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タッチスクリン用の銀ナノワイヤとITOとの違いは何ですか?

タッチスクリンは、ほぼすべての民生用電子機器において最も直感的なインタフェスの1つになっています。 タブレット、ラップトップ、携帯電話、デスクトップモニタ、キオスク、ゲム機、POSデバイス、自動車、GPSシステムなどで人気があります。 Windows 8オペレティングシステムは、ラップトップ、デスクトップモニタ、オルインワンコンピュタでより人気があります。 ほとんどのタッチスクリンは投影静電容量技術を使用しており、豊富なユザエクスペリエンスを提供するために高品質の透明な導体が必要です。

インジウムスズ酸化物(ITO)を使用した透明導電体の現在の技術。インジウムは主に中国から供給されている亜鉛鉱山の副産物である。 時々供給不足がありました。 ITOは、様々な電子デバイス、特に電子ディスプレイおよび太陽電池の成長において主要な役割を果たしてきた。 透明導電体を作製するために、真空チャンバ内での蒸着プロセスを用いて、ITOをタゲット基板上にスパッタコティングする。 得られたコティングされた基板(通常はガラス)を化学的にエッチングし、パタニングして、タッチスクリンに使用される透明な導体を形成する。

CambriosのClearOhmコティング材料は、銀ナノワイヤ(SNW)が中に懸濁したインクです。 ナノワイヤは、数十ナノメトルの直径および数十マイクロメトルの長さを有する結晶性銀で作られ、高いアスペクト比を与える。 プラスチック(典型的にはPET)基材上にコティングされた場合、得られるフィルムは、高度に導電性で透明な銀ナノワイヤの浸透ネットワクを有する(図1) 単結晶銀線は重なり、銀は惑星上で最も伝導性の高い元素であるため、高導電性のネットワクが形成されます。

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タッチスクリンの要件

タッチスクリンで使用される透明導体の要件は、タッチスクリンの用途とサイズによって異なります。 一般に、それらはすべて、良好な視認性、接触に対する迅速な応答を可能にする良好な導電性、およびより薄い材料を必要とするため、透過性の高い材料を必要とし、最終製品の重さが少なく、審美的に好ましい。 最も重要なことは、透明導電体は、タッチスクリン製造者にとってより低い所有コストをもたらし、それによって消費者のためのより安価なデバイスを提供することである。

しかし、これらの要件は、モニタ、オルインワンコンピュタ、ラップトップ、タブレット、携帯電話などのほとんどのアプリケションで変化しています。 100Ω/平方未満のさらに高い導電率が求められているので、タッチスクリンはより新しいアプリケションに対応し、より良いユザエクスペリエンスが実現されます。

23インチなどのアプリケションで使用されるより大きなタッチスクリン用。 モニタでは、高い指導力が10本指のタッチパネルで高速応答時間を実現するために不可欠です。 ラップトップなどの携帯機器では、より薄くて軽くて強いタッチスクリンの必要性が、従来のガラスではなく、フィルム上の透明導電体の必要性を推進しています。 フレキシブルディスプレイが現実のものとなるにつれて、非平らな表面に合致、曲げ、または圧延することができる透明導体が、新しい要件の一部です。 最も重要なのは、民生用電子機器の価格が大量採用を続けているため、透明導電体のコストがかかることです。

伝導率対伝導率

タッチスクリンアプリケション、特にラップトップおよびオルインワンコンピュタ用の容量性タッチスクリンでは、高抵抗(90Ω以上)と低抵抗(80Ω/平方未満)の高い透過率により10本の指で触れることができ、優れたユザエクスペリエンスを実現します。

フィルム上のITOは、典型的には120Ω/平方以上のシト抵抗で利用可能である。 その範囲を下回ると、ITOは通常、フィルム上ではなくガラス上で利用可能である(図2) これは主に、ITOの数百℃のアニリング温度がプラスチック基板には高すぎるため、導電率の低い膜への使用が制限されているためです。 しかしながら、このような用途のためにガラス上のITOを製造することができる。 ガラス基板上にITOのより厚い層を堆積することによってより高い導電性が得られるが、堆積に時間を消費するのでスルプットが低下する。 また、従来のガラス基板は、膜よりも重く、厚く、デバイスがかさばる。

OEMはますますフィルムベスの透明導電体を好んでいます。 商業的に入手可能な屈折率整合ITOフィルムは98%以上の良好な透過率を有しており、より低い抵抗が必須ではない携帯電話のようなより小さな対角サイズのタッチスクリンに適している(図2)

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2.フィルム上の非屈折率ITOは、典型的にはシト抵抗が120Ω/平方であるが、光透過率は低い。


