Hva er forskjellen på Silver nanowire og ITO For berøringsskjermer?

- Apr 06, 2017-

Berøringsskjermer har blitt en av de mest intuitive grensesnitt i nesten alle elektroniske enheter. De er populære i tabletter, bærbare datamaskiner, mobiltelefoner, stasjonære skjermer, kiosker, gaming maskiner, point-of-salg enheter, biler, GPS-systemer, og mer. Windows 8 operativsystem har gjort dem mer populære i bærbare datamaskiner, stasjonære skjermer, og alt-i-ett-maskiner. De fleste berøringsskjermer bruke projisert-kapasitans teknologi og krever høy kvalitet transparent ledere for å gi en rik brukeropplevelse.

Den sittende teknologi for transparent ledere anvender indiumtinnoksid (ITO) .Indium er et biprodukt av sink gruvedrift som er hentet hovedsakelig fra Kina. Det har vært forsyningsknapphet fra tid til annen. ITO har spilt en viktig rolle i veksten av forskjellige elektroniske innretninger, særlig elektroniske skjermer og solceller. For å opprette en gjennomsiktig leder, er ITO frese belagt på en skiveunderlag ved hjelp av en dampavsetningsprosess i et vakuumkammer. Det resulterende belagte substrat (vanligvis glass) er kjemisk etset og mønstret for å danne en gjennomsiktig leder som anvendes i berøringsskjermer.

Cambrios' ClearOhm beleggmateriale er et blekk med sølvnanotråder (SNW) er opphengt i. Nanotråder er laget av krystallinsk sølv med en diameter på flere titalls nanometer og en lengde på titalls mikrometer, noe som gir det et høyt sideforhold. Etter belegging på et plast (typisk PET) substrat, har den resulterende filmen en percolated nettverk av høyt ledende ennå gjennomsiktige sølvnanotråder (fig. 1). Enkrystall sølvtråder overlapper hverandre, noe som skaper et nettverk som er sterkt ledende fordi sølv er den mest ledende element på planeten.

0813WTDnanowire_Fig1.jpg

Krav til berøringsskjermer

Kravene til transparente ledere som benyttes i berøringsskjermer variere fra berøringsskjermen søknad og størrelse. Generelt, de krever svært transmissive materialer for god synlighet, god ledningsevne for å muliggjøre rask respons på berøring, og tynnere materialer så sluttprodukter veier mindre og er estetisk tiltalende. Viktigst, transparent ledere tilby en lavere eierkostnader til berøringsskjerm stakere og dermed en lavere priset enhet for forbrukeren.

Men disse kravene endrer seg over de fleste applikasjoner som skjermer, alt-i-ett datamaskiner, bærbare datamaskiner, nettbrett og mobiltelefoner. Enda høyere ledningsevne under 100 Ω / torg er søkt slik at berøringsskjermer er mer lydhør overfor nyere programmer og en bedre brukeropplevelse er realisert.

For større berøringsskjermer som benyttes i anvendelser slik som 23-i. skjermer, er den høyere ledningsevnen vesentlig for å gi rask responstid med 10-finger berøring evne. For mobile enheter, slik som bærbare datamaskiner, behovet for tynnere, lettere og sterkere berøringsskjermer driver behovet for transparent ledere på film i stedet for tradisjonelle glass. Som fleksible skjermer bli en realitet, transparent ledere som kan bli formet, bøyd eller rullet til ikke-flate overflater er en del av de nye kravene. Viktigst, som prisene på elektroniske enheter fortsetter å nå nivåer som forårsaker masse adopsjon, kostnaden for de gjennomsiktige ledere trenger for å holde tritt.

Overføring Versus konduktivitet

I berøringsskjerm anvendelser, spesielt kapasitive berøringsskjermer for bærbare datamaskiner og alt-i-ett-maskiner, høy transmisjon (over 90%) sammen med lav motstand (mindre enn 80 Ω / kvadrat) muliggjøre en 10-finger berøring, noe som gir en god brukeropplevelse .

