谁能替代ITO薄膜?触控面板四种新兴材料大对比

谁能替代ITO薄膜触控⾯板四种新兴材料⼤对⽐
随着触控⾯板⼤尺⼨化、低价化的需求,以及ITO薄膜不适⽤于可挠式显⽰器应⽤、导电性及透光率等本质问题不易克服等,众⼚商纷纷开始研究ITO替代品,包括纳⽶银线、⾦属⽹格、碳纳⽶管以及⽯墨烯等材料,其中以纳⽶银线和⾦属⽹格的发展较为成熟。
⾦属⽹格(metalmesh)技术发展概况
⾦属⽹格是利⽤银、铜等⾦属材料或氧化物,在PET等塑胶薄膜上所形成的⾦属⽹格图案。其理论最低⾯阻值可达0.1欧姆/□,并且具备电磁遮蔽功能⽽降低讯号⼲扰;但其所制得的触控感测器图形线幅稍
粗(特别是线幅超过5µm以上)致莫瑞⼲涉波纹⾮常明显,仅适⽤于观测距离较远的显⽰屏。
据了解,较早发展的⽇本企业是富⼠和郡是,都是在2009年起开始⽣产⾦属⽹格薄膜并之后提供触控⾯板业者使⽤。富⼠和郡是是直接供应触控感测器甚⾄模组,以协助终端业者降低进⼊的技术门槛。除此两家之外,美国企业Atmel虽提供触控IC⾄透明导电膜的解决⽅案,但因技术发展较晚,且在⽣产过程屡因制程问题⽽影响其出货,⽽⼤陆企业受Atmel发展结果的影响,于是企图同时强化研发与制造能⼒,以获得完整的解决⽅案。
弥撒曲
螺杆式启闭机⾦属⽹格的基础技术主要可分为三种,第⼀为直接以⾦属油墨加以⽹印;第⼆为先于PET薄膜上涂布整⾯⾦属,再透过黄光微影制程,洗去多余成分⽽产⽣⽹格;第三的技术和第⼆类似,只是将其中的⾦属改成溴化银,利⽤化学还原成银。原本⽣产银盐胶卷的富⼠就是采⽤第三种⽅法,并成为全球⾦属⽹格薄膜的龙头业者,⽽其他业者,例如郡是及⼤陆⼚家都是采⽤第⼀种技术,Atmel则是使⽤第⼆种技术,另外也有独⾃开发其他技术的,例如⽇本企业阿基⾥斯(Achilles),但尚未实⽤化。
⾦属⽹格的量产讯息,2013年上半年,台湾⼚家华硕7⼨平板电脑、⼤陆⼚家联想NB等率先采⽤⾦属⽹格;⼤陆⼚家华为、⽇本⼚家恩益禧(NEC)智能⼿机也先后加⼊,特别是后者采⽤⾦属蒸镀技术来制作。再者,2013年也有搭载薄膜触控制程的GFF⽅案或MetalMesh技术机种陆续推出。预期2014年,该技术虽仍处萌芽阶段,但在取代ITO的薄膜式触控⾯板的道路上,在中⼤尺⼨产品领域具有潜⼒。
虽然MetalMesh因为投⼊的⼚商多,在市场中具话题性,⽽且价格也不贵,但⾄今MetalMesh却尚未被真正地⼤量⽣产。诚如SuperC_Touch总经理李祥宇所指出,其问题在于未达⾜够的光穿透率,图形化形成细线的过程中必须拿掉95%~99%的触控感应涂层⾯积,导致触控讯号降低20~100倍,现今触控IC难以⽀援;其⼆,为了让眼睛看不到,⾦属线幅必须⼩于5微⽶,⽽采⽤黄光显影制程或精密印刷技术,但两者费⽤偏⾼。因此,欲使低于5微⽶⾦属线幅不断裂、解决⾦属反射问题、材料氧化等,都让⾦属⽹格技术备受考验。
报童模型纳⽶银线(SNW,silvernanowire)技术发展概况
纳⽶银线是透明导电材料,纳⽶银线的直径⼩,在250nm以下,在可见光范围下的透光性⾼,同时,银具有⾼导电性和稳定性,可运⽤在触控感测导电图型结构的制程中,作为ITO透明导电膜的替代⽅案。⽬前的触控式屏幕使⽤ITO薄膜⼤多⾊偏⽽发黄,⽽采⽤纳⽶银线为新材料便可实现⼏乎⽆⾊的状态。
在制造⽅法上,原来的ITO制程使⽤真空⼯艺,⽽纳⽶银线油墨则能够⽤涂布法成膜,因此可以低成本制造;再者,现有ITO薄膜⽆法抗弯曲,⽽纳⽶银线则可轻松弯曲,匹配未来挠性器件的发展需要。
据了解,当触控⾯板尺⼨⼤到14或15.6英⼨以上时,ITO的使⽤限制就会更加明显。在CTIMES举办的
2013第四届触控论坛中,⼚商Cambrios的⼤中华区总监JeffreyChen指出,MetalMesh及纳⽶银线两者可量产度及成熟度应该相差不远。但如何架构完整的供应链,将是触控⼚商在使⽤新材料与技术时,⾮常慎重考虑的⼀点,”Jeffrey说。⽬前ITO的替代技术中以纳⽶银线的量产化进度最快,有利于市占与价格降低。
