Forscher der University of Minnesota haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich ein funktionsfähiges, biegsames OLED-Display vollständig mit einem 3D-Drucker herstellen lässt. Zunächst mit nur wenigen Pixeln realisiert, gilt die Studie dennoch als potenzieller Wegweiser zur günstigeren Produktion von OLED-Displays.
„OLED-Displays werden normalerweise in großen, teuren und ultra-sauberen Fertigungsanlagen hergestellt“, erklärte Michael McAlpine, Professor an der University of Minnesota im Fachbereich Maschinenbau und leitender Autor der Studie. „Wir wollten sehen, ob wir im Grunde all das komprimieren und ein OLED-Display auf unserem Tisch-3D-Drucker drucken können, der speziell angefertigt wurde und ungefähr so viel kostet wie ein Tesla Model S“. Das erwähnte Elektroauto kostet rund 100.000 Euro in der Basisausführung.
In früheren Versuchen war das Forscherteam an der Ungleichmäßigkeit der lichtemittierenden Schichten gescheitert. Andere Forscher hätten bei ähnlichen Versuchen die Displays nur teilweise gedruckt, zusätzlich aber auf andere Verfahren zur Herstellung bestimmter Komponenten zurückgegriffen.
OLED-Display komplett aus dem 3D-Drucker
In der neuen und erfolgreichen Studie kombinierten die Wissenschaftler der University of Minnesota zwei verschiedene Druckverfahren, um die sechs Ebenen des „vollständig 3D-gedruckten, flexiblen Organischen-Leuchtdioden-Displays“ herzustellen. „Die Elektroden, Verbindungen, Isolierung und Verkapselung wurden alle im Extrusion-Verfahren gedruckt, während die aktiven Schichten mit demselben 3D-Drucker bei Raumtemperatur sprühgedruckt wurden. Der Display-Prototyp war auf jeder Seite etwa 1,5 Zoll groß und hatte 64 Pixel. Jedes Pixel funktionierte und zeigte Licht“, heißt es in der veröffentlichten Studie. Das nachfolgende Video zeigt das Verfahren im Zeitraffer. Auf dem fertigen und zugleich biegsamen Display wurden das Wort „Hello“ und ein „Smiley“ als Beleg der Funktionalität ausgegeben.
Die Forscher zeigten sich enthusiastisch ob dieses Erfolgs und sehen in dem Verfahren Potenzial für einen zukünftigen kommerziellen Einsatz etwa im Bereich tragbarer Geräte (Wearables) oder faltbarer Smartphone-Displays. „Das Gerät zeigte über die 2.000 Biegezyklen eine relativ stabile Emission, was darauf hindeutet, dass vollständig 3D-gedruckte OLEDs potenziell für wichtige Anwendungen in der Weichelektronik und tragbaren Geräten verwendet werden können“, sagte Ruitao Su, Hauptautor der Studie. Als nächstes gelte es, mit diesem Verfahren OLED-Displays zu drucken, die eine höhere Auflösung und eine größere Helligkeit besitzen.
Für die Zukunft sei „nicht schwer vorstellbar, dass Sie dies innerhalb weniger Jahre auf einen kleinen tragbaren Drucker übertragen können, um alle Arten von Displays zu Hause oder unterwegs selbst zu drucken“, wird Professor McAlpine abschließend zitiert.