：“我们研究的好地方在于，制造业都是内置的，所以我们不是在谈论20年后的“天上掉馅饼”愿景。”。“这是我们在实验室里实际制造的东西，不难想象，你可以在几年内自己在家里或在路上用小型便携式打印机打印各种显示器。”

除了McAlpine和Su，研究团队还包括明尼苏达大学机械工程研究员夏欧阳，博士后研究员；现为韩国工业技术研究院高级研究员的朴圣贤；宋义安，现任韩国釜山国立大学机械工程助理教授。

这项研究主要由美国国立卫生研究院国家生物医学成像和生物工程研究所（奖项编号：1DP2EB020537）资助，并得到了波音公司和明尼苏达州明尼苏苏达州发现、研究和创新经济（MnDRIVE）倡议的额外支持。这项研究的一部分在明尼苏达州纳米中心进行，该中心由国家科学基金会通过国家纳米协调基础设施网络（NNCI）提供支持。