Tela de matriz ativa empilhada verticalmente, tipo pele, com taxa de abertura ultra-alta

Displays semelhantes à pele são componentes críticos da saída de informações em eletrônicos portáteis e vestíveis de última geração. Atualmente, todos esses displays são fabricados em substratos de vidro ou plástico espesso, limitando a flexibilidade mecânica inerente de materiais orgânicos e impedindo o contato íntimo com a pele.

O desenvolvimento de displays de matriz ativa (AM) que compreendem transistores de película fina orgânica (OTFTs) e diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) é crucial para atingir displays de alta qualidade semelhantes à pele. Quase todos os displays AMOLED relatados são estruturas paralelas que consistem em OTFTs e OLEDs lado a lado.

Infelizmente, essa estrutura paralela cobre parte da área de pixel por OTFTs não luminosos e fiação, resultando em baixa área ativa, luminância, resolução e taxa de abertura. A estrutura vertical é mais propícia do que a estrutura paralela para fabricar AMOLEDs com uma alta taxa de abertura. O empilhamento vertical de OLEDs e OTFTs elimina a obstrução de OTFTs não luminosos e peças de fiação, maximizando a área ativa.

Além disso, um pixel estruturado verticalmente minimiza a área ocupada, melhorando drasticamente a resolução e a qualidade do display. No entanto, fabricar AMOLEDs tipo pele estruturados verticalmente é complexo porque tais displays introduzem novos desafios, incluindo dissolução mútua, compatibilidade mecânica e interconexão entre camadas funcionais.

Pesquisadores propõem uma estratégia geral de “preparação discreta-laminação multicamadas” para a primeira demonstração de displays de matriz ativa tipo pele empilhados verticalmente. Essa estratégia é principalmente preparar separadamente cada camada funcional conformável (OLED/camada de interconexão/OTFT) e, em seguida, laminá-las juntas, o que efetivamente evita danos químicos e físicos e garante compatibilidade mecânica e interconexão entre camadas funcionais.

Os experimentos dos pesquisadores não introduziram solventes ou água durante o processo de descascamento, e nenhum adesivo adicional foi usado durante o processo de laminação. Essa fabricação totalmente seca evita dissolução mútua e poluição da interface, fornecendo uma interface de contato limpa e completa para a fabricação de displays tipo pele empilhados verticalmente de alta qualidade.

Comparada com as estratégias existentes de fabricação de displays de matriz ativa, a estratégia proposta tem diversas vantagens:

1. Em contraste com as estratégias de preparação paralelas de AMOLED, preparamos separadamente cada camada funcional conformável (TE-OLED/camada de interconexão/OTFT totalmente fotolitográfico) e então as laminamos verticalmente juntas. Essa estratégia melhora significativamente a taxa de abertura. Ao vincular a camada de interconexão, o conjunto OLED se torna intimamente e verticalmente empilhado em um conjunto OTFT totalmente fotolitográfico. O conjunto inteiro está completo e não tem exclusões ou rachaduras. A taxa de abertura de um pixel é tão alta quanto 83%, e a taxa de abertura do conjunto de exibição atinge 71%, ambos os quais superam os resultados de todos os displays AMOLED flexíveis relatados anteriormente.
2. Diferentemente das técnicas convencionais de deposição camada por camada, essa estratégia elimina danos químicos (ou seja, vários solventes) ou físicos (ou seja, corrosão e aquecimento) a materiais orgânicos frágeis durante a fabricação, o que é essencial para fabricar displays tipo pele empilhados verticalmente, reproduzíveis e de alta qualidade. Além disso, essa estratégia pode integrar técnicas microeletrônicas modernas, como fotolitografia e corrosão no display tipo pele, permitindo a produção em massa de displays tipo pele altamente integrados e de alta resolução.
3. Em contraste com a preparação camada por camada em substratos rígidos ou flexíveis, todas as camadas funcionais são retiradas dos substratos rígidos, liberando-as de quaisquer limitações mecânicas impostas por esses substratos. Assim, o display proposto tem excelente flexibilidade mecânica e boa conformabilidade.