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    • 触控面板新兴材料大对比,纳米银透明导电薄膜替代ITO膜材优势突出
    • 发布时间:[2016-10-09]    阅读次数:[277]
    • 纳米银线与金属网格都具有比ITO导电性更佳、价格更低的优势,但截至目前,其中金属网格仍存在不透光、高反射、莫瑞干涉(Moire)等问题亟待解决,因此,纳米银线的相对优势似乎更被品牌厂商及触控技术研发厂商所看好。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。


      一、金属网格( Metal-mesh ) 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0.1Ω /口,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。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。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Metal-mesh技术机种陆续推出。预计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Metal-mesh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Metal-mesh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。


      二、纳米银线 ( AgNW,Silver Nanowires ) 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。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Jeffrey Chen指出,Metal-mesh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(Transparent Conductive Transfer Film,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。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POS Monitor 等。


      三、碳纳米管 ( CNT,Carbon Nanotubes ) 技术发展概况

      碳纳米管(Carbon Nanotubes)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-wall Nanotubes,MWNT)及单层碳纳米管(Single-wall Nanotubes,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,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。 



      文章来源于光学薄膜交流平台,成都崇越新材料有限公司( www.mogreat.com 整理发布。