隨著觸控面板大尺寸化、低價(jià)化的需求,以及ITO薄膜不適用于可撓式顯示器應(yīng)用、導(dǎo)電性及透光率等本質(zhì)問題不易克服等,眾廠商紛紛開始研究ITO替代品,包括納米銀線、金屬網(wǎng)格、碳納米管以及石墨烯等材料,其中以納米銀線和金屬網(wǎng)格的發(fā)展較為成熟。
納米銀線與金屬網(wǎng)格都具有比ITO導(dǎo)電性更佳、價(jià)格更低的優(yōu)勢,但截至目前,其中金屬網(wǎng)格仍存在不透光、高反射、莫瑞干涉(Moire)等問題亟待解決,因此,納米銀線的相對(duì)優(yōu)勢似更為品牌廠商及觸控技術(shù)研發(fā)廠商所看好。
一、金屬網(wǎng)格(metalmesh)技術(shù)發(fā)展概況
金屬網(wǎng)格是利用銀、銅等金屬材料或氧化物,在PET等塑膠薄膜上所形成的金屬網(wǎng)格圖案。其理論最低面阻值可達(dá)0.1歐姆/□,并且具備電磁遮蔽功能而降低訊號(hào)干擾;但其所制得的觸控感測器圖形線幅稍粗(特別是線幅超過5μm以上)致莫瑞干涉波紋非常明顯,僅適用于觀測距離較遠(yuǎn)的顯示屏。
較早發(fā)展的日本企業(yè)是富士和郡是,都是在2009年起開始生產(chǎn)金屬網(wǎng)格薄膜并之后提供觸控面板業(yè)者使用。富士和郡是是直接供應(yīng)觸控感測器甚至模組,以協(xié)助終端業(yè)者降低進(jìn)入的技術(shù)門檻。除此兩家之外,美國企業(yè)Atmel雖提供觸控IC至透明導(dǎo)電膜的解決方案,但因技術(shù)發(fā)展較晚,且在生產(chǎn)過程屢因制程問題而影響其出貨,而大陸企業(yè)受Atmel發(fā)展結(jié)果的影響,于是企圖同時(shí)強(qiáng)化研發(fā)與制造能力,以獲得完整的解決方案。
金屬網(wǎng)格的基礎(chǔ)技術(shù)主要可分為三種,第一為直接以金屬油墨加以網(wǎng)印;第二為先于PET薄膜上涂布整面金屬,再透過黃光微影制程,洗去多余成分而產(chǎn)生網(wǎng)格;第三的技術(shù)和第二類似,只是將其中的金屬改成溴化銀,利用化學(xué)還原成銀。原本生產(chǎn)銀鹽膠卷的富士就是采用第三種方法,并成為全球金屬網(wǎng)格薄膜的龍頭業(yè)者,而其他業(yè)者,例如郡是及大陸廠家都是采用第一種技術(shù),Atmel則是使用第二種技術(shù),另外也有獨(dú)自開發(fā)其他技術(shù)的,例如日本企業(yè)阿基里斯(Achilles),但尚未實(shí)用化。
金屬網(wǎng)格的量產(chǎn)訊息,2013年上半年,臺(tái)灣廠家華碩7寸平板電腦、大陸廠家聯(lián)想NB等率先采用金屬網(wǎng)格;大陸廠家華為、日本廠家恩益禧(NEC)智能手機(jī)也先后加入,特別是后者采用金屬蒸鍍技術(shù)來制作。再者,2013年也有搭載薄膜觸控制程的GFF方案或MetalMesh技術(shù)機(jī)種陸續(xù)推出。預(yù)期2014年,該技術(shù)雖仍處萌芽階段,但在取代ITO的薄膜式觸控面板的道路上,在中大尺寸產(chǎn)品領(lǐng)域具有潛力。
雖然MetalMesh因?yàn)橥度氲膹S商多,在市場中具話題性,而且價(jià)格也不貴,但至今MetalMesh卻尚未被真正地大量生產(chǎn)。誠如SuperC_Touch總經(jīng)理李祥宇所指出,其問題在于未達(dá)足夠的光穿透率,圖形化形成細(xì)線的過程中必須拿掉95%~99%的觸控感應(yīng)涂層面積,導(dǎo)致觸控訊號(hào)降低20~100倍,現(xiàn)今觸控IC難以支援;其二,為了讓眼睛看不到,金屬線幅必須小于5微米,而采用黃光顯影制程或精密印刷技術(shù),但兩者費(fèi)用偏高。因此,欲使低于5微米金屬線幅不斷裂、解決金屬反射問題、材料氧化等,都讓金屬網(wǎng)格技術(shù)備受考驗(yàn)。
表一:主要金屬網(wǎng)格業(yè)者成膜技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)
二、納米銀線(SNW,silvernanowire)技術(shù)發(fā)展概況
納米銀線是透明導(dǎo)電材料,納米銀線的直徑小,在250nm以下,在可見光范圍下的透光性高,同時(shí),銀具有高導(dǎo)電性和穩(wěn)定性,可運(yùn)用在觸控感測導(dǎo)電圖型結(jié)構(gòu)的制程中,作為ITO透明導(dǎo)電膜的替代方案。目前的觸控式屏幕使用ITO薄膜大多色偏而發(fā)黃,而采用納米銀線為新材料便可實(shí)現(xiàn)幾乎無色的狀態(tài)。
在制造方法上,原來的ITO制程使用真空工藝,而納米銀線油墨則能夠用涂布法成膜,因此可以低成本制造;再者,現(xiàn)有ITO薄膜無法抗彎曲,而納米銀線則可輕松彎曲,匹配未來撓性器件的發(fā)展需要。
當(dāng)觸控面板尺寸大到14或15.6英寸以上時(shí),ITO的使用限制就會(huì)更加明顯。在CTIMES舉辦的2013第四屆觸控論壇中,廠商Cambrios的大中華區(qū)總監(jiān)JeffreyChen指出,MetalMesh及納米銀線兩者可量產(chǎn)度及成熟度應(yīng)該相差不遠(yuǎn)。但如何架構(gòu)完整的供應(yīng)鏈,將是觸控廠商在使用新材料與技術(shù)時(shí),非常慎重考慮的一點(diǎn),”Jeffrey說。目前ITO的替代技術(shù)中以納米銀線的量產(chǎn)化進(jìn)度最快,有利于市占與價(jià)格降低。
有關(guān)納米銀線的量產(chǎn)信息,宸鴻與廠商Cambrios合作開發(fā)納米銀線觸控技術(shù)已經(jīng)超過3年,其中,日本企業(yè)寫真印刷加入此一陣營,將引進(jìn)塑膠薄膜觸控制程與卷對(duì)卷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)一步整合,一同制定納米銀線觸控技術(shù)的產(chǎn)業(yè)規(guī)格與研發(fā),開發(fā)出更具有價(jià)格競爭力的產(chǎn)品。該陣營將于2014年4月陸續(xù)量產(chǎn)納米銀線觸控面板,規(guī)劃月產(chǎn)能約200萬片,初期鎖定聚焦于5~7寸的移動(dòng)終端。
日立化成,其納米銀線材料來源為美國CambriosTechnology公司,其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是先在基材上濕式涂布一層納米銀線,在其上涂布感光劑(TransparentConductiveTransferFilm,TCTF),然后透過黃光制程,進(jìn)行曝光及鹼性顯影而形成所需電路圖案,很適合中大尺寸之觸控面板。
目前市場上已陸續(xù)可看到采用納米銀線技術(shù)的產(chǎn)品,如華為Sprint、LG及聯(lián)想AIO、GVISION的POSMonitor等。