터치 스크린을위한 실버 나노 와이어와 ITO의 차이점은 무엇입니까?

- Apr 06, 2017 -

터치 스크린은 거의 모든 소비자 전자 장치에서 가장 직관적 인 인터페이스 중 하나가되었습니다. 태블릿, 랩톱, 휴대 전화, 데스크톱 모니터, 키오스크, 게임기, POS 장치, 자동차, GPS 시스템 등에서 널리 사용됩니다. Windows 8 운영 체제는 랩톱, 데스크톱 모니터 및 올인원 컴퓨터에서 더욱 인기를 얻었습니다. 대부분의 터치 스크린은 프로젝션 커패시턴스 기술을 사용하고 풍부한 사용자 경험을 제공하기 위해 고품질의 투명 도체가 필요합니다.

투명 도체의 현재 기술은 인듐 주석 산화물 (ITO)을 사용합니다. 인듐은 주로 중국에서 공급되는 아연 광산의 부산물입니다. 때때로 공급 부족이있었습니다. ITO는 다양한 전자 장치, 특히 전자 디스플레이 및 태양 전지의 성장에 중요한 역할을 담당해 왔습니다. 투명한 도체를 생성하기 위해, ITO는 진공 챔버에서 기상 증착 공정을 사용하여 타겟 기판 상에 스퍼터 - 코팅된다. 결과로 코팅 된 기판 (일반적으로 유리)은 화학적으로 에칭되고 패터닝되어 터치 스크린에 사용되는 투명 도체를 형성합니다.

Cambrios 'ClearOhm 코팅 재료는은 나노 와이어 (SNW)가 내부에 매달려있는 잉크입니다. 나노 와이어는 직경이 수십 나노 미터이고 길이가 수십 마이크로 미터 인 결정질은으로 만들어져 높은 종횡비를 제공합니다. 플라스틱 (일반적으로 PET) 기판에 코팅 할 때, 생성 된 필름은 전도성이 높지만 투명한 은나노 와이어 (그림 1) 의 투과 네트워크가 있습니다. 단결정 은색 선이 겹쳐서 은이 지구상에서 가장 전도성이 강한 요소이기 때문에 매우 전도성이 높은 네트워크를 만듭니다.

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터치 스크린을위한 요구 사항

터치 스크린에 사용되는 투명 도체에 대한 요구 사항은 터치 스크린의 용도와 크기에 따라 다릅니다. 일반적으로 이들 제품은 모두 시인성이 좋고 투과성이 좋으며 접촉 성이 좋고 재료가 더 얇아서 최종 제품의 무게가 적고 심미적으로 만족 스러울 정도로 높은 투과성을 요구합니다. 무엇보다도 투명 도체는 터치 스크린 제조사에 대한 소유 비용을 낮추고 따라서 소비자 용 저가 장치를 제공합니다.

그러나 이러한 요구 사항은 모니터, 올인원 컴퓨터, 랩톱, 태블릿 및 휴대 전화와 같은 대부분의 응용 프로그램에서 변경되고 있습니다. 100 Ω / 스퀘어 미만의보다 높은 전도도가 요구되기 때문에 터치 스크린은 더 새로운 애플리케이션에보다 잘 반응하고 더 나은 사용자 경험이 실현됩니다.

23 인치와 같은 애플리케이션에 사용되는 대형 터치 스크린 용. 모니터에서 높은 전도도는 10 손가락 터치 기능으로 빠른 응답 시간을 제공하는 데 필수적입니다. 랩톱과 같은 모바일 장치의 경우 더 얇고 가볍고 강력한 터치 스크린이 필요하므로 전통 유리가 아닌 투명 도체가 필요합니다. 플렉서블 디스플레이가 현실화됨에 따라 비평 형 표면에 맞춰 지거나 구부러 지거나 굴러 갈 수있는 투명 도체가 새로운 요구 사항의 일부입니다. 소비자 전자 기기의 가격이 지속적으로 대중화되는 수준에 도달함에 따라 투명 도체의 비용이 계속 높아져야합니다.

전송 대 전도성

터치 스크린 애플리케이션, 특히 랩톱 및 올인원 컴퓨터 용 정전 용량 방식 터치 스크린에서 낮은 저항 (80Ω / 스퀘어 미만)과 함께 높은 전송률 (90 % 이상)을 통해 10 손가락 터치가 가능하므로 사용자 경험이 뛰어납니다 .