ITO på film er vanligvis tilgjengelig på foliemotstander på mer enn 120 Ω / kvadrat. Under dette område er ITO er vanligvis tilgjengelig på glass i stedet for på filmen (fig. 2). Det er først og fremst fordi glødetemperaturen på noen få hundre grader Celsius for ITO er for høy for plastsubstrater, begrenser bruken til lavere-ledende filmer. ITO på glass, men kan gjøres for slike søknader. Høyere ledningsevne oppnås ved å avsette et tykkere lag av ITO på glass-substratet, selv om det, redusere gjennomstrømning ettersom det forbrukes mer tid til å sette inn. Også tradisjonelle glass-substrater er tunge og tykkere enn filmen, noe som gjør enhetene klumpete.

OEM øker kravene til filmbaserte transparent ledere. Kommersielt tilgjengelige indekstilpassede ITO filmer har god overføring av over 98%, noe som gjør dem egnet for mindre skrå størrelse berøringsskjermer som mobiltelefoner, hvor lavere motstand er ikke obligatorisk (fig. 2).

0813_WTDnanowire_F2.gif



2. Ikke-indeksert ITO på-film som typisk har en sjiktmotstand på 120 Ω / kvadrat, men med en lavere lystransmisjon.


I tilfelle av SNW gjennomsiktig leder, kan materialet være belagt på film siden den temperatur som er nødvendig for å belegge og tørk det er rundt 100 ° C, mye lavere enn den mykningstemperaturer av plastfilmer. Dessuten er produksjonshastigheten den samme uavhengig av de ark-motstandskrav. For å oppnå lavere elektrisk motstand, er et tykkere belegg av nøyaktig samme SNW blekk med samme hastighet av belegget (og dermed samme throughput) som er implementert. SNW har høyere overføringshastighet enn best i klasse ITO og gir godt over 95% lystransmisjon ved foliemotstander er vesentlig lavere enn det som oppnås via filmbasert ITO.

Høyere overføring betyr lysere skjerm siden berøringssensorene ikke hindrer lys. Høyere transmisjons transparent ledere betyr også lengre batterilevetid per ladning i mobile enheter.

Mønster Synlighet, Haze, og Moireé

Begge SNW og ITO teknologi er sterk i dette området. lider verken fra Moireé effekter. Mønsteret synlighet for ITO ikke er høy sammenlignet med teknologier som for eksempel metallnett. Gitt tilfeldigheten av sølv nanowire distribusjon på film, har denne teknologien nesten ingen mønster synlighet. Haze, på den annen side, er et problem med begge teknologiene. Typiske Sløringsverdiene for SNW på film og ITO på filmen er like, med ITO på glass som har en mye bedre ytelse enn ITO på film eller SNW.

Vekten og tykkelsen

I denne kategorien er mindre mer. Transparent ledere som veier mindre gjør elektroniske enheter som nettbrett og bærbare datamaskiner mer bærbare og robuste på grunn av redusert masse. Reduksjonen i tykkelse betyr design er elegant og estetisk mer tiltalende. I tilfelle av berøringsskjermer som krever lav elektrisk motstand under 100 Ω / kvadrat, er bruken av ITO på filmen ikke er mulig. ITO deretter blir vanligvis avsatt på glass, noe som gjør at trykksensoren på glass omtrent 0,6 mm tykk. Til sammenligning SNW på film er så lav som 0,2 mm og så høy som 0,4 mm. Tilsvarende tradisjonelle glassbaserte ITO sensorer er betydelig tyngre enn filmbaserte SNW sensorer. Generelt SNW sensorer på film er omtrent 40% lettere og 40% tynnere enn sine motstykker ITO.

Tabletter, bærbare datamaskiner og LCD-skjermer fra fortiden var tyngre og tykkere. I dag er trenden er å skape virkelig bærbare enheter og elegant alt-i-ett-maskiner som krever tynnere, lettere komponenter. Dette er et område av fordel for filmbaserte SNW sensorer.

