Le raccordement de LED avec des circuits conducteurs transparents a permis de faire tourner des vitres, les murs et les extérieurs des bâtiments en écrans transparents qui informent ou divertissent les téléspectateurs avec des vidéos et des images. Une nouvelle approche de fabrication de ces circuits pourrait contribuer à réduire les coûts des écrans LED transparents et permettre l'utilisation de la technologie sur des substrats flexibles ou incurvés.

Dans la revue The Optical Society (OSA) Matériaux optiques Express , des chercheurs de l'Université du Zhejiang en Chine et du KTH Royal Institute of Technology en Suède rapportent la fabrication de circuits conducteurs transparents à l'échelle du mètre basés sur des réseaux de nanofils d'argent, et, pour la première fois, démontrer ces circuits dans des écrans LED transparents rigides et flexibles.

« Les écrans LED transparents fonctionnent un peu comme les écrans LCD ou les téléviseurs LED traditionnels, mais le fait qu'ils ne bloquent pas la lumière permet des applications créatives impossibles avec la technologie d'affichage conventionnelle, " dit Liu Yang, qui a dirigé l'équipe de recherche de l'Université du Zhejiang. "Les circuits que nous avons fabriqués sont hautement transparents, conducteur et flexible, et sont donc très prometteurs pour remplacer les circuits transparents utilisés aujourd'hui."

Remplacer les circuits transparents d'aujourd'hui

Les écrans à LED transparents intègrent généralement des circuits conducteurs transparents fabriqués à partir d'oxyde d'étain dopé au fluor (FTO) ou d'oxyde d'indium et d'étain (ITO). Les scientifiques ont cherché des alternatives à ces matériaux en raison du coût élevé de l'indium et du processus de fabrication complexe et coûteux nécessaire pour créer des circuits pour les écrans transparents grand format. En outre, les circuits fabriqués à partir d'ITO et de FTO ont tendance à être trop fragiles pour des applications flexibles.

Les réseaux de nanofils d'argent sont un remplacement prometteur car les nanofils d'argent peuvent être facilement synthétisés et distribués sur une grande surface, ont une excellente transparence optique, sont hautement conducteurs et peuvent se plier sans se casser ni compromettre les performances. Bien que des réseaux de nanofils d'argent aient été utilisés pour créer des films conducteurs transparents, les utiliser pour faire de longs circuits s'est avéré difficile.

Dans le nouveau travail, les chercheurs ont développé un processus de fabrication simple pour utiliser des nanofils d'argent pour fabriquer les circuits transparents ultralongs nécessaires aux écrans LED transparents à l'échelle du mètre. En utilisant une méthode de revêtement par pulvérisation et des masques sacrificiels, ils ont créé un circuit conducteur transparent de nanofil d'argent de 1,2 mètre.

Les nouveaux circuits conducteurs transparents sont constitués de nanofils d'argent répartis de manière aléatoire qui sont appliqués selon un motif sur un substrat tel que le plastique ou le verre. Le réseau de nanofils doit être suffisamment dense pour que le courant électrique circule bien, mais pas au point de compromettre la transparence.

"En raison de notre méthode de fabrication très simple et peu coûteuse et de la flexibilité inhérente aux nanofils d'argent, ces nouveaux circuits conducteurs transparents pourraient réduire le coût et étendre les applications des écrans LED transparents aux zones incurvées flexibles et à grand angle, " dit Yang.

Tester les écrans transparents

L'analyse des circuits de nanofils d'argent a montré qu'ils étaient très transparents tout en présentant une conductivité plus élevée que l'ITO. Les chercheurs ont également effectué des tests dans lesquels ils ont plié des bandes conductrices de nanofils d'argent et des bandes transparentes d'ITO déposées sur un film plastique sur un rayon aussi petit que 2 millimètres. La bande de nanofils d'argent a montré une flexibilité mécanique et des performances stables lors des tests de flexion, tandis que l'ITO n'a pas maintenu ses performances.

Prochain, les chercheurs ont incorporé les circuits conducteurs transparents à nanofils de ruban dans des prototypes d'écrans à LED avec des substrats en verre ou en plastique. Ceux-ci comprenaient un présentoir en plastique qui fonctionnait bien même lorsqu'il était enroulé autour d'une petite bouteille ou plié de manière dynamique à un rayon aussi petit qu'environ 15 millimètres.

Les chercheurs soulignent que quelques étapes simples pourraient transformer leurs écrans prototypes en écrans transparents pratiques. Par exemple, les circuits conducteurs transparents pourraient facilement être conçus pour permettre la programmation de LED connectées pour l'affichage de vidéos. Aussi, les circuits auraient besoin d'être protégés par un revêtement pour éviter les réactions chimiques avec l'environnement et pour améliorer leur adhérence aux substrats. Les écrans peuvent également être intégrés avec du verre pris en sandwich ou des films plastiques transparents pour une protection supplémentaire et un entretien facile.