Transparant rekbaar substraat zonder beeldvervorming toont potentieel voor displays van de volgende generatie

Rekbare displaymaterialen, die grip krijgen in de volgende generatie display-markt, hebben het voordeel dat ze zich vrij kunnen uitstrekken en buigen, maar de beperkingen van bestaande materialen hebben geresulteerd in vervormde schermen en slechte pasvorm.

Algemene elastomere substraten zijn vatbaar voor schermvervorming als gevolg van het fenomeen “Poisson’s Ratio”, waarbij het strekken in één richting het scherm in de verticale richting krimpt. In het bijzonder lopen elektronica die in nauw contact staan ​​met de huid, zoals draagbare apparaten, het risico om te rimpelen of aan de huid te trekken tijdens het strekken en krimpen, wat resulteert in slechte pasvorm en prestaties.

Een onderzoeksteam onder leiding van Dr. Jeong Gon Son van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) en professor Yongtaek Hong van de Nationale Universiteit van Seoul hebben een nanostructuur-rekbaar substraat ontwikkeld dat de verhouding van Poisson dramatisch verlaagt. Het werk is gepubliceerd in het dagboek Geavanceerde materialen.

Het onderzoek is opmerkelijk vanwege het vermogen om de verhouding van de Poisson te verminderen met behoud van transparantie, het oplossen van de problemen van schermvervorming en lichtverstrooiing tegelijkertijd.

De onderzoekers hebben dit bereikt door twee belangrijke ideeën te combineren. In de eerste gebruikten ze blokcopolymeren, die polymeerblokken zijn die aan elkaar zijn gekoppeld om de interne nanostructuren uit te lijnen. Het blokcopolymeer (SIB’s) bestaat uit een stijve polystyreen (PS) en een zachter polybutyleen (PIB), dat in één richting kan worden gerangschikt om het verschil in elasticiteit tussen de parallelle en loodrechte richtingen te maximaliseren om krimp te verminderen.

Hoewel conventionele elastomeren een Poisson’s ratio van 0,4 tot 0,5 hebben, hebben de onderzoekers deze teruggebracht tot een Poisson’s verhouding van 0,07 of minder, wat betekent dat er bijna geen krimp loodrecht op het substraat is, zelfs in de rekrichting, en schermvervorming is sterk gereduceerd.

Het tweede idee was om een ​​afschuifproces te introduceren om de nanostructuren gelijkmatig over het substraat af te stemmen. Het gebruikt snelheidsverschillen tussen rollen en fasen om een ​​uniforme afschuifkracht bij hoge temperaturen aan te brengen. Met dit proces kon de nanostructuren betrouwbaar worden uitgelijnd op dikke substraten zonder transparantie in gevaar te brengen.

In experimenten ontdekten de onderzoekers dat er weinig longitudinale krimp was, zelfs wanneer het substraat met meer dan 50% werd uitgerekt in de verticale richting.

De onderzoekers passen het ontwikkelde substraat toe op een echt apparaat en waargenomen veranderingen in de pixelopstelling. Het conventionele elastomere substraat, indien uitgerekt met 50%, vertoonde vervorming met grillige afstand tussen pixels of vaste verticale pixels.

Het nanostructuur-uitgelijnde substraat had daarentegen een gelijkmatige opstelling van pixels, wat resulteerde in een ongebroken beeld en transparantie zonder rimpels of ruwe oppervlakken.

Het nieuwe rekbare substraat zal naar verwachting worden gebruikt als kernmateriaal op verschillende velden zoals displays van de volgende generatie, draagbare elektronica en zonnecellen. Bovendien kan het in deze studie gebruikte afschuifproces worden toegepast op andere blokcopolymeren en polymeerfilms, waardoor het een geschikte technologie is voor het op een eenvoudige manier verwerken van grote gebieden.

“Dit onderzoek stelt een nieuwe methode voor om een ​​vervormingsvrij en volledig transparant rekbaar substraat te ontwikkelen door de nanostructuur precies te beheersen, en het afschuifproces om het te implementeren kan gemakkelijk worden toegepast op massaproductie en industrialisatie,” zei Dr. Jeong Gon zoon van Kist.

“We doen momenteel onderzoek om een ​​echt display-apparaat te realiseren zonder vervorming, zelfs wanneer ze trek door de display-emitting-apparaten over te dragen met behulp van dit substraat.”