Depuis l'invention des écrans à cristaux liquides au milieu des années 1960, l'électronique d'affichage a subi une transformation rapide. Les diodes électroluminescentes organiques (OLED) récemment développées ont montré plusieurs avantages par rapport aux LCD, y compris leur légèreté, la flexibilité, angles de vision larges, luminosité améliorée, haute efficacité énergétique et réponse rapide.

Les écrans OLED sont désormais utilisés dans les téléphones portables, appareils photo numériques et autres appareils portables. Mais le développement d'une méthode moins coûteuse pour produire en masse de tels écrans a été compliqué par les difficultés d'incorporer des transistors à couche mince qui utilisent du silicium amorphe et du polysilicium dans le processus de production.

Maintenant, chercheurs d'Aneeve Nanotechnologies, une start-up de l'incubateur technologique sur le campus de l'UCLA au California NanoSystems Institute (CNSI), ont utilisé l'impression à jet d'encre à faible coût pour fabriquer les premiers circuits composés d'électronique entièrement imprimée à base de nanotubes de carbone à grille arrière et à grille supérieure à utiliser avec les écrans OLED. La recherche a été publiée ce mois-ci dans la revue Lettres nano .

La startup comprend des collaborateurs des départements de science des matériaux et de génie électrique de l'École d'ingénierie et de sciences appliquées Henry Samueli de l'UCLA et du département de génie électrique de l'Université de Californie du Sud.

Dans cette étude innovante, l'équipe a fabriqué des transistors à couche mince à nanotubes de carbone avec une mobilité élevée et un rapport marche-arrêt élevé, entièrement basé sur l'impression à jet d'encre. Ils ont fait la démonstration des premiers circuits de commande OLED à un seul pixel entièrement imprimés, et leurs circuits à couche mince entièrement imprimés ont montré des avantages de performances significatifs par rapport à l'électronique imprimée traditionnelle à base organique.

« Il s'agit de la première démonstration pratique de circuits imprimés à base de nanotubes de carbone pour les applications de fond de panier d'affichage, " dit Kos Galatsis, professeur agrégé adjoint de science des matériaux à UCLA Engineering et co-fondateur d'Aneeve. « Nous avons démontré la candidature viable des nanotubes de carbone en tant que technologie concurrente aux côtés d'une solution de semi-conducteur à base de silicium amorphe et d'oxyde métallique en tant qu'option de fond de panier évolutive et à faible coût.

Ce processus distinct utilise une méthode d'impression à jet d'encre qui élimine le besoin d'équipements sous vide coûteux et se prête à une fabrication évolutive et à une impression rouleau à rouleau. L'équipe a résolu de nombreux problèmes d'intégration matérielle, développé de nouveaux processus de nettoyage et créé de nouvelles méthodes pour négocier des solutions d'encre à base de nano.

Pour les applications OLED à matrice active, les transistors à nanotubes de carbone imprimés seront entièrement intégrés aux matrices OLED, les chercheurs ont dit. La technologie d'encapsulation développée pour les OLED permettra également de bien protéger les transistors à nanotubes de carbone, car les matières organiques des OLED sont très sensibles à l'oxygène et à l'humidité.

L'incubateur technologique du CNSI a été créé il y a deux ans pour favoriser la recherche à un stade précoce et accélérer la traduction commerciale des technologies développées à l'UCLA. Aneeve Nanotechnologies LLC a mené des travaux de validation de principe à l'incubateur technologique avec pour mission de développer des à bas prix, électronique haute performance utilisant des solutions nanotechnologiques qui comblent le fossé entre les plateformes émergentes et traditionnelles.