완전히 3D로 프린팅된 유연한 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 프로토타입은 각 면이 약 1.5인치이고 64픽셀/이미지 출처: McAlpine Group, University of Minnesota

OLED 디스플레이 뒤에 있는 기술은 유기 물질 층을 통해 전기를 빛으로 변환하는 데 기반을 두고 있다. OLED는 유연하게 만들 수 있는 고품질 디지털 디스플레이로 텔레비전 화면 및 모니터와 같은 대규모 장치와 스마트폰과 같은 핸드헬드 전자 제품 모두에 사용할 수 있다. OLED 디스플레이는 가벼운 무게, 낮은 전력 소비, 얇고 유연한 디자인, 넓은 시야각 및 높은 명암비로 인해 인기가 높아졌다.

“OLED 디스플레이는 일반적으로 크고 고가의 매우 깨끗한 제조 시설에서 생산된다. 우리는 기본적으로 이 모든 것을 압축하여 Tesla Model S와 거의 같은 비용으로 주문 제작한 탁상용 3D 프린터에서 OLED 디스플레이를 프린팅 할 수 있는지 확인하고 싶었다.”

3D 프린팅 OLED 디스플레이

작동 중인 OLED 디스플레이의 3D 프린팅/비디오 출처: University of Minnesota Twin Cities 

팀은 이전에 3D 프린팅 된 OLED 디스플레이를 만들려고 시도했지만 발광층의 균일성에 좌절했다. 다른 그룹은 스핀 코팅 또는 열 증발을 사용하여 특정 구성 요소를 증착하고 디스플레이를 부분적으로 프린팅 하는 것 외에도 기능 장치를 만들었다.

미네소타 대학 연구팀은 이 새로운 연구에서 두 가지 다른 프린팅 모드를 결합하여 6개의 장치 층을 프린팅하여 완전한 3D프린팅 OLED 디스플레이를 만들었다. 전극, 인터커넥트, 절연체 및 캡슐화는 모두 압출 프린팅된 반면 활성층은 동일한 3D 프린터에서 실온에서 스프레이 프린팅 되었다. 디스플레이 프로토타입은 각 면에 64개의 픽셀이 있고 각 면이 약 1.5인치로 측정되었다. 모든 픽셀은 기능적이었고 빛을 표시했다.

“나는 뭔가를 얻을 것이라고 생각했지만, 완전히 작동하는 디스플레이는 아닐 수도 있다. 하지만 모든 픽셀이 제대로 작동하는 것으로 나타났고 내가 디자인한 텍스트를 표시할 수 있다. 첫 반응은 '진짜다!'였다. 밤새 잠을 이루지 못했다”고 말했다.– 연구의 첫 번째 저자인 Ruitao Su

Su는 3D 프린팅 디스플레이도 유연하고 캡슐화 재료로 포장할 수 있어 다양한 응용 분야에 유용할 수 있다고 말했다.

Su는 "이 장치는 2,000번의 굽힘 주기 동안 비교적 안정적인 방출을 보여 완전 3D 프린팅 OLED가 잠재적으로 소프트 전자 제품 및 웨어러블 장치의 중요한 응용 분야에 사용될 수 있음을 시사한다"고 말했다.

연구원들에 따르면 다음 단계는 더 높은 해상도와 향상된 밝기로 OLED 디스플레이를 3D 프린팅하는 것이다.

McAlpine은 다음과 같이 덧붙였다. “우리 연구의 좋은 점은 제조가 모두 내장되어 있기 때문에 '하늘의 파이' 비전을 가지고 20년을 말하는 것이 아니라는 것이다. 이것은 우리가 실제로 연구실에서 제조한 것이며, 이것을 작은 휴대용 프린터로 집에서나 이동 중에도 모든 종류의 디스플레이를 단 몇 년 내에 인쇄하는 것으로 번역할 수 있다고 상상하는 것은 어렵지 않다.”

'3D 프린팅 플렉서블 유기발광다이오드 디스플레이'라는 연구 논문이 사이언스 어드밴스(Science Advances)에 게재됐다. 미국과학진흥협회(American Association for the Advancement of Science)가 발행하는 동료 심사 과학 저널인 Science Advances가 연구 결과(AAAS)를 발표했다.