Pantallas electrónicas flexibles y extensibles

Por Hermes Lavallén

Las pantallas flexibles ofrecen muchas ventajas sobre la tecnología de visualización convencional incluyendo: ultra fina, ligera, flexible, portátil, inastillable, irrompible y de baja energía. Las pantallas flexibles afectarán profundamente a la próxima generación electrónica, al permitir nuevos factores de forma y aplicaciones.

El reciente atractivo comercial de las pantallas flexibles y plegables ha dado lugar a un creciente interés en la electrónica extensible, que se considera la próxima generación de tecnología optoelectrónica.  Las tecnologías de pantalla extensible se están estudiando intensamente para aplicaciones versátiles que incluyen dispositivos electrónicos portátiles, acoplables y de forma variable.

Las pantallas extensibles son plegables y enrollables y se pueden moldear en 3D de forma libre, incluidas las deformaciones de tracción, torsión, convexas y cóncavas.

La electrónica extensible es la vanguardia de las tecnologías flexibles, y construye circuitos electrónicos con capacidad de estiramiento y elasticidad.

Las pantallas extensibles no solo son plegables y enrollables, sino que también pueden moldear formas libres en 3D, lo que incluye tirar, torcer, deformar convexas y cóncavas, lo que abre nuevas aplicaciones y posibilidades que las pantallas flexibles existentes no pueden acomodar, como el plegado tridimensional para crear más dispositivos inteligentes compactos, o cúpulas y formas esféricas de objetos que se encuentran en nuestra vida cotidiana. Esto inspirará un mundo de nuevos factores de forma que requieren cualidades elásticas en una variedad de industrias, como la salud y el fitness, los deportes y la moda, y el transporte inteligente.

Desde inspirar nuevas tecnologías inteligentes de ropa y telas; para mejorar las aplicaciones de salud y fitness adaptadas al cuerpo humano; al diseño de herramientas esféricas y topográficas como globos o mapas que pueden mostrar detalles geográficos, históricos y culturales en una sola solución. La electrónica extensible cambiará fundamentalmente la forma en que el mundo construye y diseña los dispositivos y herramientas inteligentes del futuro.

Cómo hacer un estiramiento de pantalla: enfoques múltiples

Las pantallas extensibles han sido el centro de la investigación, y se están explorando varios enfoques diferentes, que incluyen:

• El equipo de investigación del Instituto de Maquinaria y Materiales de Corea (KIMM) anunció en febrero el desarrollo exitoso de una pantalla microLED de 3 pulgadas que se extiende hasta un 25% sin distorsionar la imagen. Basado en metamateriales: materiales hechos por el hombre con propiedades mecánicas únicas que no existen en la naturaleza.
• Mientras tanto, un equipo de investigación de la Universidad de Stanford anunció recientemente el desarrollo de “un método para producir un polímero emisor de luz elástico de alto brillo, que funciona como un filamento en una bombilla. La pantalla resultante del grupo está hecha completamente de polímeros elásticos, materiales plásticos sintéticos. El dispositivo tiene un brillo máximo de al menos dos veces el de un teléfono celular y se puede estirar hasta el doble de su longitud original sin rasgarse”.   El desafío que aborda el equipo de Stanford es que los materiales con buenas propiedades de emisión de luz tienden a ser rígidos y quebradizos, mientras que los materiales elásticos como el caucho tienden a tener una transmisión de luz deficiente. El avance se produjo cuando el investigador Zhitao Zhang descubrió que Super-Yellow, un polímero emisor de luz de color amarillo, se volvía suave y flexible cuando se mezclaba con un tipo de poliuretano, un plástico elástico. Y no solo retuvo su capacidad de emisión de luz, sino que incluso emitió una luz más brillante.
• Otro enfoque que se está considerando para hacer pantallas extensibles es usar tecnología de pantalla reflectante. A diferencia de las pantallas emisivas (p. ej., OLED) y transmisivas (p. ej., LCD), las pantallas reflectantes no requieren energía para funcionar. Son muy legibles bajo la luz ambiental y mantienen la consistencia del color incluso cuando se estiran.
• Un equipo de investigación del Instituto de Ciencia y Tecnología Gwangju de Corea (GIST) está siguiendo un camino de desarrollo diferente. Han conectado miniLED individuales junto con interconexiones estirables en un diseño modular de doble capa. Este método produce una pantalla LED inorgánica de alto factor de llenado con capacidades de estiramiento.
• Tomando otro enfoque más está la empresa finlandesa Canatu que produce materiales basados en nanotubos de carbono (CNT). Por ejemplo, su membrana CNT se anuncia como la membrana CNT independiente más delgada y resistente del mundo. Ha demostrado alta transmitancia, sensibilidad al tacto, resistencia al calor y alto contraste, abriendo la puerta a una amplia gama de posibles aplicaciones de visualización y otras.

Después de haber acumulado rápidamente miles de derechos de propiedad intelectual, conocimientos y experiencia técnica clave que cubren todos los aspectos de la fabricación de pantallas, incluidos materiales, procesamiento, dispositivos, circuitos, sistemas electrónicos y desarrollo de módulos.  Royole es la empresa que lidera el mercado de pantallas flexibles. Fue fundada por graduados en ingeniería de Stanford y tiene oficinas en Fremont, California, Hong Kong y Shenzhen.

Royole produjo las pantallas flexibles a todo color y los sensores flexibles más delgados del mundo (2014), el primer teatro móvil 3D plegable del mundo (2015), el primer tablero curvo de automóvil del mundo basado en electrónica flexible (2016), el primer bloc de notas inteligente, RoWrite, basado en sensores flexibles (2017), la producción en volumen del campus de producción en masa cuasi-G6 de Royole para pantallas totalmente flexibles (2018) y el primer teléfono inteligente plegable comercial del mundo, FlexPai™, con una pantalla totalmente flexible (2018).

Según algunos informes consultados Royole estuvo al borde del colapso debido a una grave crisis de efectivo. Su fundador y director general, Liu Zihong, comunicó que la compañía estaba en proceso de obtener financiamiento y esperaba recibir fondos para normalizar la empresa.

Pantallas extensibles: una segunda piel

Imagínese llevar consigo un dispositivo de visualización en miniatura que puede estirar hasta convertirse en una pantalla grande y adherirse a cualquier superficie plana, curva o irregular cuando desee usarlo. O un dispositivo de visualización móvil que podría simplemente arrugar y guardar en un bolsillo. Si bien puede ser divertido imaginar futuras aplicaciones ampliables, muchos de los casos de uso más convincentes se centran en salvar vidas y mejorar la salud.

Por ejemplo, los investigadores han imaginado durante mucho tiempo tener parches de pantalla portátiles que se flexionen y estiren de forma natural a medida que el paciente se mueve, como una segunda capa de piel. Se están desarrollando parches que incorporan sensores y pantallas para la monitorización del paciente en tiempo real.

Por ejemplo, el Instituto de Tecnología Avanzada de Samsung (SAIT) ha podido “integrar una pantalla LED orgánica estirable (OLED) y un sensor de fotopletismografía (PPG) en un solo dispositivo para medir y mostrar la frecuencia cardíaca del usuario en tiempo real, creando así el factor de forma de ‘piel electrónica extensible’”.   Una ventaja de este enfoque es que se basa en los procesos de fabricación de semiconductores existentes, lo que acerca tentadoramente la perspectiva de la comercialización de pantallas extensibles.