介紹透明顯示的核心材料之一的透明電極所要具備的條件

CINNO 外媒資訊 在InfoCm2018展會(huì)上LG首次亮相了65英寸OLED“壁紙”顯示屏。

之前我們?cè)诟鞣N科幻片里看到的場(chǎng)景 - 透明顯示設(shè)備也逐漸現(xiàn)實(shí)化。像透明的玻璃窗可以顯示日期、天氣、日程等信息。

像冰箱門(mén)即可以看見(jiàn)內(nèi)容物，還可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)顯示食材的相關(guān)信息。

不僅如此，還可以應(yīng)用到車(chē)輛前擋風(fēng)玻璃。結(jié)合導(dǎo)航、路面建筑信息、速度等信息讓我們的生活更加智能、便利。

為了實(shí)現(xiàn)這樣的透明顯示設(shè)備，首先電極、基板等所有元器件均要變透明。

今天小C君的技術(shù)課堂就為大家介紹透明顯示的核心材料之一的透明電極。

透明電極所要具備的條件（透明的機(jī)理）

在肉眼可見(jiàn)的可是光源中，具備高光穿透率同時(shí)兼?zhèn)涓邔?dǎo)電率的電極就是透明電極。量化指標(biāo)（韓國(guó)電機(jī)研究院）是在550納米下可視光源穿透率為80%以上，面阻抗為1000Ω/sq以下或者滿(mǎn)足1000S/m的導(dǎo)電率。

一般面阻抗較低的導(dǎo)電玻璃應(yīng)用于LCD、OLED、太陽(yáng)能電池等；面阻抗較高的導(dǎo)電膜應(yīng)用于觸控屏。

為了確保透明電極的優(yōu)秀性能，一定要平衡好電極的厚度、阻抗與導(dǎo)電率、穿透率。

1.厚度與阻抗

阻抗對(duì)電路中的電流所起阻礙作用就叫阻抗，與物體長(zhǎng)度成正比，與厚度成反比。物體越長(zhǎng)越薄阻抗就越大，導(dǎo)電率變低。相反物體越短越厚阻抗就會(huì)更小，導(dǎo)電率變高。

在基板蒸鍍阻抗，其厚度是極其薄的。微小的厚度變化都會(huì)直接影響阻抗。所以透明電極應(yīng)利用好物體表面阻抗-面阻抗。

2.導(dǎo)電率與穿透率

能帶是晶體內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)的軌道。

傳導(dǎo)帶（Conduction band）就是電子可存在的領(lǐng)域，價(jià)帶（Valence band）是完全填滿(mǎn)電子的帶。能帶隙（Band gap）是電子不可存在的領(lǐng)域。

能帶隙的大小決定電子移動(dòng)至傳導(dǎo)帶，所以也是決定導(dǎo)電率的非常重要因素。

價(jià)帶的電子移動(dòng)到傳導(dǎo)帶需要吸收掉超能帶隙能量的光源。吸收掉超能帶隙能量的光源后電子從傳導(dǎo)帶下降至價(jià)帶時(shí)會(huì)重新釋放同樣波長(zhǎng)的光，并被肉眼識(shí)別。

但如果是小于能帶隙能量的光源時(shí)，電子無(wú)法穿過(guò)能帶隙到達(dá)傳導(dǎo)帶，也就是說(shuō)光源無(wú)法被吸收直接會(huì)穿透。所以肉眼看見(jiàn)是透明的。一般來(lái)說(shuō)能隙帶比3.26eV大的物體在可視光線(xiàn)領(lǐng)域是透明的。

再看看導(dǎo)電率，能帶隙不只是決定穿透率，它也影響導(dǎo)電率。能隙帶變大時(shí)導(dǎo)電率變低，但是透明度變高。相反能帶隙變小時(shí)導(dǎo)電率變高，但透明度會(huì)變低。

所以上面也說(shuō)過(guò)一定要平衡好電極的厚度、阻抗與導(dǎo)電率、穿透率。厚度越厚阻抗變小，導(dǎo)電率變大，但穿透率變低。厚度越薄阻抗增加，導(dǎo)電率變小，但透明度就高。

所以研發(fā)出導(dǎo)電性和穿透率均高的材料，難度非常大。

透明電極的種類(lèi)

因透明電極的應(yīng)用領(lǐng)域較多，所以研究的方向也是多樣化的。

1.ITO（Indium Tin Oxide）

ITO是氧化銦（In2O3）加了少量的氧化錫（SnO2）制作而成。它的導(dǎo)電性、穿透率均優(yōu)秀，同時(shí)滿(mǎn)足傳輸信號(hào)與透明的要求。所以現(xiàn)階段大部分透明電極采用ITO。但他的缺點(diǎn)有兩種：一是銦的資源緊缺和價(jià)格上漲，二是ITO不適合做柔性，不符合Flexible的趨勢(shì)。原因是柔性顯示采用透明plastic材質(zhì)，但plastic基板和金屬/金屬氧化物等透明材料因有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的差距，很難協(xié)調(diào)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結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)電率比銅優(yōu)秀100倍以上，強(qiáng)度比鋼鐵優(yōu)秀200倍以上，而且導(dǎo)熱性也比導(dǎo)熱性之最的鉆石還要優(yōu)秀2倍以上。因這些優(yōu)勢(shì)也可應(yīng)用于柔性顯示。

3.Pedot：pss

Pedot：pss是一種高分子聚合物。導(dǎo)電性高分子是為提升導(dǎo)電率為使用目的。雖然導(dǎo)電性高分子有很多種，但使用EDOT聚合物合成的Pedot因?qū)щ娦愿摺踩约?、柔性好、Coating制程簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，被業(yè)界看作是下一代透明電極材料。

4.銀納米線(xiàn)

銀納米線(xiàn)是橫斷面單位為納米尺度的銀線(xiàn)。銀納米線(xiàn)除具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性外，由于納米級(jí)別的尺寸效應(yīng)，還具有優(yōu)秀的透光性、耐曲繞性。而且它是單純的化學(xué)制程生成，無(wú)需真空蒸鍍等設(shè)備。

5.CNT（Carbon Nanotube）

CNT碳納米管是碳分子形成六角形組成的蜂窩管狀的新型材料。

大小為1納米（發(fā)絲的十萬(wàn)分之一），是空心。比鋼鐵強(qiáng)度高100倍，比銅導(dǎo)電率高1000倍，而且碳元素的組合在空氣中的化學(xué)穩(wěn)定性也很高。

以上關(guān)于透明電極的簡(jiǎn)介，也期望我們能早日實(shí)現(xiàn)科幻電影般的生活場(chǎng)景。