Il collegamento di LED con circuiti conduttivi trasparenti ha permesso di trasformare finestre di vetro, pareti ed esterni di edifici in display trasparenti che informano o intrattengono gli spettatori con video e immagini. Un nuovo approccio alla realizzazione di questi circuiti potrebbe aiutare a ridurre i costi degli schermi LED trasparenti e consentire l'utilizzo della tecnologia su substrati flessibili o curvi.

Nella rivista The Optical Society (OSA) Materiali ottici Express , ricercatori della Zhejiang University in Cina e del KTH Royal Institute of Technology in Svezia riferiscono la fabbricazione di circuiti conduttivi trasparenti su scala metrica basati su reti di nanofili d'argento, e, per la prima volta, dimostrare questi circuiti in schermi LED trasparenti sia rigidi che flessibili.

"Gli schermi LED trasparenti si comportano in modo molto simile agli LCD tradizionali o ai televisori a LED, ma il fatto che non blocchino la luce consente applicazioni creative non possibili con la tecnologia di visualizzazione convenzionale, " disse Liu Yang, che ha guidato il gruppo di ricerca dell'Università di Zhejiang. "I circuiti che abbiamo fabbricato sono altamente trasparenti, conduttivo e flessibile, e quindi sono molto promettenti in sostituzione dei circuiti trasparenti utilizzati oggi."

Sostituzione dei circuiti trasparenti di oggi

I display a LED trasparenti in genere incorporano circuiti conduttivi trasparenti realizzati con ossido di stagno drogato con fluoro (FTO) o ossido di indio e stagno (ITO). Gli scienziati hanno cercato alternative a questi materiali a causa del costo elevato dell'indio e del processo di produzione complesso e costoso necessario per creare circuiti per display trasparenti di grande formato. Inoltre, i circuiti realizzati da ITO e FTO tendono ad essere troppo fragili per applicazioni flessibili.

Le reti di nanofili d'argento sono un sostituto promettente perché i nanofili d'argento possono essere facilmente sintetizzati e distribuiti su una vasta area, hanno un'ottima trasparenza ottica, sono altamente conduttivi e possono piegarsi senza rompersi o compromettere le prestazioni. Sebbene le reti di nanofili d'argento siano state utilizzate per creare pellicole conduttive trasparenti, usarli per fare lunghi circuiti si è rivelato impegnativo.

Nel nuovo lavoro, i ricercatori hanno sviluppato un semplice processo di fabbricazione per l'utilizzo di nanofili d'argento per realizzare i circuiti trasparenti ultra lunghi necessari per schermi LED trasparenti su scala metrica. Utilizzando un metodo di rivestimento a spruzzo e maschere sacrificali, hanno creato un circuito conduttivo trasparente con nanofili d'argento di 1,2 metri.

I nuovi circuiti conduttivi trasparenti sono costituiti da nanofili d'argento distribuiti casualmente che vengono applicati secondo uno schema a un substrato come plastica o vetro. La rete di nanofili deve essere sufficientemente densa da consentire alla corrente elettrica di viaggiare bene, ma non così densa da compromettere la trasparenza.

"Grazie al nostro metodo di fabbricazione molto semplice ed economico e alla flessibilità intrinseca dei nanofili d'argento, questi nuovi circuiti conduttivi trasparenti potrebbero ridurre i costi ed espandere le applicazioni degli schermi LED trasparenti ad aree curve flessibili e ad ampio angolo, " ha detto Yang.

Test dei display trasparenti

L'analisi dei circuiti dei nanofili d'argento ha mostrato che erano altamente trasparenti mentre mostravano una conduttività maggiore rispetto all'ITO. I ricercatori hanno anche eseguito test in cui hanno piegato strisce conduttive di nanofili d'argento e strisce trasparenti ITO depositate su una pellicola di plastica con un raggio di appena 2 millimetri. La striscia di nanofili d'argento ha mostrato flessibilità meccanica e prestazioni stabili durante i test di flessione, mentre ITO non ha mantenuto le prestazioni.

Prossimo, i ricercatori hanno incorporato i circuiti conduttivi trasparenti a nanofili in schegge in prototipi di display a LED con substrati di vetro o plastica. Questi includevano un display in plastica che funzionava bene anche quando avvolto attorno a una piccola bottiglia o piegato dinamicamente a un raggio di circa 15 millimetri.

I ricercatori sottolineano che solo pochi semplici passaggi potrebbero trasformare i loro schermi prototipo in pratici schermi trasparenti. Per esempio, i circuiti conduttivi trasparenti potrebbero essere facilmente progettati per consentire la programmazione dei LED collegati per la visualizzazione di video. Anche, i circuiti dovrebbero essere protetti con un rivestimento per evitare reazioni chimiche con l'ambiente e per migliorare la loro adesione ai substrati. Gli schermi possono anche essere integrati con vetro sandwich o film plastici trasparenti per ulteriore protezione e facile manutenzione.