Jaka jest różnica między srebrzystymi nanowirem a ITO dla ekranów dotykowych?

- Apr 06, 2017-

Ekrany dotykowe stały się jednym z najbardziej intuicyjnych interfejsów w niemal wszystkich elektronicznych urządzeniach konsumenckich. Są popularne w tabletach, laptopach, telefonach komórkowych, monitorach biurkowych, kioskach, automatach do gier, urządzeniach typu point-of-sale, samochodach, systemach GPS i innych. System operacyjny Windows 8 sprawił, że były bardziej popularne w laptopach, monitorach biurkowych i komputerach typu "wszystko w jednym". Większość ekranów dotykowych wykorzystuje technologię przewidywanej pojemności i wymaga wysokiej jakości przezroczystych przewodów, aby zapewnić użytkownikom bogate wrażenia.

Obecna technologia dla przezroczystych przewodów wykorzystuje tlenek tlenku indu (ITO) .Indium jest produktem ubocznym wydobycia cynku pochodzącym głównie z Chin. Od czasu do czasu brakowało podaży. ITO odegrał istotną rolę w rozwoju różnych urządzeń elektronicznych, w szczególności wyświetlaczy elektronicznych i ogniw słonecznych. W celu wytworzenia przeźroczystego przewodu, ITO jest nanoszony na napylanie na docelowym podłożu, stosując proces osadzania oparów w komorze próżniowej. Otrzymane powleczone podłoże (zwykle szkło) jest chemicznie wytrawiane i wzorzyste, tworząc przezroczysty przewód, który jest używany w ekranach dotykowych.

Powłoka Cambrios 'ClearOhm jest tuszem ze srebrnymi nanowłami (SNW) zawieszonymi wewnątrz. Nanowie są wykonane z krystalicznego srebra o średnicy w dziesiątkach nanometrów i długości kilkudziesięciu mikrometrów, co daje wysoki współczynnik kształtu. Powłoka na podłożu z tworzywa sztucznego (zazwyczaj PET), otrzymana folia ma perkolowaną sieć wysoko przewodzących, ale przezroczystych nanowłók srebrnych (rys. 1) . Pojedyncze kryształowo srebrne przewody zachodzą na siebie, tworząc sieć bardzo przewodzącą, ponieważ srebro jest najbardziej przewodzącym elementem na naszej planecie.

0813WTDnanowire_Fig1.jpg

Wymagania dotyczące ekranów dotykowych

Wymagania dotyczące przeźroczystych przewodów stosowanych w ekranach dotykowych różnią się w zależności od aplikacji i rozmiaru ekranu dotykowego. Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie one wymagają bardzo transmisyjnych materiałów zapewniających dobrą widoczność, dobrą przewodność, umożliwiającą szybką reakcję na dotyk, a cieńsze materiały, dzięki czemu produkty końcowe mają mniejszą wagę i są estetyczne. Co najważniejsze, przezroczyste przewody zapewniają niższy koszt posiadania producentom ekranów dotykowych, a tym samym urządzenia o niższej cenie dla konsumentów.

Wymaga to jednak zmian w większości aplikacji, takich jak monitory, komputery wielofunkcyjne, laptopy, tablety i telefony komórkowe. Wynika to z faktu, że ekran dotykowy jest bardziej dostosowany do nowszych aplikacji i lepiej realizuje się jego doświadczenie.

W przypadku większych ekranów dotykowych stosowanych w aplikacjach takich jak 23-calowe. Monitory, wyższa przewodność jest niezbędna, aby zapewnić szybki czas odpowiedzi przy użyciu 10-palcowego systemu dotykowego. W przypadku urządzeń przenośnych, takich jak laptopy, potrzeba cieńszych, lżejszych i silniejszych ekranów dotykowych napędza potrzebę stosowania przezroczystych przewodników na folii, a nie tradycyjnych. Ponieważ elastyczne wyświetlacze stają się rzeczywistością, przezroczyste przewody, które można dopasować, zgiąć lub nawet walcować na nierówne powierzchnie, są częścią nowych wymagań. Co najważniejsze, ponieważ ceny elektronicznych urządzeń konsumenckich nadal osiągają poziom, który powoduje adopcję masową, koszty przejrzystych przewodników muszą nadążać za tempem.