ITO on film은 일반적으로 시트 저항이 120 Ω / square 이상인 경우에 사용할 수 있습니다. 이 범위보다 낮은 ITO는 일반적으로 필름보다는 유리 위에 있습니다 (그림 2) . 그 이유는 주로 ITO의 수백 ℃ 정도의 어닐링 온도가 플라스틱 기판에 비해 너무 높아서 전도성이 낮은 필름으로의 사용을 제한하기 때문입니다. 그러나 유리 위에 ITO를 적용 할 수 있습니다. 유리 기판 상에 ITO의 더 두꺼운 층을 증착함으로써 더 높은 전도도가 얻어 지지만, 증착에 더 많은 시간을 소비하기 때문에 처리량이 감소된다. 또한 전통적인 유리 기판은 필름보다 무겁고 두껍기 때문에 장치가 부피가 커집니다.

OEM은 점점 더 필름 기반 투명 도체를 선호합니다. 상업적으로 이용 가능한 인덱스 매칭 ITO 필름은 98 % 이상의 우수한 투과율을 가지므로, 낮은 저항이 필수적이지 않은 휴대 전화와 같이 더 작은 대각선 크기의 터치 스크린에 적합합니다 (그림 2) .

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2. 필름상의 비 색인 ITO는 일반적으로 시트 저항이 120 Ω / square이지만 광 투과율은 낮습니다.


SNW 투명 도체의 경우 코팅 및 건조에 필요한 온도가 플라스틱 필름의 연화 온도보다 훨씬 낮은 약 100ºC이므로 소재를 필름에 코팅 할 수 있습니다. 또한 생산 속도는 시트 저항 요구 사항에 관계없이 동일합니다. 더 낮은 시트 저항을 얻기 위해 동일한 코팅 속도 (즉, 동일한 처리량)에서 정확한 동일한 SNW 잉크의 더 두꺼운 코팅이 구현됩니다. SNW는 동급 최고의 ITO보다 높은 투과율을 가지며 필름 기반 ITO를 통해 달성되는 것보다 훨씬 낮은 시트 저항에서 95 % 이상의 광 투과율을 제공합니다.

터치 센서가 빛을 방해하지 않으므로 전송율이 높을수록 디스플레이가 밝아집니다. 전송률이 높은 투명 도체는 모바일 장치의 충전 당 배터리 수명이 길어지는 것을 의미합니다.

패턴 가시성, 헤이즈 및 모아레

SNW와 ITO 기술은 모두이 분야에서 강합니다. Moireé 효과도 없습니다. ITO의 패턴 가시성은 금속 메쉬와 같은 기술에 비해 높지 않습니다. 이은 나노 와이어 분포가 필름에 임의로 주어지기 때문에이 기술은 패턴 가시성이 거의 없습니다. 한편, 헤이즈는 두 가지 기술 모두에서 문제가됩니다. 필름상의 SNW 및 필름상의 ITO에 대한 전형적인 헤이즈 값은 유사하며, 유리상의 ITO는 필름 또는 SNW상의 ITO보다 훨씬 우수한 성능을 갖는다.

무게와 두께

이 카테고리에서는 더 적은 것이 더 있습니다. 무게가 덜 나가는 투명한 도체는 무게가 줄어들어 태블릿과 랩톱과 같은 소비자 전자 장치를보다 휴대 가능하고 견고하게 만듭니다. 두께 감소는 디자인이 매끄 럽고 심미적으로 더 즐겁다는 것을 의미합니다. 100 Ω / square 미만의 낮은 면저항을 요구하는 터치 스크린의 경우, 필름에 ITO를 사용할 수 없습니다. 그런 다음 ITO는 일반적으로 약 0.6mm 두께의 유리 위에 터치 센서를 만드는 유리 위에 증착됩니다. 비교해 보면, 필름 위의 SNW는 0.2mm로 낮고 0.4mm만큼 높습니다. 마찬가지로 기존의 유리 기반 ITO 센서는 필름 기반 SNW 센서보다 훨씬 무겁습니다. 일반적으로 필름의 SNW 센서는 ITO보다 약 40 % 가볍고 40 % 더 얇습니다.

