Ecrans couleur flexibles avec microfluidique

Anonim

Une nouvelle étude publiée sur Microsystems and Nanoengineering par Kazuhiro Kobayashi et Hiroaki Onoe détaille le développement d'un système d'affichage multicolore flexible et réfléchissant qui ne nécessite pas un apport continu d'énergie pour la rétention de la couleur. L'idée est de trouver des applications futuristes avec des affichages couleur durables et de remplacer les afficheurs électroniques existants actuellement utilisés pour les messages et les images multicolores. Bien que le concept provienne du papier électronique ou de l’électronique flexible qui ressemble à de l’impression sur papier (développée pour les vêtements intelligents), la méthode proposée repose simplement sur des gouttelettes d’eau et des poches d’air séquentiellement introduites dans un appareil microfluidique images bitmap sans consommation d'énergie.

Le procédé s'écarte également des techniques existantes de cristaux liquides ou de diodes électroluminescentes organiques (OLED), qui consomment de l'énergie au niveau du pixel émetteur de lumière. La technique consiste à installer un train de gouttelettes microfluidiques comme écran flexible et réfléchissant. Le principe de fonctionnement du système est basé sur un sélecteur de liquide rotatif avec pression négative par aspiration pour entraîner les gouttelettes dans la direction prévue et former un signe prédéterminé.

Les microcanaux du dispositif proposé ont été fabriqués avec le polymère flexible, le polydiméthylsiloxane (PDMS), un matériau doté de propriétés incluant la transparence sous la lumière visible et la perméabilité à l'air. Les auteurs ont utilisé des techniques de lithographie douce et de collage pour créer des microcanaux PDMS-PDMS avec des motifs de pixels de 400 à 800 µm de diamètre et de 50 à 200 µm de hauteur. Dans l'architecture de l'appareil, les motifs étaient connectés via des canaux linéaires de 100 à 200 µm de largeur. Comme le matériau est perméable à l'air et au gaz soluble, une fine couche de Parylene (500 nm d'épaisseur) a été déposée dans les microcanaux pour empêcher les fuites et l'évaporation de l'air et de l'eau.

Pour fabriquer une taille de pixel optimisée, les auteurs ont établi une relation entre la géométrie des microcanaux et la perte d'eau afin de maintenir un volume spécifique d'eau colorée en tant que gouttelettes avancées dans le dispositif. La conception et l'optimisation de l'appareil comprenaient des mesures de la pression différentielle minimale requise pour entraîner les gouttelettes d'eau colorées à travers les microcanaux. La pression dans le système d'aspiration du dispositif microfluidique était contrôlée par un système de soupape assisté par ordinateur et la commande de l'interrupteur était programmée à l'aide de MATLAB. De plus, la capacité de changement de couleur et de contrôle des gouttelettes a été évaluée au niveau du pixel unique pour un affichage d'image optimisé. La relation entre la position des gouttelettes et le temps de pression négative appliqué a été optimisée pour indiquer que le dispositif pourrait être contrôlé au niveau du pixel unique.

Dans l'étude, une série d'images ont été créées de cette manière dans des microcanaux en zigzag comme preuve de principe pour tester le concept proposé d'affichages réfléchissants multicolores flexibles. La rétention de la couleur était activée en arrêtant le système d'aspiration, pendant lequel l'orientation de l'affichage restait intacte sans apport d'énergie.

Les résultats expérimentaux ont validé que le système pouvait afficher des images réfléchissantes multicolores et les conserver sans consommation d’énergie, comme cela a été théorisé. Les images étaient durables tout en conservant leur position après une torsion flexible, pour indiquer la flexibilité et la récupération du cadre multicolore d'origine. Les scientifiques prédisent que de tels systèmes d’affichage flexibles et sans énergie trouveront des applications innovantes sur les peaux, les vêtements et les accessoires des robots dans la vie de tous les jours.

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