Con l'avvento dell'era dell’Internet degli oggetti (Internet of Things, IoT) sta aumentando la richiesta di realizzare display trasparenti flessibili da applicare come una seconda pelle per la realtà aumentata (augmented reality, AR). Nonostante la domanda sia in forte crescita i precedenti tentativi di realizzare display trasparenti e flessibili hanno incontrato notevoli ostacoli come ad esempio, la scarsa trasparenza e le basse prestazioni dal punto di vista elettrico.
Per migliorare la trasparenza e le prestazioni in passato i ricercatori hanno tentato di utilizzare l’elettronica basata su semiconduttori inorganici ma le instabilità dal punto di vista termico dei substrati plastici hanno ostacolato l’implementazione di un processo produttivo ad alta temperatura, un passo essenziale necessario per la fabbricazione di dispositivi elettronici ad alte prestazioni.
Per tentare di risolvere questo problema, il team di ricercatori coordinato dal prof. Keon Jae Lee e dal dott. Sang-Hee Ko Park ha sviluppato dei transistor ultra sottili e trasparenti (thin-film transistor, TFT) per una backplane (scheda elettronica che collega fra loro più schede elettroniche) a matrice attiva di un display flessibile attraverso l’impiego di un processo produttivo denominato ILLO (inorganic-based laser lift-off, si tratta di un processo di esfoliazione avanzata per il trasferimento solo di dispositivi a film sottile inorganici fabbricati su un substrato rigido a sua volta viene posizionato su un substrato di plastica).
Il team del prof. Lee aveva già dato prova della tecnologia ILLO per la “generazione” di energia (articolo pubblicato sulla rivista Advanced Materials, 12 Febbraio 2014) e la dispositivi dalla memoria flessibile (articolo pubblicato sulla rivista Advanced Materials, 8 Settembre 2014).
Il team di ricerca ha fabbricato una matrice TFT ad alte prestazioni sopra un substrato laser reattivo temporaneo (tale strato viene dissolto alla fine del processo). Dopo l’irradiazione della parte posteriore del substrato con il laser, solo le matrici TFT sono state separate dal substrato temporaneo come risultato della reazione tra il laser e lo strato laser-reattivo, successivamente tali matrici sono state trasferite su un materiale plastico ultrasottile (solo 4μm di spessore).
Infine, il circuito pilota ultrasottile per i display flessibili è stato fissato alla superficie della pelle umana, i ricercatori hanno così dimostrato che è possibile realizzare dispositivi indossabili.
Questo tipo di transistor ultra sottile ha mostrato delle prestazioni incredibili mostrando una trasparenza ottica dell’83% e una resistenza elevata alla flessione durante i test meccanici.
«Attraverso l’utilizzo del nostro processo ILLO, le barriere tecnologiche per la produzione di display flessibili trasparenti ad alte prestazioni sono state superate ad un costo relativamente basso rimuovendo substrati costosi di poliimmide (PI, materia plastica ad alte prestazioni). Inoltre, i semiconduttori ad alta qualità possono essere facilmente trasferiti su un substrato flessibile per realizzare applicazioni indossabili» scrive il prof. Lee.
Riferimento:
- Han Eol Lee, Seungjun Kim, Jongbeom Ko, Hye-In Yeom, Chun-Won Byun, Seung Hyun Lee, Daniel J. Joe, Tae-Hong Im, Sang-Hee Ko Park, Keon Jae Lee. Skin-Like Oxide Thin-Film Transistors for Transparent Displays. Advanced Functional Materials, 2016; DOI: 10.1002/adfm.201601296
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