과거의 태블릿, 랩톱 및 LCD 모니터는 더 두껍고 두껍습니다. 오늘날 추세는 더 얇고 가벼운 구성 요소를 필요로하는 진정한 휴대 장치 및 세련된 올인원 (all-in-one) 컴퓨터를 만드는 것입니다. 이것은 필름 기반 SNW 센서의 장점입니다.

유연하고 구부릴 수있는 롤업 식 터치 스크린

다양한 디스플레이 기술과 터치 스크린은 이동성, 견고성 및 독특한 디자인을위한 유연한 디스플레이 어플리케이션을 추구해 왔습니다. 특히 유기 발광 다이오드 (OLED)와 전자 종이는 새로운 모바일 애플리케이션을 겨냥하고있다. 이러한 애플리케이션을위한 터치 스크린은 유연하고 얇고 가볍고 견고해야합니다.

유연하지 못한 휴대 전화를 상상해보십시오. 귀하의 10 인치 접이식을 상상해보십시오. 태블릿으로 주머니에 넣을 수 있습니다. 펜 안에서 디스플레이를 펼치고 있다고 상상해보십시오. 또는 메모장 크기의 유연한 디스플레이 또는 기둥이나 건물을 감싸는 디스플레이를 상상해보십시오. 이러한 유형의 제품이 현실화되고 있습니다. 이러한 어플리케이션을 가능하게하기 위해서는 유연하고 구부릴 수있는 롤업 가능한 터치 스크린이 필요합니다 (그림 3) .ITO는 부서지기 쉬운 세라믹 소재입니다. 약간 구부러 질 수는 있지만 구부릴 수있는 투명한 도체 응용 분야에서는 균열이 발생하고 기능이 없어집니다.


3. Flexible touchscreens can be a challenge to ITO displays.
3. 유연한 터치 스크린은 ITO 디스플레이에 대한 도전 일 수 있습니다.


SNW 소재는 유연하고 굴러 진 디스플레이에 코팅되어 고객에 의해 테스트되어 3mm 반경의 굴곡 주위로 100,000 회 이상 성공적으로 통과합니다. SNW 투명 도체를 사용하는 필름 기반 터치 센서는 유연하고 견고하며 유리 기반의 단단한 디스플레이 모니터, 휴대 전화 및 올인원 컴퓨터에서도 이미 사용됩니다. 이러한 애플리케이션의 경우 유연한 투명 도체 / 터치 스크린은 호스트 디스플레이 자체가 유연하지는 않지만 무게와 두께를 줄입니다.

총 소유 비용

은은 지구상에서 가장 우수한 전기 전도체이며 ITO보다 약 100 배 더 전도성이 있습니다. 재료 관점에서, 주어진 터치 스크린은 인듐보다 훨씬 적은은을 사용합니다. 비용 비교를위한 세 가지 영역이 있습니다 : 기판에 재료를 코팅하는 데 필요한 인프라 / 장비, 재료를 패터닝하는 데 드는 비용 및 터치 스크린을 구성하는 재료 스택의 비용.

ITO 코팅에 필요한 인프라는 수백만 달러의 투자가 필요한 진공 증착 장비를 필요로하며, 애플리케이션의 전도 요구 사항은 처리량에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 50-Ω / square ITO 층을 코팅하는 처리량은 200-Ω / square ITO 층의 4 배입니다.

대조적으로, SNW 소재는 파일럿 코팅기와 같은 장비에 대한 초기 투자가 현저하게 적은 솔루션 코팅이되어 있습니다 (그림 4) . 주어진 라인의 처리량 / 용량은 다양한 애플리케이션에 필요한 전도성 / 시트 저항에 따라 변하지 않습니다. SNW로 코팅 된 소재를 만들기 위해 사용되는 롤 투롤 (roll-to-roll) 공정은 용량을 매우 빠르게 확장시킵니다. 프로세스가 훨씬 효율적입니다. 또한, 소재 활용도가 우수하고 ITO 증착 공정에서 발생하는 거대한 폐기물로 인해 어려움을 겪지 않습니다.


4. Pilot coaters are used to make roll-to-roll flexible transparent conductors.
4. 파일럿 코터는 롤 투롤 (roll-to-roll) 유연한 투명 도체를 만드는 데 사용됩니다.