Fleksible, bøybare, Trillbar berøringsskjermer

Ulike skjermteknologier og berøringsskjermer har vært å forfølge fleksible display applikasjoner for portabilitet, robusthet, og unike design. Spesielt er organiske lysdioder (OLED), og e-papir som blir rettet mot nye mobile applikasjoner. De berøringsskjermer for disse anvendelser må også være fleksibel, tynn, lett og robust.

Tenk deg fleksible mobiltelefoner som er uknuselig. Tenk deg å brette din 10-in. tablett slik at den passer i lommen. Tenk deg å rulle ut en skjerm fra din penn. Eller tenk notepad-size fleksible skjermer eller skjermer som festes rundt en søyle eller bygning. Disse typer produkter er blitt en realitet. For å aktivere disse anvendelser er det et behov for fleksible, bøyelige, opprullbar berøringsskjermer (fig. 3) .ITO er et sprøtt keramisk materiale. Det kan bøyes litt, men det er sannsynlig å sprekke og bli ikke-funksjonelle i bøyelig, gjennomsiktig lederprogrammer.


3. Flexible touchscreens can be a challenge to ITO displays.
3. Fleksibel berøringsskjermer kan være en utfordring å ITO skjermer.


SNW materialer er blitt belagt på fleksible og rullbare skjermer og testet av kunder, bestått 100000 vindinger rundt en radius på 3 mm av bend. Film-baserte trykks sensorer ved hjelp av SNW transparent ledere er fleksibelt, robust, og som allerede er i bruk, selv om glassbaserte stiv billedskjermer, mobiltelefoner, og alt-i-ett-maskiner. For disse anvendelser er de fleksible gjennomsiktige leder / berøringsskjermer redusere vekten og tykkelse, selv om vertsdisplayet i seg selv er ikke fleksibel.

Totalkostnad av eierskap

Sølv er best leder av elektrisitet på kloden, og er omtrent 100 ganger mer ledende enn ITO. Fra et materiale ståsted, bruker en gitt berøringsskjerm mye mindre sølv enn indium. Det er tre områder for kostnadssammenligning: infrastrukturen / utstyr som er nødvendig for å belegge materialet på et substrat, er kostnaden for mønstring av materialet, og kostnaden av materialet stabelen som utgjør berøringsskjermen.

Den infrastrukturen som er nødvendig for å belegge ITO krever vakuum deponering utstyr som involverer flere millioner dollar i investeringer, og programmets konduktivitet krav påvirke gjennomstrømningen. For eksempel, gjennomstrømningen for å belegge en 50-Ω / kvadrat ITO lag er fire ganger mindre enn en 200-Ω / kvadrat ITO lag.

I motsetning til dette, SNW materialer er løsnings belagt med betydelig lavere investeringskostnad i utstyr slik som åpen belegningsinnretning (fig. 4). Gjennomstrømningen / kapasiteten til en gitt linje ikke varierer med konduktiviteten / foliemotstanden kreves for ulike anvendelser. Den valse-til-valse prosess som ble anvendt for å lage SNW belagt materiale gjør det mulig å utvide kapasiteten meget hurtig. Prosessen er mye mer effektiv. Dessuten er det materialutnyttelse bedre og ikke lider av den enorme avfall i ITO deponering prosessen.


4. Pilot coaters are used to make roll-to-roll flexible transparent conductors.
4. Pilot beleggere blir brukt til å lage valse-til-valse fleksibel transparent ledere.


Mønstrings kostnader for både SNW og ITO er den samme hvis bilde mønstrings eller våt etse mønstrings metoder brukes. Imidlertid har SNW en kostnadsfordel når materialet er mønstret ved hjelp av en romtemperatur laserprosessen. Kostnaden for laser mønster er omtrent en fjerdedel av kostnadene for bilde mønster siden utstyrskostnadene er lavere og det er ingen forbruksvarer som bilde motstå, etse eller strippere. I tillegg, siden laseren prosessen ikke bruker kjemikalier det er ingen avfallsproblemer.