SNW透明導電体の場合、材料をコトおよび乾燥するのに必要な温度は約100℃であり、プラスチックフィルムの軟化温度よりもはるかに低いので、材料をフィルムにコティングすることができる。 また、シト抵抗要件に関係なく、製造速度は同じである。 より低いシト抵抗を得るために、同一のスピドでの同一のSNWインクのより厚いコティング(したがって同じスルプット)が実施される。 SNWは、クラス最高のITOよりも透過率が高く、シト抵抗で95%以上の光透過率をフィルムベスのITOで達成されたものよりも大幅に低く抑えています。

タッチセンサが光を妨げないので、より高い透過率はより明るい表示を意味する。 透過率の高い透明導電体は、携帯機器の充電当たりのバッテリ寿命も長くなります。

パタンの視認性、ヘイズ、モアレ

この分野では、SNW技術とITO技術の両方が強力です。 どちらもMoireéの影響を受けません。 ITOのパタン可視性は金属メッシュなどの技術に比べて高くはありません。 銀ナノワイヤ分布のフィルム上のランダム性が与えられると、この技術はほとんどパタンの可視性を有さない。 一方、ヘイズは両方の技術の問題です。 フィルム上のSNWおよびフィルム上のITOについての典型的なヘイズ値は類似しており、ガラス上のITOはフィルムまたはSNW上のITOよりもはるかに優れた性能を有する。

重量と厚さ

このカテゴリでは、より少ないものがあります。 重さが軽い透明導体は、タブレットやラップトップのような民生用電子機器の質量を減らして携帯性と耐久性を向上させます。 厚さの減少は、デザインが滑らかで審美的により快適であることを意味します。 シト抵抗が100Ω/□以下の低いタッチスクリンの場合、ITOをフィルムに使用することはできません。 ITOは、通常、ガラス上に堆積され、約0.6mmの厚さのガラス上のタッチセンサとなる。 これに対し、フィルム上のSNWは0.2mmと低く、0.4mmと高い。 同様に、従来のガラスベスのITOセンサは、フィルムベスのSNWセンサよりもかなり重い。 一般に、フィルム上のSNWセンサは、ITO対応のセンサよりも約40%軽く、40%薄いです。

過去のタブレット、ラップトップ、および液晶モニタは、より重くて厚いものでした。 今日のトレンドは、より薄くて軽いコンポネントを必要とする本当にポタブルなデバイスと洗練されたオルインワンコンピュタを作り出すことです。 これはフィルムベスのSNWセンサにとって有利な領域です。

フレキシブル、曲げ可能、ロル可能なタッチスクリン

異なるディスプレイ技術およびタッチスクリンは、可搬性、頑丈さ、独特なデザインのためのフレキシブルディスプレイアプリケションを追求してきた。 特に、有機LED(OLED)や電子ペパは、新しいモバイルアプリケションをタゲットにしています。 これらのアプリケション用のタッチスクリンは、柔軟性があり、薄く、軽く、頑丈である必要もあります。

柔軟ではない携帯電話を想像してみてください。 あなたの10インチの折り畳みを想像してみてください。 それはあなたのポケットに収まるようにタブレット。 あなたのペンの中からディスプレイを展開することを想像してみてください。 または、柱や建物の周りを包むノトパッドサイズのフレキシブルディスプレイやディスプレイを想像してみてください。 この種の製品は現実のものとなっています。 これらのアプリケションを可能にするには、可撓性の曲げ可能なロル可能なタッチスクリンが必要です(図3) .ITOは脆いセラミック材料です。 それはわずかに曲げることができますが、折り曲げ可能で透明な導体アプリケションではクラックして機能しなくなる可能性があります。


3. Flexible touchscreens can be a challenge to ITO displays.
3.柔軟性のあるタッチスクリンは、ITOディスプレイにとって課題となります。


SNW素材は、可とう性と転造可能なディスプレイにコティングされ、3mm曲げ半径の周りを100,000回もうまく通過しています。 SNW透明導電体を使用したフィルムベスのタッチセンサは、ガラスベスの剛性ディスプレイモニタ、携帯電話、オルインワンコンピュタでも柔軟で頑丈で、すでに使用されています。 これらの用途では、フレキシブルな透明導電体/タッチスクリンは、ホストディスプレイ自体が柔軟でないにもかかわらず、重量および厚さを減少させる。

総所有コスト

銀は惑星上の電気の最高の導体であり、ITOよりも約100倍伝導性が高い。 材料的な観点からは、あるタッチスクリンはインジウムよりも銀の使用量が少ない。 コスト比較のための3つの領域があります:基板上に材料をコティングするために必要なインフラストラクチャ/機器、材料をパタニングするコスト、およびタッチスクリンを構成する材料スタックのコスト。