Przekazanie a przewodność

W aplikacjach z ekranem dotykowym, szczególnie pojemnymi ekranami dotykowymi dla komputerów przenośnych i komputerów typu all-in-one, wysoka transmisja (ponad 90%) oraz niska rezystancja (mniej niż 80 Ω / kwadrat) umożliwiają 10-palcowe dotyk, co zapewnia świetne doświadczenie użytkownika .

ITO na folii jest zwykle dostępna przy oporach arkusza większych niż 120 Ω / kwadrat. Poniżej tego przedziału ITO jest zazwyczaj dostępny na szkle, a nie na folii (rys. 2) . To dlatego, że temperatura wyżarzania kilkuset stopni Celsjusza dla ITO jest zbyt wysoka dla plastikowych podłoży, ograniczając jego użycie do folii o niższej przewodności. ITO na szkle można jednakże wykonać do takich zastosowań. Wyższą przewodność uzyskuje się przez umieszczenie grubszej warstwy ITO na podłożu szklanym, zmniejszając przepustowość, ponieważ zużywa więcej czasu na złożenie. Również tradycyjne szklane podłoża są ciężkie i grubsze niż folie, co sprawia, że urządzenia są nieporęczne.

Producenci OEM coraz bardziej preferują przewodzące przezroczystość przewody. Dostępne w handlu dopasowane do indeksu filmy ITO mają dobrą transmisję ponad 98%, co czyni je odpowiednimi do małych ekranów dotykowych o przekątnych, takich jak telefony komórkowe, w których niższa oporność nie jest obowiązkowa (rys. 2) .

0813_WTDnanowire_F2.gif



2. Niesormowane ITO na folii zazwyczaj ma oporność arkusza 120 Ω / kwadrat, ale przy niższej transmisji światła.


W przypadku przeźroczystego przewodu SNW materiał można powlekać na folii, ponieważ temperatura potrzebna do pokrycia i wyschnięcia wynosi około 100 ° C, znacznie niższa niż temperatury mięknienia folii z tworzywa sztucznego. Również wydajność jest taka sama niezależnie od wymagań dotyczących odporności na arkusze. W celu uzyskania niższej odporności na arkusze, stosuje się grubszą powłokę dokładnie tego samego tuszu SNW z taką samą szybkością powlekania (stąd taką samą przepustowością). SNW ma wyższą transmisję niż najlepsza w swojej klasie ITO i oferuje znacznie ponad 95% prześwit światła przy oporach arkuszowych znacznie niższych niż osiągnięto dzięki ITO z folii.

Wyższa transmisja oznacza jaśniejszy wyświetlacz, ponieważ czujniki dotykowe nie utrudniają światła. Przeźroczyste przewody o większej przepuszczalności transmisji oznaczają dłuższy czas pracy na bateriach w urządzeniach przenośnych.

Widoczność wzoru, Haze i Moireé

Oba technologie SNW i ITO są silne w tej dziedzinie. Ani nie cierpią z efektu Moireé. Widoczność wzoru dla ITO nie jest wysoka w porównaniu do technologii, takich jak siatka metalowa. Biorąc pod uwagę losowość dystrybucji nanowłókna srebra na folii, technologia ta prawie nie wykazuje widoczności wzoru. Z drugiej strony Haze jest kwestią obydwu technologii. Typowe wartości zamglenia SNW w filmie i ITO na film są podobne, a ITO na szkle ma znacznie lepsze wyniki niż ITO na filmie lub SNW.

Waga i grubość

W tej kategorii mniej jest więcej. Przezroczyste przewody, które ważą mniej, czynią urządzenia elektroniczne konsumenckie, takie jak tabletki i laptopy, bardziej przenośne i wytrzymałe ze względu na mniejszą masę. Redukcje w środku grubości są eleganckie i estetycznie bardziej przyjemne. W przypadku ekranów dotykowych, które wymagają niskiej odporności na arkusze poniżej 100 Ω / kwadrat, zastosowanie ITO na folii nie jest możliwe. ITO jest zwykle osadzany na szkle, co sprawia, że czujnik dotykowy na szkle o grubości około 0,6 mm. Dla porównania, SNW na folii ma zaledwie 0,2 mm i wynosi 0,4 mm. Podobnie tradycyjne szklane czujniki ITO są znacznie cięższe niż sensory SNW na bazie folii. Ogólnie czujniki SNW na folii są o 40% lżejsze i 40% cieńsze niż ich odpowiedniki z ITO.

