Sự khác biệt giữa dây nano bạc và ITO đối với màn hình cảm ứng là gì?

- Apr 06, 2017 -

Màn hình cảm ứng đã trở thành một trong những giao diện trực quan nhất trong hầu hết các thiết bị điện tử tiêu dùng. Chúng rất phổ biến trong máy tính bảng, máy tính xách tay, điện thoại di động, màn hình để bàn, ki-ốt, máy chơi game, thiết bị tiêu điểm, ô tô, hệ thống GPS và hơn thế nữa. Hệ điều hành Windows 8 đã làm cho chúng phổ biến hơn trong máy tính xách tay, màn hình để bàn và máy tính tất cả trong một. Hầu hết các màn hình cảm ứng sử dụng công nghệ điện dung dự báo và yêu cầu chất dẫn trong suốt minh bạch để cung cấp trải nghiệm người dùng phong phú.

Công nghệ đương nhiệm cho các dây dẫn trong suốt sử dụng oxit thiếc indo (ITO). Ixion là sản phẩm phụ của khai thác kẽm có nguồn gốc chủ yếu từ Trung Quốc. Thỉnh thoảng có sự thiếu hụt nguồn cung. ITO đã đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của các thiết bị điện tử khác nhau, đặc biệt là màn hình điện tử và pin mặt trời. Để tạo ra một chất dẫn trong suốt, ITO được phủ lên trên một bề mặt đích sử dụng quá trình lắng đọng hơi trong buồng chân không. Các kết quả tráng chất nền (thường là thủy tinh) được chemically etched và patterned để tạo thành một conductor minh bạch được sử dụng trong touchscreens.

Vật liệu phủ ClearOhm của Cambrios là mực in với dây nano bạc (SNW) treo trong đó. Các dây nano được làm từ bạc tinh thể có đường kính trong hàng chục nanô mét và chiều dài hàng chục micromet, cho tỷ lệ cao. Khi được phủ một lớp nhựa (PET) điển hình, bộ phim kết quả có một mạng lưới percolated của dây nano bạc có độ dẫn điện cao trong suốt (Hình 1) . Các dây pha lê đơn tinh thể chồng lên nhau, tạo ra một mạng lưới dẫn điện cao vì bạc là thành phần dẫn đầu nhất trên hành tinh.

0813WTDnanowire_Fig1.jpg

Yêu cầu Đối với màn hình cảm ứng

Các yêu cầu đối với dây dẫn trong suốt được sử dụng trong màn hình cảm ứng khác nhau tùy theo ứng dụng và kích cỡ màn hình cảm ứng. Nói chung, tất cả chúng đều đòi hỏi vật liệu có khả năng truyền cao để có khả năng nhìn thấy tốt, độ dẫn tốt để cho phép phản ứng nhanh và vật liệu mỏng hơn, do đó sản phẩm cuối có trọng lượng thấp hơn và được thẩm mỹ về thẩm mỹ. Quan trọng nhất, dây dẫn trong suốt mang lại chi phí sở hữu thấp hơn cho các nhà sản xuất màn hình cảm ứng và do đó thiết bị có giá rẻ hơn cho người tiêu dùng.

Nhưng những yêu cầu này đang thay đổi trên hầu hết các ứng dụng như màn hình, máy tính tất cả trong một, máy tính xách tay, máy tính bảng và điện thoại di động. Thậm chí độ dẫn cao hơn dưới 100 Ω / square được tìm kiếm nên màn hình cảm ứng phản ứng nhanh hơn với các ứng dụng mới hơn và trải nghiệm người dùng tốt hơn được thực hiện.

Đối với màn hình cảm ứng lớn hơn được sử dụng trong các ứng dụng như 23-in. Màn hình, độ dẫn cao hơn là cần thiết để cung cấp thời gian đáp ứng nhanh với khả năng cảm ứng 10 ngón tay. Đối với các thiết bị di động như máy tính xách tay, màn hình cảm ứng mỏng hơn, nhẹ hơn và mạnh mẽ hơn đang thúc đẩy sự cần thiết của các dây dẫn trong suốt hơn là kính truyền thống. Khi hiển thị linh hoạt trở thành hiện thực, các dây dẫn trong suốt có thể được chỉnh dạng, uốn cong, hoặc thậm chí cán vào các bề mặt không phẳng là một phần của yêu cầu mới. Quan trọng nhất là khi giá của các thiết bị điện tử tiêu dùng tiếp tục đạt đến mức gây ra việc áp dụng hàng loạt, chi phí của các bộ dẫn trong suốt cần phải bắt kịp.