ITOをコティングするために必要なインフラストラクチャには、数百万ドルの投資を伴う真空蒸着装置が必要であり、アプリケションの導電率要件がスルプットに影響します。 たとえば、50Ω/□のITO層をコティングするスルプットは、200Ω/□のITO層の4倍です。

対照的に、SNW材料は、パイロットコタのような機器への初期投資を大幅に低減して溶液コティングされている(図4) 所与のラインのスルプット/容量は、異なる用途に必要な導電性/シト抵抗によって変化しない。 SNW被覆材料を製造するために使用されるロルツロルプロセスは、容量を非常に迅速に拡大することを可能にする。 プロセスはずっと効率的です。 また、材料の利用率は良好であり、ITO堆積プロセスで発生する巨大な廃棄物に悩まされない。


4. Pilot coaters are used to make roll-to-roll flexible transparent conductors.
4.パイロットコタを使用して、ロルツロルのフレキシブルな透明導電体を作製する。


フォトパタニング法またはウェットエッチングパタニング法を用いる場合、SNWとITOの両方に対するパタニングコストは同じである。 しかしながら、SNWは、材料が室温レザプロセスを用いてパタン形成される場合、コスト上の利点を有する。 レザパタニングのコストは、設備コストが低く、フォトレジスト、エッチャント、ストリッパなどの消耗品がないため、写真パタニングの約4分の1のコストです。 加えて、レザプロセスは化学物質を使用しないので、廃棄物処理の問題はない。

スルプットは高く、パタニングの品質はハイエンドフォトプロセスと似ています。 SNW膜をパタニングするのに必要なレザ出力は非常に小さく、パタンの質は非常に高く、優れた光学性能を有する。 ITO上でのレザパタニングは、ITOがより多くのパワまたはより長いパタン形成期間を必要とするため、基材フィルムが損傷し、得られるパタン化フィルムが好ましくないパタン可視性を有する可能性がある。

スタックコストまたは単価は、スタック構成によって異なります。 SNWではさらに多くの設定が可能です。これらの設定は、特定のアプリケションに最適なオプションを提供します。 あるものは、ドライフィルムレジスト材料に埋め込まれたSNWの場合のように、より少ないプロセスステップ(5ステップ対従来のITOで15ステップ)を有する。 ワンフィルム溶液(OFS)のような他の構成では、スタックは光学的に透明な接着剤(OCA)を使用しないため、コストがさらに低減される。 全体的に、SNWベスのタッチスクリンは、同等のITOフィルムベスのソリュションよりもわずかに少なくても大幅に安価であることが示されている。

ITOとSNWの利点

ITOは、メカが理解している実績のある技術であることから、数年間で市場支配力を得ています。 いくつかのケスでは、製造業者はすでに償却量の多い工場で蒸着/スパッタリング装置に何億ドルも投資しています。

ITOプロセスはよく理解されています。 透過率はSNWより優れているわけではなく、ITO膜が低いシト抵抗になることはありませんが、その性能は小さな対角線サイズのタッチスクリン用の従来のアプリケションには適しています。 ITOも非常に均一であり、パタンの可視性は最小限に抑えられ、材料は非常に安定である。

SNWは、透過性と低シト抵抗性の両方においてITOより優れています。 この材料はいくつかの消費者製品で証明されており、製造コストと単価は低く、SNWでのスケリングはずっと簡単です。 ロルツロル処理されたSNW透明導電体は、高スルプット、より容易な加工、フレキシブルディスプレイタッチスクリンに適した材料を必要とする新しい生産設備に最適です。

Rahul Gupta はCambriosのビジネス開発のシニアディレクタです。 以前は、ルセントの光通信用レザ、オスラムのフルカラOLEDディスプレイとOLED照明、AKTのLCD用カラフィルタを製造する第8世代のインクジェット印刷装置など、新しい技術と製品の開発経験が13年以上ありました(アプライドマテリアルズ)。 カリフォルニア大学サンタババラ校で博士号を取得し、カリフォルニア大学バクレ校のHass School of BusinessでMBAを取得しました。

Sriram Peruvemba はCambriosの世界的な営業担当の最高マケティング責任者を務めています。 彼は、同社のグロバルマケティング、アプリケションエンジニアリング、およびビジネス開発の取り組みを管理しています。 彼はエレクトロニクス業界で25年以上の経験を持っています。 Cambriosに入社する前は、E Ink HoldingsのCMOを務め、電子ペパとLCD事業のグロバルマケティング活動を統括しました。 Sharp Corp.、Planar Systems、TFS Inc.の上級職を務め、YFYJupiterのエグゼクティブ·アドバイザとしても活躍しています。


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