有关纳⽶银线的量产信息,宸鸿与⼚商Cambrios合作开发纳⽶银线触控技术已经超过3年,其中,⽇本企业写真印刷加⼊此⼀阵营,将引进塑胶薄膜触控制程与卷对卷⽣产技术进⼀步整合,⼀同制定纳⽶银线触控技术的产业规格与研发,开发出更具有价格竞争⼒的产品。该阵营将于2014年4⽉陆续量产纳⽶银线触控⾯板,规划⽉产能约200万⽚,初期锁定聚焦于5~7⼨的移动终端。
⽇⽴化成,其纳⽶银线材料来源为美国CambriosTechnology公司,其产品结构是先在基材上湿式涂布⼀层纳⽶银线,在其上涂布感光剂(TransparentConductiveTransferFilm,TCTF),然后透过黄光制程,进⾏曝光及硷性显影⽽形成所需电路图案,很适合中⼤尺⼨之触控⾯板。
国内做纳⽶银线的知名企业还有合肥微晶、诺菲纳⽶和珠海纳⾦。
其中合肥微晶成⽴于2013年,由浙江南洋科技股份有限公司投资。诺菲纳⽶则成⽴于2012年,2014年10⽉份已经开始量产,⾄今⽉产能已达10万平⽶。从纳⽶银线材料的合成与提纯,涂布墨⽔的配制,到膜材的涂布,全部由诺菲⾃主完成。
今年6⽉,珠海纳⾦科技有限公司⾃主研发的直径为25纳⽶、30纳⽶的纳⽶级银线也将于今年下半年在珠海正式投产,⽽以纳⽶银线这⼀新材料为基础研发的透明导电薄膜也有望实现年10万平⽅⽶量产。偶偶视频网
⽬前市场上已陆续可看到采⽤纳⽶银线技术的产品,如华为Sprint、LG及联想AIO、GVISION的POSMonitor等。
碳纳⽶管(CNT,carbonnanotube)技术发展概况
碳纳⽶管(carbonnanotube)是由单层或多层之⽯墨层,卷曲成直径1纳⽶⾄50纳⽶间的中空柱状体,主要分成多层碳纳⽶管(multi-wallnanotubes,MWNT)及单层碳纳⽶管(single-wallnanotubes,SWNT)两种型式。CNT导电性质随CNT结构之不同⽽有很⼤差异;在电性上,SWNT⼜可依直径与旋度(chirality)之差异再区分为⾦属性与半导体性,了解到其电阻率分别约为5.1x10-6(与⾦属铜相当)及1x10-4Ω-m(与锗相当);在触控⾯板技术的应⽤上,当然以电阻率低且透光率⾼的⾦属性单层碳纳⽶管为主。
⽯墨烯薄膜(Graphene film)发展概况
⽯墨烯透明导电膜的⼤⾯积和规模化制备在近年也取得了长⾜的进步。
2010 年三星联合成均馆⼤学采⽤化学⽓相沉积法,制备出了30 英⼨的单层⽯墨烯薄膜,重复转移得到4 层⽯墨烯薄膜,其透光率为90%,⽅块电阻为30 Ω/□。为提升⽯墨烯薄膜的产能,⽇本索尼公司设计出卷对卷化学⽓相沉积装备,在1000 ℃的温度下,通过⽀撑辊轴通电时铜箔受热可制备长度100 m 以上的⽯墨烯薄膜。
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2011 常州⼆维碳素科技有限公司在⽯墨烯透明导电膜制备领域开展了系统研究和应⽤⽰范,⽬前年⽣产能⼒为20 万平⽅⽶。中科院重庆绿⾊智能技术研究院致⼒于⼤⾯积⽯墨烯规模化制备技术及量产装备的开发,相关成果转化建⽴的重庆墨希科技有限公司,其⽣产线可实现年产100 万平⽅⽶⽯墨烯薄膜,并在超薄柔性触控屏等领域开展了应⽤探索。
东方文化卡使用范围
在⽯墨烯透明导电膜的应⽤⽅⾯,我国企业在技术开发与产业化的探索较为突出。例如,常州⼆维碳素科技有限公司攻克了⽯墨烯触控产品的关键技术,其⼦公司的⽯墨烯触控产品在智能穿戴、车载触控等领域开展了应⽤⽰范。重庆墨希科技有限公司开展了⽯墨烯触控屏⼿机、⽯墨烯触控屏电⼦阅读器的量产与销售,年收⼊约为数千万元规模。深圳烯旺科技有限公司聚焦于⽯墨烯电热膜,并在医疗健康与节能环保领域开展了应⽤。虽然⽯墨烯透明导电膜的制备和应⽤取
得了⼀定的进展,但该领域总体上尚处于产业化的初期。

本文发布于:2024-09-21 14:28:03,感谢您对本站的认可!

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