Truyền dẫn so với độ dẫn

Trong các ứng dụng màn hình cảm ứng, đặc biệt màn hình cảm ứng điện dung cho máy tính xách tay và máy tính tất cả trong một, truyền dẫn cao (trên 90%) cùng với điện trở thấp (dưới 80 Ω / square) cho phép chạm nhẹ 10 ngón tay giúp trải nghiệm người dùng tuyệt vời .

ITO trên phim thường có sẵn tại kháng chiến của hơn 120 Ω / square. Dưới khoảng đó, ITO thường có sẵn trên kính chứ không phải trên phim (Hình 2) . Đó chủ yếu là vì nhiệt độ ủ của vài trăm độ C cho ITO quá cao đối với chất dẻo plastic, hạn chế việc sử dụng nó đối với màng dẫn điện thấp hơn. ITO trên kính, tuy nhiên, có thể được thực hiện cho các ứng dụng như vậy. Độ dẫn điện cao hơn thu được bằng cách đặt một lớp dày hơn của ITO lên mặt kính thủy tinh, mặc dù làm giảm thông lượng vì nó tiêu tốn nhiều thời gian hơn để gửi. Ngoài ra, chất nền thủy tinh truyền thống nặng và dày hơn phim, làm cho các thiết bị cồng kềnh.

Các nhà sản xuất OEM ngày càng thích các chất dẫn điện trong suốt. Các bộ phim ITO có chỉ số xuất hiện trên thị trường có độ truyền đạt tốt trên 98%, làm cho chúng phù hợp với các màn hình cảm ứng cỡ chéo nhỏ hơn như điện thoại di động, nơi không có yêu cầu kháng thấp hơn (Hình 2) .

0813_WTDnanowire_F2.gif



2. ITO không lập chỉ mục trên phim thường có điện trở 120 Ω / square nhưng có truyền dẫn ánh sáng thấp hơn.


Trong trường hợp dây dẫn trong suốt SNW, vật liệu có thể được phủ trên màng kể từ khi nhiệt độ cần thiết để phủ và sấy khoảng 100ºC, thấp hơn nhiều so với nhiệt độ làm mềm của màng nhựa. Ngoài ra, tỷ lệ sản xuất là như nhau bất kể yêu cầu về tính kháng của tấm. Để đạt được mức kháng dưới, một lớp sơn SNW cùng một lớp sơn tĩnh điện với cùng tốc độ lớp phủ (do đó có cùng công suất) được thực hiện. SNW có khả năng truyền tải cao hơn so với ITO tốt nhất trong lớp và có khả năng truyền tải ánh sáng trên 95% ở mức điện trở thấp hơn nhiều so với những gì đạt được thông qua ITO dựa trên phim.

Truyền dẫn cao hơn có nghĩa là hiển thị sáng hơn vì cảm biến cảm ứng không làm cản trở ánh sáng. Các dây dẫn trong suốt trong truyền dẫn cao cũng có nghĩa là tuổi thọ pin dài hơn cho mỗi lần sạc trong thiết bị di động.

Hiển thị mẫu, Haze và Moireé

Cả hai công nghệ SNW và ITO đều mạnh mẽ trong lĩnh vực này. Không bị ảnh hưởng bởi Moireé. Khả năng hiển thị của ITO không cao so với các công nghệ như lưới kim loại. Với sự ngẫu nhiên của phân bố dây nano bạc trên phim, công nghệ này hầu như không có khả năng hiển thị khuôn mẫu. Haze, mặt khác, là một vấn đề với cả hai công nghệ. Giá trị độ mờ của SNW trên phim và ITO trên phim cũng tương tự như vậy, với ITO trên kính có hiệu năng tốt hơn ITO trên phim hay SNW.

Trọng lượng và Độ dày

Trong loại này, ít hơn nhiều. Các dây dẫn trong suốt mà cân nặng ít hơn làm cho các thiết bị điện tử tiêu dùng như máy tính bảng và máy tính xách tay xách tay và gồ ghề hơn do khối lượng giảm. Việc giảm độ dày có nghĩa là thiết kế kiểu dáng đẹp và thẩm mỹ dễ chịu hơn. Trong trường hợp màn hình cảm ứng có yêu cầu điện trở thấp dưới 100 Ω / square, việc sử dụng ITO trên phim là không thể. ITO sau đó thường được tích tụ trên kính, làm cho cảm biến cảm ứng trên kính dày khoảng 0,6 mm. Để so sánh, SNW trên phim thấp đến 0,2 mm và cao nhất là 0,4 mm. Tương tự, cảm biến ITO thủy tinh truyền thống nặng hơn đáng kể so với cảm biến SNW dựa trên phim. Nói chung, cảm biến SNW trên phim mỏng hơn 40% và mỏng hơn 40% so với các đối tác của ITO.

