Un equipo de investigadores de la Universidad de Minnesota imprimió en 3D un prototipo de pantalla OLED (diodo orgánico emisor de luz). La pantalla mide 3,8 cm por 3,8 cm y tiene 64 píxeles. El proyecto es particularmente interesante ya que se trata de una pantalla flexible que podría usarse para plegar pantallas de smartphones o televisores, todo a un coste más asequible. Para producirlo se utilizaron dos tecnologías diferentes de fabricación aditiva y una impresora personalizada.
Los diodos emisores de luz orgánicos se basan en materiales orgánicos para emitir luz, a diferencia de las pantallas LCD que utilizan semiconductores cristalinos inorgánicos. Por lo tanto, los OLED son una alternativa a los LCD y tienen varias características interesantes: una mejor eficiencia energética ya que no requieren retroiluminación, una alta relación de contraste, flexibilidad mecánica, un ángulo de visión más amplio y una mejor resistencia a la rotura.
Se utilizó un método de extrusión y un proceso de pulverización (créditos de la foto: Grupo McAlpine, Universidad de Minnesota)
La impresión en 3D de este tipo de diodos ha presentado hasta ahora muchos desafíos. La tecnología de las pantallas OLED se basa en la conversión de la electricidad en luz mediante una capa de material orgánico. La creación de esta capa es difícil porque requiere una uniformidad perfecta, que es más complicada de conseguir mediante la fabricación aditiva. Por otro lado, los enlaces polímero-metal también son más inestables a través de la impresión 3D.
Seis capas impresas en 3D para formar la pantalla OLED
El equipo utilizó dos procesos de impresión 3D para superar este reto y crear las seis capas de la pantalla. Utilizando una máquina de extrusión, crearon los electrodos, el aislamiento, las interconexiones y el encapsulado. A continuación, se utilizó la misma impresora 3D para crear las capas mediante un proceso de pulverización. En concreto, las capas se imprimieron sucesivamente a partir de diversos materiales, dependiendo de la función de la capa en cuestión. Por ejemplo, la primera capa se depositó sobre una película de PET flexible y con nanopartículas de plata; la cuarta capa es una capa de silicona que cubre los materiales conductores subyacentes. Por último, el dispositivo se encapsuló con un polímero fundido en un molde de silicona impreso por extrusión.
La pantalla está compuesta por 6 capas diferentes (créditos de la foto: Grupo McAlpine, Universidad de Minnesota)
«Utilizamos un método de impresión por pulverización para depositar MDMO-PPV, un polímero semiconductor, para mejorar la uniformidad de las capas activas. La boquilla de pulverización se integró en nuestro sistema de impresión, y la tinta se atomiza en el orificio cuando se crea una alta velocidad relativa entre la tinta casi estática y el gas presurizado. Las gotas atomizadas tenían un diámetro de entre 30 y 50 μm y se evaporaban rápidamente tras chocar con el sustrato», explica el equipo. El resultado fue un prototipo flexible de 3,8 centímetros de lado, con 64 píxeles capaces de mostrar la luz.
Los investigadores señalan que la máquina utilizada fue desarrollada a medida y, por lo tanto, incorpora diferentes boquillas que se cambian en función de la capa a depositar. Se montan en un sistema de pórtico robotizado. En total, la máquina costaría aproximadamente lo mismo que un Tesla Model S. El método de impresión debería evolucionar y generalizarse, según Michael McAlpine, profesor titular del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Minnesota: «La ventaja de nuestra investigación es que la fabricación está totalmente integrada. Así que no estamos hablando de una visión del futuro dentro de 20 años. Esto es algo que hemos construido en el laboratorio, y que se podría trasladar a la impresión de todo tipo de pantallas en casa o sobre la marcha en pocos años en una pequeña impresora portátil.»
Mientras esperamos a ver qué nos depara el futuro en cuanto a tecnologías de visualización, puedes encontrar el estudio completo AQUÍ. ¿Qué opinas del uso de la fabricación aditiva para producir pantallas OLED? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, Twitter, Youtube y RSS. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.
*Créditos foto de portada: McAlpine Group, University of Minnesota