Gjennomstrømningen er høy, og kvaliteten av mønster er lik den high-end bilde prosess. Laseren strømmen som er nødvendig for å påføre mønster på SNW filmen er ganske liten, og kvaliteten av mønsteret er meget høy med utmerket optisk ytelse. Laser mønster på ITO kan resultere i substratet filmen blir ødelagt siden ITO krever mer kraft eller en lengre varighet for å mønster, og den resulterende mønstret film kan ha mønster synlighet som er forkastelig.

Stack kostnad eller per enhetskostnadene varierer etter stabelkonfigurasjon. Mange flere konfigurasjoner er mulig med SNW, og disse konfigurasjonene gi best lige alternativer for en gitt applikasjon. Noen har færre prosesstrinn (fem trinn versus 15 med tradisjonell ITO) som i tilfelle av SNW innleiret i en tørr film motstå materiale. I andre konfigurasjoner som en-film-løsning (OFS), blir stabelen ikke bruke optisk klare lim (OCAS), noe som ytterligere reduserer kostnadene. Totalt har SNW-baserte berøringsskjermer vist seg å være litt mindre å betydelig rimeligere enn tilsvarende ITO filmbaserte løsninger.

Fordelene med ITO Og SNW

ITO har hatt markedsdominans over flere år, siden det er en godt utprøvd teknologi som produsenter forstå. I noen tilfeller har produsentene allerede investert hundrevis av millioner av dollar i damp deponering / sputtering utstyr i godt avskrives fabrikker.

ITO prosessen er godt forstått. Transmisjonen er ikke bedre enn SNW, og heller ikke kan ITO film komme til lav motstand ark, men ytelsen er tilstrekkelig for tradisjonelle applikasjoner for små diagonal størrelse berøringsskjermer. ITO er også meget ensartet, mønsteret synligheten blir minimalisert, og at materialet er meget stabil.

SNW har en fordel over ITO i både transmisjon og lav elektrisk motstand. Materialet er påvist i flere forbrukerprodukter, produksjon og per enhetskostnadene er lavere, og skalering med SNW er mye enklere. Den valse-til-valse behandlet SNW gjennomsiktig leder er et godt valg for nyere produksjonsfasiliteter som trenger høy gjennomstrømming, enklere behandling, og materiale egnet for fleksible visningsberøringsskjermer.

Rahul Gupta er senior direktør for forretningsutvikling i Cambrios. Tidligere hadde han mer enn 13 års erfaring med utvikling av nye teknologier og produkter som lasere for optiske telekommunikasjons på Lucent, full-farge OLED-skjermer og OLED belysning ved Osram og Generation 8 blekkutskrifter utstyr for fremstilling av fargefiltre for LCD-skjermer på AKT ( Applied Materials). Han fikk sin doktorgrad fra University of California i Santa Barbara og en MBA fra Hass School of Business ved University of California i Berkeley.

Sriram Peruvemba fungerer som markedsføringssjef for Cambrios' verdensomspennende virksomhet. Han leder selskapets globale markedsføring, applikasjoner engineering, og næringsutvikling innsats. Han har mer enn 25 års erfaring i elektronikkindustrien. Før han begynte Cambrios var han CMO for E Ink Holdings, hvor han var ansvarlig globale markedsføringstiltak for sine e-papir og LCD-bedrifter. Han har også hatt senior nivå stillinger i Sharp Corp., Planar Systems, og TFS Inc. Han fungerer som utøvende rådgiver for YFYJupiter også.


Et par:Våre høy ytelse sølv nanopartikler har blitt innarbeidet i en rekke industrielle produkter, inkludert: Neste:Fremstilling av stabil, vandig ledende blekk med sølv nanoflakes og dens anvendelse på papirbaserte fleksibel elektronikk