Các máy tính bảng, máy tính xách tay và màn hình LCD của quá khứ nặng hơn và dày hơn. Ngày nay xu hướng này là tạo ra các thiết bị di động thực sự và máy tính tất cả trong một kiểu dáng đẹp đòi hỏi các thành phần mỏng hơn, nhẹ hơn. Đây là một lĩnh vực có lợi cho bộ cảm biến SNW dựa trên phim.

Màn hình cảm ứng linh hoạt, Bendable, Rollable

Các công nghệ hiển thị và màn hình cảm ứng khác nhau đã và đang theo đuổi các ứng dụng hiển thị linh hoạt cho tính di động, độ bền và thiết kế độc đáo. Đặc biệt, LED hữu cơ (OLED) và giấy điện tử đang được nhắm mục tiêu vào các ứng dụng di động mới. Các màn hình cảm ứng cho các ứng dụng này cũng cần phải được linh hoạt, mỏng, nhẹ, và gồ ghề.

Hãy tưởng tượng điện thoại di động linh hoạt không thể phá vỡ. Hãy tưởng tượng gấp 10-in của bạn. Máy tính bảng phù hợp trong túi của bạn. Hãy tưởng tượng đưa ra một màn hình từ bên trong bút của bạn. Hoặc, hãy tưởng tượng các màn hình linh hoạt cỡ notepad hoặc hiển thị quấn quanh cột hoặc tòa nhà. Những loại sản phẩm này đang trở thành hiện thực. Để kích hoạt các ứng dụng này, cần phải có các màn hình cảm ứng mềm, có thể uốn cong được, có thể cuộn lại (Hình 3) .ITO là một vật liệu gốm giòn. Nó có thể được flexed hơi, nhưng nó có khả năng crack và trở thành phi chức năng trong các ứng dụng dây dẫn có thể uốn cong, minh bạch.


3. Flexible touchscreens can be a challenge to ITO displays.
3. Màn hình cảm ứng linh hoạt có thể là một thách thức đối với các màn hình của ITO.


Vật liệu SNW đã được phủ trên màn hình linh hoạt và có thể cuộn lại và được thử nghiệm bởi khách hàng, vượt qua thành công 100.000 vòng quanh một bán kính 3mm của uốn cong. Cảm biến cảm ứng dựa trên phim sử dụng dây dẫn trong suốt SNW là linh hoạt, chắc chắn và đã được sử dụng ngay cả trên màn hình hiển thị, điện thoại di động và máy tính tất cả trong một. Đối với các ứng dụng này, dây dẫn / màn hình cảm ứng trong suốt làm giảm trọng lượng và độ dày mặc dù màn hình chủ không linh hoạt.

Tổng chi phí sỡ hửu

Bạc là vật dẫn điện tốt nhất trên hành tinh và có độ dẫn điện cao gấp 100 lần so với ITO. Từ quan điểm vật chất, một màn hình cảm ứng sử dụng ít bạc hơn indium. Có ba lĩnh vực để so sánh chi phí: cơ sở hạ tầng / thiết bị cần thiết để phủ một lớp vật liệu lên bề mặt, chi phí cho việc vẽ mẫu vật liệu và chi phí của ngăn xếp vật liệu tạo nên màn hình cảm ứng.

Cơ sở hạ tầng cần thiết cho ITO đòi hỏi thiết bị đổ chân không đòi hỏi phải đầu tư nhiều triệu đô la, và yêu cầu về độ dẫn điện của ứng dụng ảnh hưởng đến năng suất. Ví dụ, thông lượng để phủ một lớp ITO 50-Ω / square là bốn lần ít hơn một lớp ITO 200-Ω / square.

Ngược lại, các vật liệu SNW được phủ bằng dung dịch với đầu tư trả trước thấp hơn đáng kể trong các thiết bị thí nghiệm như ống dẫn (Hình 4) . Thông lượng / công suất của một đường dây nhất định không thay đổi với độ dẫn điện / lớp điện trở cần thiết cho các ứng dụng khác nhau. Quy trình roll-to-roll được sử dụng để làm cho vật liệu phủ SNW cho phép mở rộng năng lực rất nhanh. Quá trình này hiệu quả hơn nhiều. Ngoài ra, việc sử dụng vật liệu tốt hơn và không bị ảnh hưởng bởi chất thải khổng lồ tạo ra trong quá trình lắng đọng ITO.


4. Pilot coaters are used to make roll-to-roll flexible transparent conductors.
4. Đầu máy thử nghiệm được sử dụng để làm dây dẫn trong suốt trong suốt cuộn.


Chi phí vẽ khuôn cho cả SNW và ITO đều giống nhau nếu sử dụng các phương pháp vẽ mẫu hoặc các phương pháp khắc mẫu ướt. Tuy nhiên, SNW có lợi thế về chi phí khi vật liệu được làm khuôn bằng cách sử dụng quy trình laser nhiệt độ phòng. Chi phí của mô hình laze là khoảng một phần tư chi phí của mô hình ảnh vì chi phí thiết bị thấp hơn và không có hàng tiêu dùng như chống lại hình ảnh, etchants, hoặc strippers. Ngoài ra, vì quá trình laser không sử dụng hóa chất nên không có vấn đề xử lý chất thải.