포토 패터닝 또는 습식 에칭 패터닝 방법이 사용되는 경우, SNW 및 ITO 모두에 대한 패터닝 비용은 동일하다. 그러나, SNW는 재료가 실온 레이저 공정을 사용하여 패터닝 될 때 비용 이점을 갖는다. 레이저 패터닝 비용은 장비 비용이 낮고 포토 레지스트, 에칭 제 또는 스트리퍼와 같은 소모품이 없기 때문에 사진 패터닝 비용의 약 1/4입니다. 또한, 레이저 공정은 화학 물질을 사용하지 않기 때문에 폐기물 처리 문제가 없습니다.

처리량이 높고 패터닝 품질이 고급 사진 공정과 비슷합니다. SNW 필름을 패턴 화하는 데 필요한 레이저 출력은 매우 작으며 우수한 광학 성능으로 패턴의 품질이 매우 높습니다. ITO 상에 레이저 패터닝을하면 ITO가 더 많은 전력을 필요로하기 때문에 기판 필름이 손상 될 수 있고 결과적으로 패터닝 된 필름은 불쾌한 패턴 가시성을 가질 수있다.

스택 비용 또는 단위 비용은 스택 구성에 따라 다릅니다. SNW를 사용하면 더 많은 구성이 가능하며 이러한 구성은 해당 응용 프로그램에 가장 적합한 옵션을 제공합니다. 일부는 드라이 필름 레지스트 재료에 포함 된 SNW의 경우와 같이 공정 단계가 적습니다 (5 단계 대 15 단계의 전통적인 ITO 사용). one-film-solution (OFS)과 같은 다른 구성에서 스택은 OCA (optical clear adhesive)를 사용하지 않기 때문에 비용이 추가로 절감됩니다. 전반적으로 SNW 기반 터치 스크린은 동등한 ITO 필름 기반 솔루션보다 가격이 훨씬 저렴합니다.

ITO 및 SNW의 장점

ITO는 제조업체가 이해할 수있는 잘 입증 된 기술이기 때문에 수년 동안 시장 지배력을 누리고 있습니다. 경우에 따라 제조업체들은 이미 잘 감가 상각 된 공장에서 기상 증착 / 스퍼터링 장비에 수 억 달러를 투자했습니다.

ITO 프로세스는 잘 이해되고 있습니다. 투과율은 SNW보다 좋지 않으며 ITO 필름이 낮은 면저항을 가질 수는 없지만 작은 대각선 크기 터치 스크린의 전통적인 응용 분야에 적합합니다. ITO도 매우 균일하고 패턴 가시성이 최소화되며 소재가 매우 안정적입니다.

SNW는 투과율과 낮은 면저항 모두에서 ITO보다 유리합니다. 이 소재는 여러 소비재 제품에서 입증되었으며 단위 생산 비용이 낮고 SNW로 스케일링하는 것이 훨씬 쉽습니다. 롤 투롤 처리 된 SNW 투명 도체는 높은 처리량,보다 쉬운 가공 및 유연한 디스플레이 터치 스크린에 적합한 소재가 필요한 최신 생산 설비에 적합한 선택입니다.

Rahul Gupta 는 Cambrios의 사업 개발 담당 선임 이사입니다. 이전에는 루슨트 (Lucent)의 광통신 용 레이저, 오스람 (Osram)의 풀 컬러 OLED 디스플레이 및 OLED 조명, AKT의 LCD 용 컬러 필터 제작을위한 제 8 세대 잉크젯 인쇄 장비와 같은 새로운 기술 및 제품 개발에 13 년 이상의 경력을 쌓았습니다 응용 재료). 그는 University of California에서 산타 바바라에서 박사 학위를, Berkeley에있는 University of California에서 Hass School of Business에서 MBA를 받았습니다.

Sriram Peruvemba 는 Cambrios의 전세계 영업 담당 최고 마케팅 책임자입니다. 그는 회사의 글로벌 마케팅, 응용 프로그램 엔지니어링 및 비즈니스 개발 노력을 관리합니다. 그는 전자 산업 분야에서 25 년 이상의 경력을 쌓았습니다. 그는 Cambrios에 입사하기 전에 E 잉크 홀딩스 (E Ink Holdings)의 CMO로 일하면서 전자 종이 및 LCD 비즈니스를위한 글로벌 마케팅 활동을 총괄했습니다. Sharp Corp., Planar Systems 및 TFS Inc.에서 고위 직책을 맡았으며 YFYJupiter의 집행 고문으로도 활동하고 있습니다.


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