Dans la récente publication «Impression 3D haute résolution d'affichages transparents et de formes libres dans l'air ambiant», des chercheurs coréens étudient des géométries complexes sous la forme d'architectures optoélectroniques. Si vous n'êtes pas familiarisé avec ce type de travail, vous serez peut-être surpris d'apprendre que de telles structures ont fait l'objet de nombreuses études ces dernières années.
Dans la plupart des cas, les dispositifs optoélectroniques à structures 3D doivent être créés avec des piles de couches de dispositifs 2D, avec des interconnexions tissées via un fil ou un métal; Cependant, l '"empilement" peut entraîner des limitations, contraignant des formes de dispositif plus complexes.
«Surmonter cette limitation pourrait potentiellement entraîner des applications importantes au-delà d'une amélioration de l'évolutivité des technologies d'intégration de périphériques. Par exemple, la capacité à incorporer de manière transparente l'optoélectronique dans des structures 3D pourrait conférer des fonctionnalités améliorées à ces dispositifs, telles que des propriétés optiques, électriques et mécaniques avancées », ont déclaré les chercheurs.
L'impression 3D directe peut potentiellement éliminer certains obstacles, notamment les suivants:
Ecriture directe à l'encre Traitement numérique de la lumière (DLP) Frittage laser sélectif Modélisation par dépôt fondu Impression à jet d'encre
Une telle technologie peut être utilisée dans les applications suivantes:
Circuits électroniques Batteries Structures photoniques Dispositifs optoélectroniques
En créant un système d'impression 3D hybride, les chercheurs peuvent utiliser l'impression DLP et l'impression par jet électrohydrodynamique (e-jet) pour créer des cadres en plastique transparent. Avec l'impression par jet électronique, les pixels à diodes électroluminescentes organiques (OLED) à haute résolution peuvent être imprimés sur les cadres mécaniques. Les résolutions élevées peuvent être imprimées, et les chercheurs soulignent que c'est le cas même avec des «géométries plus variées». Les dispositifs optoélectroniques peuvent être fabriqués en série pour inclure des cadres mécaniques 3D et toutes les couches OLED. Aucune étape supplémentaire de séchage / recuit thermique n'est nécessaire
«Bien que les précédentes approches sur des dispositifs flexibles / extensibles nécessitaient l’utilisation de substrats et ne devaient donc être attachées qu’aux surfaces des objets non plans, ce système d’impression 3D hybride peut intégrer des dispositifs optoélectroniques dans des architectures 3D de forme les régions de surface, car tous les dispositifs et les cadres mécaniques sont imprimés ensemble en tant qu’optoélectronique à forme libre », ont déclaré les auteurs.
«Des démonstrations de diverses architectures 3D, comprenant des pixels OLED haute résolution à l'intérieur des architectures et un écran transparent du type à lunettes pour un système de réalité augmentée sans fil, fournissent des exemples d'applications de ce système d'impression 3D hybride et indiquent les promesses futures de l'optoélectronique 3D de forme libre.
Illustration schématique du système d'impression 3D hybride et de sa fabrication. a) Illustration schématique du système d'impression 3D hybride. b, c) Illustration schématique du processus d'impression global pour les périphériques OLED 3D transparents
Le système d'impression e-jet est composé de:
Buse à revêtement métallique reliée à une seringue Alimentation commandée par ordinateur Régulateur de pression pneumatique Platine de translation contrôlée avec mouvements à cinq axes
Un avantage clé est que ce système peut fabriquer des pièces entières, ainsi que des «cadres en plastique de forme arbitraire». Les dispositifs optoélectroniques sont intégrés à des architectures 3D et deviennent «une optoélectronique à forme libre».
OLED transparentes sur diverses architectures 3D. a) Illustration schématique de la structure transparente OLED. b) Micrographies optiques des émissions d’EL des OLED fabriquées avec TBADN: DPAVBi (en haut) et Merck White (en bas). Barres d'échelle, 100 µm. c) Courbes de densité de courant en fonction de la tension du dispositif OLED imprimé en jet électronique 3D avec TBADN: DPAVBi (noir) et Merck White (rouge). d) Courbes de luminance en fonction de la tension du dispositif OLED 3D imprimé avec jet d'e avec TBADN: DPAVBi (noir) et Merck White (rouge). e) Spectre EL normalisé du TBADN: DPAVBi (noir) et Merck White (rouge). f) Spectre de transmittance optique du substrat PC imprimé en 3D, TBADN: DPAVBi et des OLED transparentes à base de SPW-111. g – j) Photographies des OLED transparentes imprimées en 3D en condition d'arrêt (à gauche) et d'allumage (à droite): g) coupe en verre, échelle graduée, 5 mm. h) un plat en feuille de lotus, i) une lampe de forme ronde et j) une main humaine. Barres d'échelle, 1 cm.
«Bien que les travaux antérieurs aient été limités à l'impression de seulement quelques composants de périphériques OLED sur des substrats plats, notre approche permet l'impression de tous les composants du périphérique et des cadres mécaniques dans l'air ambiant. Cela permet aux pixels OLED transparents d'être intégrés dans les architectures 3D de formes libres aux emplacements souhaités », ont conclu les chercheurs. «De plus, l’intégration de ces écrans transparents et de formes libres dans les circuits de communication sans fil témoigne de leurs progrès substantiels pour une utilisation en tant que systèmes de réalité augmentée.
«Ces améliorations de processus, associées à l’exploration d’applications en biotechnologie et dans d’autres domaines, constituent des domaines prometteurs pour les travaux futurs.»
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Exemples d'applications des OLED transparentes imprimées en 3D en tant que lunettes de réalité augmentée. a) Illustration schématique des lunettes de réalité augmentée imprimées en 3D. b) Courbe de luminance en fonction de la densité de courant des OLED transparentes dans les lunettes de réalité augmentée. c) Photographies de lunettes de réalité augmentée démontrées en condition d'étirement (à gauche) et d'allumage (à droite). Barres d'échelle, 5 mm.
Exemples d'applications des OLED transparentes imprimées en 3D en tant que lunettes de réalité augmentée. a) Illustration schématique des lunettes de réalité augmentée imprimées en 3D. b) Courbe de luminance en fonction de la densité de courant des OLED transparentes dans les lunettes de réalité augmentée. c) Photographies de lunettes de réalité augmentée démontrées en condition d'étirement (à gauche) et d'allumage (à droite). Barres d'échelle, 5 mm.
[Source / Images: 'Impression 3D haute résolution d'affichages libres et transparents dans l'air ambiant']
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