Tabletki, laptopy i monitory LCD z przeszłości były cięższe i grubsze. Dziś trenuje się stworzenie naprawdę przenośnych urządzeń i eleganckich komputerów typu all-in-one, które wymagają cieńszych, lżejszych elementów. Jest to obszar korzystny dla czujników SNW na bazie folii.

Elastyczne, Bendable, Rollable Ekrany dotykowe

Różne technologie wyświetlania i ekrany dotykowe spełniają elastyczne funkcje wyświetlania, które umożliwiają przenoszenie, wytrzymałość i unikatowe projekty. W szczególności, LEDy organiczne (OLED) i e-papier są ukierunkowane na nowe aplikacje mobilne. Ekrany dotykowe tych aplikacji muszą być elastyczne, cienkie, lekkie i wytrzymałe.

Wyobraź sobie elastyczne telefony komórkowe, które są niezniszczalne. Wyobraź sobie, że składasz 10-calowe. Tablet, więc mieści się w kieszeni. Wyobraź sobie, że wysuwa się ekran z wnętrza pióra. Lub wyobraź sobie elastyczne wyświetlacze lub wyświetlacze o rozmiarach notatek, które owijają filar lub budynek. Te typy produktów stają się rzeczywistością. Aby umożliwić te aplikacje, potrzebna jest elastyczna, podatna na zginanie, przekręcana ekranem dotykowym (rys. 3) .ITO jest kruchym materiałem ceramicznym. Może być lekko wygięta, ale może pęknąć i stać się niefunkcjonalnym w giętkich, przezroczystych przewodnikach.


3. Flexible touchscreens can be a challenge to ITO displays.
3. Elastyczne ekrany dotykowe mogą stanowić wyzwanie dla wyświetlaczy ITO.


Materiały SNW zostały pokryte na elastycznych i opuszczalnych ekranach i testowane przez klientów, pomyślnie przechodzą 100 000 obrotów wokół promienia 3 mm zginania. Czujniki dotykowe oparte na folii wykorzystujące przeźroczyste przewody SNW są elastyczne, wytrzymałe i już w użyciu, nawet na sztywnych monitorach, telefonach komórkowych i komputerach typu all-in-one. W przypadku tych aplikacji giętki przezroczysty przewód / ekran dotykowy zmniejsza ciężar i grubość, nawet jeśli sam ekran hosta nie jest elastyczny.

Całkowity koszt posiadania

Srebro jest najlepszym przewodnikiem energii elektrycznej na naszej planecie i jest około 100 razy bardziej przewodzące niż ITO. Z materialnego punktu widzenia dany ekran dotykowy zużywa mniej srebra niż ind. Istnieją trzy obszary porównania kosztów: infrastruktura / wyposażenie potrzebne do pokrycia materiału na podłożu, koszt wzorowania materiału oraz koszt stosu materiałów stanowiących ekran dotykowy.

Infrastruktura potrzebna do nakładania ITO wymaga urządzeń do odsysania próżni, które wymagają kilku milionów dolarów inwestycji, a wymagania dotyczące przewodnictwa aplikacji wpływają na przepustowość. Na przykład przepustowość powłoki 50-Ω / kwadratowej warstwy ITO jest czterokrotnie mniejsza niż 200-Ω / square ITO.

W przeciwieństwie do tego, materiały SNW są powleczone roztworem o znacząco niższych inwestycjach wstępnych w urządzenia, takie jak piloty (rys. 4) . Przepustowość / pojemność danej linii nie różni się od wymaganej przewodności / oporu arkusza dla różnych zastosowań. Proces "roll-to-roll" stosowany do powlekania materiału powlekanego SNW pozwala szybko zwiększyć pojemność. Proces jest znacznie wydajniejszy. Również wykorzystanie materiałów jest lepsze i nie cierpi z powodu ogromnych odpadów powstałych w procesie osadzania ITO.


4. Pilot coaters are used to make roll-to-roll flexible transparent conductors.
4. Powłoki pilota są stosowane do wytwarzania przezroczystych przewodów typu roll-to-roll.


Koszty wzorcowe zarówno dla SNW, jak i ITO są takie same, jeśli stosowane są metody wzbogacania fotografii lub metody wytrawiania na mokro. Jednak SNW ma tę przewagę kosztową, gdy materiał jest wzorowany przy użyciu procesu laserowego w temperaturze pokojowej. Koszt wzorcowania laserowego jest około jednej czwartej kosztów wzorcowania zdjęć, ponieważ koszty urządzeń są niższe i nie ma materiałów eksploatacyjnych, takich jak opór fotografii, etchany czy striptiz. Ponadto, ponieważ proces laserowy nie obejmuje chemikaliów, nie ma problemów związanych z odpadami.

