Elettronica Pieghevole: Gli Emirati Arabi Brevettano nuovi Materiali per Schermi Flessibili e Trasparenti – Avvocato Carmine Coviello

Emirati Arabi – La prossima generazione di dispositivi elettronici richiede materiali che siano non solo flessibili e leggeri, ma anche estremamente resistenti e con un consumo energetico ridotto. I brevetti si concentrano sulla chimica dei materiali e sui processi di fabbricazione per creare display OLED (Organic Light-Emitting Diode) e substrati che possono essere piegati o arrotolati migliaia di volte senza degradare le prestazioni. 

Substrati Flessibili e Ultra-Sottili 

L’innovazione inizia dal supporto su cui viene costruito il display. Le invenzioni cruciali riguardano film polimerici trattati con nano-particelle ceramiche o fibra di vetro ultra-sottile. Questo rinforzo a livello molecolare aumenta drasticamente la resistenza alla trazione e alla compressione del substrato, permettendo al display di sopportare curve e piegature strette e ripetute senza sviluppare crepe o stress strutturali. I componenti OLED sono estremamente sensibili all’ossigeno e all’umidità. Vengono brevettati processi per depositare strati di incapsulamento (TFE – Thin Film Encapsulation) ultra-sottili e multistrato. Questi strati sono formati da materiali inorganici alternati a materiali organici, creando una barriera ermetica ma flessibile. 

Elettrodi Trasparenti e Conduttivi 

L’innovazione si allontana dal tradizionale Ossido di Indio-Stagno (ITO) fragile. I brevetti si concentrano sulla creazione di maglie metalliche ultra-fini (spesso in argento o rame) incise chimicamente o stampate. La spaziatura e lo spessore delle linee metalliche sono ottimizzati per essere invisibili all’occhio umano pur mantenendo una bassa resistenza elettrica, garantendo che il display rimanga luminoso ed efficiente. Vengono brevettati processi di stampa che utilizzano nanofili d’argento (AgNW) o nanotubi di carbonio (CNT) dispersi in un inchiostro. Questi materiali mantengono un’alta conduttività anche quando sono piegati, rendendoli ideali per circuiti flessibili e sensori touch integrati nel display. Questi brevetti sui materiali flessibili sono essenziali per il futuro dell’elettronica indossabile, dei display per veicoli e della tecnologia Smart Home, consentendo nuove forme e interfacce utente. 

La Produzione di OLED Flessibili (FOLED) 

La tecnologia chiave è la deposizione e l’incapsulamento degli strati organici che emettono luce, i quali devono mantenere le loro proprietà elettroniche anche sotto stress meccanico. Gli strati EML (che convertono l’elettricità in luce) sono costituiti da molecole organiche che devono essere depositate con precisione nanometrica. I brevetti si concentrano su materiali a piccola molecola (SMOLED) o polimeri che presentano una bassa transizione vetrosa (Tg​) e un’eccellente capacità di allungamento (strainability). Questo assicura che il materiale non si fratturi o si delamini quando il display viene piegato. A differenza della deposizione su vetro rigido (sottovuoto), i brevetti per FOLED (Flexible OLED) spesso usano tecniche di deposizione a rotolo continuo (roll-to-roll) o stampa a getto d’inchiostro (inkjet printing). Questi metodi sono essenziali per la produzione di massa su substrati polimerici e consentono di controllare lo spessore e l’uniformità degli strati emettitori su un’ampia area. 

Incapsulamento Ultra-Barriera (Thin-Film Encapsulation – TFE) 

I brevetti si concentrano su strati di incapsulamento che proteggono l’OLED dall’umidità e dall’ossigeno, i nemici numero uno della durata. Vengono depositati ciclicamente strati inorganici (ossidi di alluminio, AlOx​, o nitruri di silicio, SiNx​, per la protezione chimica) e strati organici (polimeri, per la planarizzazione e la flessibilità). La combinazione di strati rigidi (inorganici) e flessibili (organici) crea un percorso tortuoso per le molecole di acqua e ossigeno, aumentando l’efficacia della barriera (tortuous path effect). I brevetti definiscono la sequenza e lo spessore ottimale per mantenere il tasso di trasmissione del vapore acqueo (WVTR) al di sotto della soglia critica per la degradazione dell’OLED. 

La Sfida della Linea di Piegatura (Fold Crease) 

Il punto in cui il display si piega è soggetto a una concentrazione di stress meccanico che può distruggere la struttura o l’elettronica. La parte più sensibile del display è posta sul piano neutro (o asse neutro) della flessione, dove lo stress di trazione e compressione è minimo o nullo. I brevetti si concentrano sul design dello strato in poliimmide e degli strati adesivi che garantiscono che gli strati OLED e TFE si trovino il più vicino possibile a questo asse, massimizzando la resistenza alla fatica. I transistor (TFT) che pilotano i pixel non possono piegarsi facilmente. I brevetti aggirano il problema utilizzando geometrie a isola-ponte (isola rigida che ospita il transistor e ponte flessibile che lo collega) o TFT a ossido metallico amorfo (a-IGZO) che sono intrinsecamente più resistenti alla deformazione meccanica rispetto ai transistor a silicio tradizionali. 

La Cerniera Meccanica 

Per minimizzare la visibilità della piega, i brevetti sulle cerniere meccaniche consentono al display di ripiegarsi in una forma a goccia d’acqua (o waterdrop). Quando è chiuso, il raggio di curvatura nella piega è più ampio che in una cerniera a U stretta, riducendo lo stress di trazione sul display e prevenendo la formazione di pieghe visibili (la crease). L’Indio-Stagno (ITO) è fragile; i display flessibili richiedono alternative migliori per l’elettrodo trasparente e per il touch screen. Maglie Metalliche (Metal Mesh) e Dispersione, la maglia metallica (spesso argento) è l’alternativa preferita. I brevetti si concentrano sulla fotolitografia o nano-stampa a rullo per creare una griglia di micro-fili conduttivi larghi meno di 5μm. La sfida tecnica è garantire che il modello di diffusione della luce di questa maglia non crei effetti di moiré o diffrazione visibili. L’uso di Nanofili d’Argento (AgNW) o Nanotubi di Carbonio (CNT) è brevettato per le interconnessioni dei circuiti flessibili. Questi materiali formano una rete casuale che può allungarsi e piegarsi mantenendo la conduttività, essenziale per i circuiti di driver e controller integrati nel corpo flessibile del display. Questi brevetti rappresentano i progressi fondamentali che rendono i display flessibili commercialmente validi, durevoli e pratici per l’elettronica di consumo e le nuove interfacce utente. 

Consigli utili 

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