Conectar LEDs a través de circuitos eléctricos transparentes permite el desarrollo de nuevos conceptos arquitectónicos como el convertir ventanas de vidrio, paredes, u otros elementos, en pantallas transparentes que informan o entretienen a los espectadores con videos e imágenes. Un nuevo enfoque en la realización de estos circuitos podría ayudar a reducir los costes de estas pantallas LED transparentes y permitir que la tecnología se use en sustratos flexibles y curvos.
En la revista científica “Optical Material Express”, de La Sociedad Óptica Estadounidense (OSA), investigadores de la Universidad de Zhejiang en China y el Instituto KTH en Suecia muestran cómo es posible la fabricación de circuitos conductores transparentes a escala basados en redes de nanocables de plata y que, por primera vez, demuestra su implementación en pantallas LED transparentes rígidas y flexibles.
“Las pantallas LED transparentes actúan de manera muy similar a las pantallas LCD tradicionales o televisores LED, pero el hecho de que no bloquean la luz permite el desarrollo de aplicaciones creativas que no son posibles con las tecnologías de visualización convencionales”, explica Liu Yang, quien dirigió el equipo de investigación de la Universidad de Zhejiang. “Los circuitos que fabricamos son altamente transparentes, conductores y flexibles, como reemplazo de los actuales circuitos transparentes”.
Reemplazando los actuales circuitos transparentes
Las denominadas como “pantallas LED transparentes” suelen incorporar circuitos conductores transparentes hechos de óxido de estaño dopado con flúor (FTO) u óxido de estaño de indio (ITO). Los científicos han estado buscando alternativas a estos materiales debido al alto coste del indio y al complejo y costoso proceso de fabricación para crear circuitos para pantallas transparentes de gran tamaño. Además, los circuitos hechos de ITO y FTO tiende a ser demasiados frágiles para aplicaciones flexibles.
Las redes de nanocables de plata son un reemplazo realmente prometedor, ya estos nanocables de plata se pueden sintetizar y distribuir fácilmente en un área grande, tienen una excelente transparencia óptica, son altamente conductivos y pueden doblarse sin romperse o comprometer su rendimiento. Aunque estas redes se han utilizado para crear películas conductoras transparentes, su uso para hacer largos circuitos ha resultado ser un gran desafío.
En esta nuevo estudio, los investigadores han desarrollado un proceso de fabricación sencillo que permite el uso de nanocables de plata para hacer circuitos transparentes ultra largos, necesario para producir pantallas LED transparentes a escala métrica. Utilizando un método de recubrimiento por pulverización, han creado un circuito conductor transparente de nanocables de plata de 1,2 metros.
Estos nuevos circuitos transparentes consisten, por tanto, en nanocables de plata distribuidos al azar aplicados en un patrón sobre un sustrato plástico o de vidrio. La red de nanocables debe ser lo suficientemente densa para facilitar la transmisión de la corriente eléctrica , pero no tan densa como para comprometer la transparencia.
“Gracias a nuestro método de fabricación simple y de bajos coste, junto con la flexibilidad de los nanocables de plata, podrían hacer reducir de forma realmente significativa los costes de desarrollo de pantallas LED transparentes y expandir su utilización en áreas flexibles con un gran ángulo de curva”, añade Yang.
Ensayando las nuevas pantallas transparentes
El análisis de estos circuitos de nanocables de plata mostró que eran altamente transparentes y exhibían una conductividad más alto que los basados en óxido de estaño e indio (ITO). Los investigadores también realizaron pruebas en las que doblaron tiras conductoras de nanocables de plata y tiras transparentes ITO, depositadas en una película de plástico con un radio de 2 milímetros. La tira de nanocables de plata mostró flexibilidad mecánica y un rendimiento estable durante las pruebas de flexión, mientras que las ITO no mantuvo el rendimiento.
A continuación, los investigadores incorporaron los circuitos conductores transparentes de nanocables en prototipos de pantallas LED con sustratos de vidrio o plástico. Estos incluían una pantalla de plástico que funcionaba bien incluso cuando estaba envuelta alrededor de una botella pequeña o era doblada dinámicamente en un radio tan pequeño como unos 15 milímetros.
Los investigadores señalan que con sólo unos pocos pasos realmente simples podrían convertir sus prototipos en pantallas transparentes prácticas. Por ejemplo, estos circuitos podrían diseñarse de forma fácil para permitir la programación de múltiples LED conectados para mostrar video. Además, los circuitos tendrían que protegerse con un recubrimiento par evitar reacciones químicas con el medio ambiente y mejorar su adhesión a los sustratos. Las pantallas también podrían integrarse con vidrio intercalado o películas de plástico transparentes para una mayor protección y fácil mantenimiento.
Créditos de imágenes: Liu Yang, Zhejiang University