Przepustowość jest wysoka, a jakość wzornicza jest podobna do zaawansowanego procesu fotograficznego. Moc lasera potrzebna do wykonania filmu SNW jest stosunkowo niewielka, a jakość wzoru jest bardzo wysoka, a jego wydajność optyczna jest bardzo wysoka. Laserowe wzorowanie na ITO może spowodować uszkodzenie folii podłoża, ponieważ ITO wymaga większej mocy lub dłuższego czasu trwania wzoru, a uzyskana wzorzysta folia może mieć widoczność wzoru, która jest nie do przyjęcia.

Koszt stosu lub kosztów jednostkowych zależy od konfiguracji stosu. Możliwe jest wiele innych konfiguracji dzięki SNW, a konfiguracje te zapewniają najlepsze opcje dla danej aplikacji. Niektóre z nich mają mniej etapów procesu (pięć kroków w porównaniu do 15 z tradycyjnym ITO), jak w przypadku materiału SNW osadzonego w suchym filmie. W innych konfiguracjach, takich jak jednofazowe rozwiązanie (OFS), stos nie stosuje optycznie wyraźnych kleje (OCA), co dodatkowo redukuje koszty. Ogólnie rzecz biorąc, ekrany dotykowe SNW okazały się być nieco mniej do znacznie mniej kosztowne niż rozwiązania ITO oparte na filmie.

Zalety ITO i SNW

ITO cieszy się dominacją na rynku od kilku lat, ponieważ jest to dobrze sprawdzona technologia, którą rozumieją producenci. W niektórych przypadkach producenci już zainwestowali setki milionów dolarów w urządzenia do osadzania / rozpylania oparów w dobrze zamortyzowanych fabrykach.

Proces ITO jest dobrze zrozumiany. Transmisja nie jest lepsza od SNW, a folia ITO nie może być odporna na działanie niskich arkuszy, ale jej wydajność jest odpowiednia do tradycyjnych zastosowań małych ekranów dotykowych o przekątnej. ITO jest również bardzo jednolity, widoczność wzoru jest zminimalizowana, a materiał jest bardzo stabilny.

SNW ma przewagę nad ITO zarówno w zakresie przenoszenia, jak i odporności na niską arkusz. Materiał jest sprawdzony w kilku produktach konsumenckich, produkcja i koszt jednostkowy są niższe, a skalowanie z SNW jest znacznie łatwiejsze. Przeźroczysty przewód SNW przetworzony metodą roll-to-roll jest doskonałym wyborem dla nowszych urządzeń produkcyjnych, które wymagają dużej przepustowości, łatwiejszego przetwarzania i materiałów przystosowanych do wyświetlania ekranów elastycznych.

Rahul Gupta jest starszym dyrektorem ds. Rozwoju biznesu w Cambrios. Wcześniej miał ponad 13-letnie doświadczenie w opracowywaniu nowych technologii i produktów, takich jak lasery do telekomunikacji optycznej w Lucent, kolorowe wyświetlacze OLED i oświetlenie OLED w firmie Osram, a urządzenia do drukarek strumieniowych Generation 8 do produkcji filtrów kolorystycznych dla LCD w AKT Materiały stosowane). Uzyskał stopień doktora z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara i MBA z Hass School of Business na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley.

Sriram Peruvemba pełni funkcję głównego operatora ds. Marketingu w Cambrios na całym świecie. Zarządza globalnym marketingiem, inżynierią aplikacji i rozwojem firmy. Ma ponad 25-letnie doświadczenie w branży elektronicznej. Zanim rozpoczął pracę w firmie Cambrios, pełnił funkcję CMO w firmie E Ink Holdings, gdzie nadzorował globalne działania marketingowe dla swoich firm z branży elektronicznej i papierowej. Posiada również wysokie stanowiska na stanowiskach kierowniczych w Sharp Corp., Planar Systems i TFS Inc. Pełni również funkcję doradcy wykonawczego YFYJupiter.


Para:Nasze wysoko wydajne nanocząstki srebra zostały włączone do różnych produktów przemysłowych, w tym: Następny:Przygotowanie stabilnego wodnego tuszu przewodzącego z nanoflagami srebra i jego zastosowanie w elastycznej elektronice papierowej