新技术有望降低透明LED屏幕成本并扩大应用

由银纳米线制成的透明导电电路首次用于制造刚性和柔性透明显示器。通过将LED与透明导电电路连接，可以将玻璃窗、墙壁和建筑物的外部变成透明的显示器，从而使观看者获得视频和图像的娱乐。制作这些电路的新方法可以帮助降低透明LED屏幕的成本，并使该技术可用于柔性或弯曲的基板上。

来自中国浙江大学和瑞典KTH皇家理工学院的研究人员在光学协会（OSA）的《光学材料快报》中报告了基于银纳米线网络的透明导电电路的制造，并首次展示了这些电路用于刚性和柔性透明LED屏幕中。“透明的LED屏幕的显示与传统的LCD或LED电视非常相似，但是它们不会挡光的事实使传统的显示技术无法实现创造性的应用，”浙江大学研究团队的负责人刘洋说。“我们制造的电路具有很高的透明性、导电性和柔性，因此非常有希望替代当今使用的透明电路。”

图片说明：研究人员展示了基于新型银纳米线透明导电电路的刚性和柔性透明LED屏幕。 图片来源：刘洋，浙江大学

取代当今的透明电路

透明LED显示器通常包含由掺杂氟的氧化锡（FTO）或氧化铟锡（ITO）制成的透明导电电路。由于铟的高成本以及制造用于大型透明显示器的电路所必需的复杂且昂贵的制造工艺，因此科学家一直在寻找这些材料的替代品。另外，由ITO和FTO制成的电路对于柔性应用而言往往太脆。银纳米线网络是一个有前途的替代方法，因为银纳米线可以很容易地合成并分布在大面积上，具有出色的光学透明性，具有很高的导电性，并且可以弯曲而不会破坏或损害性能。尽管已将银纳米线网络用于制造透明导电膜，但事实证明，使用银纳米线网络制造较长的电路具有挑战性。

在这项新工作中，研究人员开发了一种简单的制造工艺，该工艺使用银纳米线制造了米级透明LED屏幕所需的超长透明电路。他们使用喷涂方法和牺牲掩膜创建了一个1.2米长的银纳米线透明导电电路。新的透明导电电路由随机分布的银纳米线组成，这些银纳米线以一定图案施加到塑料或玻璃等基材上。纳米线网络必须足够密集，以使电流能够顺利通过，但又不能过于密集以至于损害透明性。“由于我们非常简单且低成本的制造方法以及银纳米线的固有灵活性，这些新型透明导电电路可以降低成本并将透明LED屏幕的应用扩展到柔性和大角度弯曲区域，” Yang说。

测试透视显示

对银纳米线电路的分析表明，它们是高度透明的，同时具有比ITO高的导电性。研究人员还进行了测试，他们将沉积在塑料膜上的银纳米线导电条和ITO透明条弯曲成小至2毫米的半径。纳米银带在弯曲测试中表现出机械柔韧性和稳定的性能，而ITO则无法保持性能。接下来，研究人员将银纳米线透明导电电路整合到具有玻璃或塑料基板的原型LED显示器中。这些产品包括一个塑料展示架，即使将其包裹在一个小瓶子上或动态弯曲到大约15毫米的半径时，也能表现良好。

研究人员指出，只需几个简单的步骤就可以将其原型屏幕变成实用的透明屏幕。例如，透明导电电路可以容易地设计为允许对连接的LED进行编程以显示视频。而且，电路将需要用涂层保护以避免与环境发生化学反应并增强其对基板的粘附性。屏幕也可以与夹层玻璃或透明塑料膜集成在一起，以提供进一步的保护并易于维护。