De volgende generatie flexibele en transparante displays vereist een hoogwaardig en flexibel polymeer materiaal dat de optische en thermische eigenschappen van glas heeft. Het materiaal moet transparant zijn voor zichtbaar licht en een lage thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) hebben. Helaas, een dergelijk polymeer materiaal was niet beschikbaar. Een KAIST-onderzoeksteam is erin geslaagd een nieuw polymeer materiaal te maken met een uitzonderlijk lage CTE-waarde met behoud van een hoge transparantie en uitstekende thermische en mechanische eigenschappen. De methode die is ontwikkeld voor amorfe polymeren met een gecontroleerde CTE kan ook worden toegepast om de thermische uitzetting van organische materialen te beheersen.

De meeste objecten zetten uit bij verwarming en krimpen bij afkoeling, en organische polymeren hebben een relatief grote CTE in vergelijking met die van keramiek of metalen. Dun, lichtgewicht vlakke substraten voor halfgeleiderapparaten moeten een vergelijkbare CTE van keramiek hebben. Anders, het apparaat kan barsten als gevolg van de spanning die wordt veroorzaakt door thermische uitzetting en samentrekking. Daarom, het afstemmen van de CTE van het halfgeleiderapparaat en het substraat is cruciaal voor een succesvolle productie van weergaveapparaten. Het vormen van een netwerkstructuur door het verbinden van polymeerketens is een bekende methode om de CTE van amorfe polymeren te verminderen. Echter, polymeren met een netwerkstructuur verliezen uiteindelijk hun flexibiliteit en worden bros.

Als alternatieve methode kan Professor Sang Youl Kim van het departement Chemie en zijn team kozen ervoor om de afstand en interactie tussen polymeerketens aan te passen. Thermische uitzetting en samentrekking van polymeerfilms kunnen worden geminimaliseerd door interactiekrachten tussen de polymeerketens in te voeren en door de richting van de kracht loodrecht te rangschikken. Het team heeft deze aanpak met succes geïmplementeerd door de chemische structuur van een transparant polymeer materiaal op de juiste manier te ontwerpen. Het wordt poly (amide-imide) film genoemd, dat is een transparante, flexibel, en hoogwaardig polymeer materiaal. Het is thermisch stabiel genoeg om te worden gebruikt in het fabricageproces van AMOLED (active-matrix organic light-emitting diode) (stabiel bij> 400℃) met een lage CTE (4ppm/℃).

Het team maakte IGZO TFT-apparaten (Indium Gallium Zinc Oxide Thin Film Transistor) op de nieuw gesynthetiseerde transparante poly(amide-imide) film, en bevestigde dat het apparaat inderdaad normaal zou kunnen werken, zelfs wanneer het is neergeklapt tot een straal van 1 mm.

Professor Kim zei:"Onze resultaten suggereren een manier om de thermische uitzetting van amorfe polymeren te beheersen, vergelijkbaar met een glasniveau zonder chemische verknoping, dat lang als een uitdagend probleem werd beschouwd. Tegelijkertijd, het is ons gelukt om het polymeer transparant en flexibel te maken. We verwachten dat het kan worden toegepast om de thermische uitzetting van verschillende organische materialen te beheersen."