Thông lượng là cao, và chất lượng của mẫu tương tự như quá trình xử lý ảnh cao cấp. Năng lượng laser cần thiết để tạo mẫu phim SNW khá nhỏ và chất lượng mẫu rất cao với hiệu suất quang học xuất sắc. Mẫu laser trên ITO có thể dẫn đến lớp màng nền bị hư hỏng vì ITO đòi hỏi nhiều năng lượng hơn hoặc thời gian dài hơn để tạo mẫu, và màng có mẫu có thể có khả năng nhìn thấy khuôn mẫu bị phản đối.

Chi phí xếp chồng / chi phí đơn vị khác nhau tùy theo cấu hình ngăn xếp. Có thể có nhiều cấu hình hơn với SNW, và các cấu hình này cung cấp các tùy chọn chi phí tốt nhất cho một ứng dụng nhất định. Một số có ít bước tiến trình (năm bước so với 15 với ITO truyền thống) như trong trường hợp SNW nhúng trong một màng khô chống lại vật liệu. Trong các cấu hình khác như OFS, ngăn xếp không sử dụng các chất kết dính quang (OCAs) làm giảm chi phí. Nhìn chung, màn hình cảm ứng dựa trên SNW cho thấy ít hơn một chút so với các giải pháp tương tự của ITO.

Ưu điểm của ITO và SNW

ITO đã giành được sự thống trị của thị trường trong nhiều năm vì nó là một công nghệ được chứng minh tốt mà các nhà sản xuất hiểu. Trong một số trường hợp, các nhà sản xuất đã đầu tư hàng trăm triệu đô la vào thiết bị lắng đọng hơi / xáo trộn trong các nhà máy bị khấu hao.

Quá trình ITO được hiểu rõ. Việc truyền dẫn không tốt hơn SNW, và cũng không thể làm phim ITO kháng thấp, nhưng hiệu suất của nó là đầy đủ cho các ứng dụng truyền thống cho màn hình cảm ứng kích thước nhỏ chéo. ITO cũng rất đồng đều, tầm nhìn của mẫu được giảm thiểu, và vật liệu này rất ổn định.

SNW có lợi thế hơn cả ITO trong việc truyền tải và chống ăn mòn. Tài liệu được chứng minh trong một số sản phẩm tiêu dùng, sản xuất và chi phí đơn vị thấp hơn, và rộng với SNW là dễ dàng hơn nhiều. Các dây dẫn trong suốt SNW đã qua xử lý cuộn đến roll là sự lựa chọn tuyệt vời cho các cơ sở sản xuất mới hơn, đòi hỏi công suất cao, chế biến dễ dàng và vật liệu phù hợp với màn hình cảm ứng hiển thị linh hoạt.

Rahul Gupta là giám đốc cao cấp về phát triển kinh doanh tại Cambrios. Trước đây, ông đã có hơn 13 năm kinh nghiệm phát triển các công nghệ và sản phẩm mới như laser cho viễn thông quang học tại Lucent, màn hình OLED đầy đủ màu và ánh sáng OLED ở Osram và thiết bị in phun thế hệ thứ 8 để sản xuất các bộ lọc màu cho LCD tại AKT Vật liệu Ứng dụng). Ông nhận bằng tiến sĩ từ Đại học California tại Santa Barbara và bằng Thạc sỹ Quản trị Kinh doanh của Trường kinh doanh Hass tại Đại học California tại Berkeley.

Sriram Peruvemba là giám đốc tiếp thị cho các hoạt động trên toàn thế giới của Cambrios. Ông quản lý tiếp thị toàn cầu của công ty, ứng dụng kỹ thuật và nỗ lực phát triển kinh doanh. Ông có hơn 25 năm kinh nghiệm trong ngành công nghiệp điện tử. Trước khi gia nhập Cambrios, ông đã từng làm CMO cho E Ink Holdings, nơi ông giám sát các nỗ lực tiếp thị toàn cầu cho các doanh nghiệp giấy điện tử và màn hình LCD. Ông cũng giữ các vị trí cao cấp tại Sharp Corp., Planar Systems, và TFS Inc. Ông cũng là cố vấn cho YFYJupiter.


Một cặp:Các hạt nano bạc hiệu suất cao của chúng tôi đã được đưa vào một loạt các sản phẩm công nghiệp bao gồm: Tiếp theo:Chuẩn bị mực dẫn nước ổn định với nano bạc và ứng dụng của nó trên giấy điện tử linh hoạt dựa trên giấy