介绍透明显示的核心材料之一的透明电极所要具备的条件

CINNO 发表于 2018-06-22 09:36:25 收藏 已收藏
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介绍透明显示的核心材料之一的透明电极所要具备的条件

CINNO 发表于 2018-06-22 09:36:25

CINNO 外媒资讯 在InfoCm2018展会上LG首次亮相了65英寸OLED“壁纸”显示屏。

之前我们在各种科幻片里看到的场景 - 透明显示设备也逐渐现实化。像透明的玻璃窗可以显示日期、天气、日程等信息。

像冰箱门即可以看见内容物,还可以结合物联网显示食材的相关信息。

不仅如此,还可以应用到车辆前挡风玻璃。结合导航、路面建筑信息、速度等信息让我们的生活更加智能、便利。

为了实现这样的透明显示设备,首先电极、基板等所有元器件均要变透明。

今天小C君的技术课堂就为大家介绍透明显示的核心材料之一的透明电极。

透明电极所要具备的条件(透明的机理)

在肉眼可见的可是光源中,具备高光穿透率同时兼备高导电率的电极就是透明电极。量化指标(韩国电机研究院)是在550纳米下可视光源穿透率为80%以上,面阻抗为1000Ω/sq以下或者满足1000S/m的导电率。

一般面阻抗较低的导电玻璃应用于LCD、OLED、太阳能电池等;面阻抗较高的导电膜应用于触控屏。

为了确保透明电极的优秀性能,一定要平衡好电极的厚度、阻抗与导电率、穿透率。

1.厚度与阻抗

阻抗对电路中的电流所起阻碍作用就叫阻抗,与物体长度成正比,与厚度成反比。物体越长越薄阻抗就越大,导电率变低。相反物体越短越厚阻抗就会更小,导电率变高。

在基板蒸镀阻抗,其厚度是极其薄的。微小的厚度变化都会直接影响阻抗。所以透明电极应利用好物体表面阻抗-面阻抗。

2.导电率与穿透率

能带是晶体内的电子运动的轨道。

传导带(Conduction band)就是电子可存在的领域,价带(Valence band)是完全填满电子的带。能带隙(Band gap)是电子不可存在的领域。

能带隙的大小决定电子移动至传导带,所以也是决定导电率的非常重要因素。

价带的电子移动到传导带需要吸收掉超能带隙能量的光源。吸收掉超能带隙能量的光源后电子从传导带下降至价带时会重新释放同样波长的光,并被肉眼识别。

但如果是小于能带隙能量的光源时,电子无法穿过能带隙到达传导带,也就是说光源无法被吸收直接会穿透。所以肉眼看见是透明的。一般来说能隙带比3.26eV大的物体在可视光线领域是透明的。

再看看导电率,能带隙不只是决定穿透率,它也影响导电率。能隙带变大时导电率变低,但是透明度变高。相反能带隙变小时导电率变高,但透明度会变低。

所以上面也说过一定要平衡好电极的厚度、阻抗与导电率、穿透率。厚度越厚阻抗变小,导电率变大,但穿透率变低。厚度越薄阻抗增加,导电率变小,但透明度就高。

所以研发出导电性和穿透率均高的材料,难度非常大。

透明电极的种类

因透明电极的应用领域较多,所以研究的方向也是多样化的。

1.ITO(Indium Tin Oxide)

ITO是氧化铟(In2O3)加了少量的氧化锡(SnO2)制作而成。它的导电性、穿透率均优秀,同时满足传输信号与透明的要求。所以现阶段大部分透明电极采用ITO。但他的缺点有两种:一是铟的资源紧缺和价格上涨,二是ITO不适合做柔性,不符合Flexible的趋势。原因是柔性显示采用透明plastic材质,但plastic基板和金属/金属氧化物等透明材料因有机物和无机物的差距,很难协调混合使用。

2.石墨烯

石墨烯是碳原子形成的六角形呈蜂巢晶格的结构。这种结构导电率比铜优秀100倍以上,强度比钢铁优秀200倍以上,而且导热性也比导热性之最的钻石还要优秀2倍以上。因这些优势也可应用于柔性显示。

3.Pedot:pss

Pedot:pss是一种高分子聚合物。导电性高分子是为提升导电率为使用目的。虽然导电性高分子有很多种,但使用EDOT聚合物合成的Pedot因导电性高、安全性佳、柔性好、Coating制程简单的优势,被业界看作是下一代透明电极材料。

4.银纳米线

银纳米线是横断面单位为纳米尺度的银线。银纳米线除具有优秀的导电性外,由于纳米级别的尺寸效应,还具有优秀的透光性、耐曲绕性。而且它是单纯的化学制程生成,无需真空蒸镀等设备。

5.CNT(Carbon Nanotube)

CNT碳纳米管是碳分子形成六角形组成的蜂窝管状的新型材料。

大小为1纳米(发丝的十万分之一),是空心。比钢铁强度高100倍,比铜导电率高1000倍,而且碳元素的组合在空气中的化学稳定性也很高。

以上关于透明电极的简介,也期望我们能早日实现科幻电影般的生活场景。

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