Les matériaux et dispositifs clés pour les écrans intrinsèquement flexibles

Cette revue est conçue par l’académicien Yunqi Liu et le professeur Yunlong Guo (Institut de chimie, Académie chinoise des sciences). Le Dr Zhiyuan Zhao, le Dr Kai Liu et Yanwei Liu sont les co-premiers auteurs. Cette recherche accorde une attention particulière aux matériaux clés pour les transistors à couches minces organiques intrinsèquement flexibles (OTFT) et les dispositifs électroluminescents. Plus précisément, nous nous concentrons sur les cinq aspects suivants : les matériaux d’électrodes intrinsèquement flexibles, les semi-conducteurs organiques (OSC) et les matériaux diélectriques pour les OTFT, les semi-conducteurs émissifs organiques intrinsèquement flexibles (OESC) pour les dispositifs électroluminescents et les dispositifs électroluminescents pilotés par OTFT pour les écrans intrinsèquement flexibles. Enfin, les futurs défis et opportunités concernant les écrans OTFT intrinsèquement extensibles sont présentés.

Les matériaux d’électrodes intrinsèquement flexibles doivent être caractérisés par une excellente conductivité électrique, une extensibilité mécanique élevée, une transparence, une adhérence idéale, une fonction de travail appropriée, une bonne stabilité chimique et une biocompatibilité. Les auteurs fournissent un résumé détaillé des matériaux d’électrodes extensibles actuels, y compris les nanotubes de carbone (CNT), le graphène, les nanofils métalliques (MNW), les polymères conducteurs (CP) et leurs matériaux hybrides.

Les semi-conducteurs organiques intrinsèquement flexibles sont un composant important pour les transistors à couches minces. Les stratégies actuelles sont principalement divisées dans les catégories suivantes : conception structurelle de chaînes polymères par l’incorporation d’espaceurs de rupture de conjugaison (CB) et de segments de chaîne flexibles, contrôle du poids moléculaire et de la régiorégularité des polymères conjugués, et mélange avec des polymères élastomères ou des additifs moléculaires.

Le matériau diélectrique intrinsèquement flexible est proche de la couche semi-conductrice et affecte de manière significative les performances électriques des transistors. Actuellement, les matériaux diélectriques élastomères courants comprennent le PU, le PDMS et le SEBS. Cependant, ces diélectriques élastomères présentent généralement une faible constante diélectrique, augmentant ainsi la consommation d’énergie des dispositifs. Cette revue a proposé des stratégies pour développer des polymères diélectriques à k élevé et à haute extensibilité.

Les semi-conducteurs électroluminescents organiques intrinsèquement flexibles sont préparés uniquement en introduisant des chaînes flexibles dans la matrice polymère, de manière à équilibrer la compliance mécanique et les capacités lumineuses des semi-conducteurs électroluminescents organiques. Par conséquent, l’exploitation d’une nouvelle méthodologie de conception pour améliorer les propriétés mécaniques des matériaux est une direction importante pour le développement de ces matériaux.

Les dispositifs électroluminescents flexibles intrinsèques comprennent principalement les diodes électroluminescentes polymères (PLED), les cellules électrochimiques électroluminescentes organiques (OLEC) et l’électroluminescence à courant alternatif extensible (ACEL). En raison de la limitation par les propriétés des matériaux électroluminescents intrinsèquement étirables, les dispositifs électroluminescents intrinsèquement flexibles actuellement rapportés sont principalement réalisés par les procédés de dopage ou de mélange.

Enfin, les auteurs proposent quelques suggestions et perspectives pour le développement futur des écrans intrinsèquement flexibles. La recherche a été publiée dans Examen scientifique national.