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圖二:使用ClearOhm和ITO不同技術下,各導電膜的光透射率和片電阻值比較。Cambrios公司

觸控螢幕已廣泛應用在許多電子產品上,舉凡平板電腦、手機、全球定位系統(GPS),或是互動式資訊機台(kiosk)和銷售點終端機(POS)等電子裝置,觸控螢幕提供使用者最直覺的操作介面。加上微軟Windows 8的推波助瀾,無論是筆記型、桌上型還是All-In-One等電腦,具備觸控螢幕的功能變得愈來愈普遍。大部分的觸控螢幕是利用投射式電容(projected-capacitance)方式,因此需要高品質的透明導電體,才能確保更佳的使用者經驗。

目前市面上大多採用以銦錫氧化物(ITO)為主的透明導電體技術,而銦(Indium)稀土金屬是其中的重要成分,多半來自大陸。這種透明導電體製程昂貴,必須在真空環境下執行氣相沉積(vapor deposition),才能將ITO濺鍍(sputter)到基材上。這些基材通常為玻璃材質,再經過化學蝕刻後,形成透明導電體所需圖樣。

Cambrios公司研發的專利ClearOhm塗佈(coating)材料,是種含有懸浮銀奈米線的墨水,目前已成為取代ITO的首要技術。銀奈米線的直徑只有數十奈米,而長度也僅為幾十微米,所以當塗佈於塑膠基材如PET時,銀奈米線會相互交疊以形成網絡,如圖一所示。這種網絡不但導電性強,透明度也很高,這是因為銀奈米線具有極高的長寬比(aspect ratio),形成的網絡密度空隙大而能讓光線穿越其間,所以具有高透射率(transmission)的效果。

觸控螢幕對透明導電體的需求

不同應用或不同尺寸的觸控螢幕對透明導電體會產生不同的要求條件。一般觸控螢幕需要透光性高的導電材質,以提供清晰的視覺效果;導電性要強,如此才能讓觸控反應快速。透明導電體還要又輕又薄,以利創造輕盈美觀的終端產品。此外,成本要低廉也是十分重要的條件。

然而,這些需求隨著時間也會不斷演變。當今的製造商尋求導電性要低於100(/sq 的片電阻值,因為唯有如此高的導電性材質,才能製造反應快速的觸控螢幕,讓消費者在操作最新產品時能享受更好的使用經驗。譬如23吋的大型螢幕,高導電性的觸控技術是必備條件,因為這樣才能執行10根手指觸控的快速反應力。

其他像是移動式電子裝置如筆記型電腦和智慧型手機,它們需要薄膜式的透明導電體來設計更輕薄耐用的觸控螢幕。而可撓式面板的開發成功,也促使透明導電體必須同時具備能彎能捲的條件。更重要的則是透明導電體成本問題,其價格必須降低到大量的電子產品都能導入觸控螢幕的水準才行。


透射率和導電性

特別是筆記型和All-In-One電腦的電容式觸控螢幕,必須具備高透射率(大於90%)和低電阻值(小於80(/sq)的重要成分要素,才能提供消費者10指觸控的最佳使用經驗。較高的透射率同時表示觸控感應器阻礙光線透射的比例較少,因此相關移動裝置電池一旦充完電後,會有更持久的續航力。

一旦片電阻值必須少於120(/sq,這時的ITO就僅能以玻璃(on glass)為基材,這是因為ITO所需的黏合溫度(annealing temperature)太高,會導致塑膠基材的融化。若要增加導電性,加厚玻璃基材上的ITO即可,只是沉積厚層的ITO需要花較長的時間,因而造成產量減少。

圖二則是根據ClearOhm透明導電體的光透射率大小,比較與有折射率匹配層(index matching layers)和無折射率匹配處理的ITO導電體之間的差異性。而就ITO兩者間的比較,有折射率匹配層的ITO會增加光線的透射率。市面經過折射率匹配處理的ITO透明導電膜可產生98%以上的透射率,適合如手機等的小尺寸觸控螢幕應用,因為較低的電阻值對這些小尺寸螢幕來說並非絕對必要。

相較之下,ClearOhm墨水在攝氏100度左右仍能在塑膠基材上進行塗佈,這是因為攝氏100度遠低於軟化塑膠所需的溫度。而且利用ClearOhm技術生產透明導電膜時,生產速率不受片電阻值改變的影響。若要降低片電阻值,產品設計人員只需要在相同速度下塗佈厚層的ClearOhm墨水即可,所以透明導電膜的產量不會因而改變。從圖二可看出,ClearOhm所提供的透射率比最好等級的ITO還高;另外,在同樣都能提供95%以上的透射率的前題,使用ClearOhm的片電阻值比ITO明顯地低很多。

DIGITIMES中文網 原文網址: 銀奈米線:取代ITO的最佳導電體 http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?Cnlid=13&id=0000346803_ZRS7LRX41CCVDE20M63UO&ct=1#ixzz34aCcUmfa

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