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納米銀線與金屬網(wǎng)格材料技術(shù)之優(yōu)劣

信息來源: http://www.qdhlgjgzj.cn  時間:2018-3-5 22:01:32 

        ITO,即摻錫氧化銦(Indium Tin Oxide)。它是液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器(PDP)、電致發(fā)光顯示器(EL/OLED)、觸摸屏(Touch Panel)、太陽能電池以及其他電子儀表的透明電極最常用的薄膜材料。

  未來移動終端、可穿戴設(shè)備、智能家電等產(chǎn)品,對觸摸面板的有著強(qiáng)勁需求,同時隨著觸控面板大尺寸化、低價化,以及傳統(tǒng)ITO薄膜不能用于可彎曲應(yīng)用,導(dǎo)電性及透光率等本質(zhì)問題不易克服等因素,眾面板廠商紛紛開始研究ITO的替代品,包括納米銀線、金屬網(wǎng)格、納米碳管以及石墨烯等材料。

  新材料技術(shù)應(yīng)用可以從智能手機(jī)的常用面板尺寸一路延伸到20英寸以上的設(shè)備,而且其阻值,延伸性,彎曲性均優(yōu)于ITO薄膜。雖然,新材料技術(shù)在短時間內(nèi)無法全面取代ITO薄膜,但是新材料技術(shù)有著巨大的優(yōu)勢,而且從市場反應(yīng)上來看,應(yīng)用新材料技術(shù)生產(chǎn)的薄膜產(chǎn)品所占的比重在逐年提高。目前,石墨烯扔處于研發(fā)階段,距離量產(chǎn)還有很遠(yuǎn)的距離。納米碳管工業(yè)化量產(chǎn)技術(shù)尚未完善,其制成的薄膜產(chǎn)品導(dǎo)電性還不能達(dá)到普通ITO薄膜的水平。因而,從技術(shù)發(fā)展與市場應(yīng)用綜合評價,金屬網(wǎng)格與納米銀線技術(shù)將是近期新興觸控技術(shù)的兩大主角。

  金屬網(wǎng)格(Metal Mesh)技術(shù)利用銀,銅等金屬材料或者氧化物等易于得到且價格低廉的原料,在PET等塑膠薄膜上壓制所形成的導(dǎo)電金屬網(wǎng)格圖案。其理論的最低電阻值可達(dá)到0.1歐姆/平方英寸,而且就有良好的電磁干擾屏蔽效果。但是受限于印刷制作的工藝水平,其所制得的觸控感測器圖樣的金屬線寬較粗,通常大于5um,這樣會導(dǎo)致在高像素下(通常大于200ppi)莫瑞干涉波紋非常明顯。莫瑞干涉指數(shù)碼產(chǎn)品顯示屏中像素,光學(xué)膜片以及觸控導(dǎo)電的金屬圖案,在水平和垂直方向上,規(guī)則對齊的像素和物體的精細(xì)規(guī)則圖案重疊式稍有偏差,則會出現(xiàn)的干擾波紋圖案。由于莫瑞干涉的存在,金屬網(wǎng)格技術(shù)制成的薄膜產(chǎn)品不適用在高分辨率智能手機(jī),平板電腦等高分辨率的產(chǎn)品上,僅僅適用于觀測距離較遠(yuǎn)的顯示器屏幕,例如臺式一體機(jī)器,筆記本電腦,智能電視等。

  如果薄膜中金屬網(wǎng)格圖樣的線寬能夠大幅度下降,則能有效的降低金屬網(wǎng)格技術(shù)中的莫瑞干涉的問題,特別是如果金屬網(wǎng)格圖樣的線寬下降到1um左右,則該技術(shù)制成的薄膜同樣可以搭載在高分辨率的智能設(shè)備上。目前韓國三星公司利用微細(xì)線寬和圖樣化(Patterning)技術(shù),將金屬網(wǎng)格圖樣的線寬由原來的5um~6um,縮減到3um左右。然而,欲將線寬大幅縮減并非易事,傳統(tǒng)的壓制印刷工藝無法滿足要求,需要采用黃光制程工藝,制作成本會大幅增加,而且會浪費(fèi)原材料;過細(xì)的金屬線寬易在外力擠壓時斷裂;網(wǎng)格的阻值升高,對下游的控制IC芯片提出更高的靈敏度要求。因此,目前金屬網(wǎng)格技術(shù)如何在降低成本的同時,滿足多場景的下游應(yīng)用是一個難點,還需整個產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步發(fā)展完善才行。

  納米銀線(SNW,silvernano wire)技術(shù),是將納米銀線墨水材料涂抹在塑膠或者玻璃基板上,然后利用鐳射光刻技術(shù),刻畫制成具有納米級別銀線導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)圖案的透明的導(dǎo)電薄膜。由于其特殊的制成物理機(jī)制,納米銀線的線寬的直徑非常小,約為50nm,遠(yuǎn)小于1um,因而不存在莫瑞干涉的問題,可以應(yīng)用在各種尺寸的顯示屏幕上。另外,由于線寬較小,銀線技術(shù)制成的導(dǎo)電薄膜相比于金屬網(wǎng)格技術(shù)制成的薄膜可以達(dá)到更高的透光率,例如3M公司采用微印壓法制成的薄膜產(chǎn)品可以達(dá)到89%透光率。再次,納米銀線薄膜相比于金屬網(wǎng)格薄膜具有較小的彎曲半徑,且在彎曲時電阻變化率較小,應(yīng)用在具有曲面顯示的設(shè)備,例如智能手表,手環(huán)等上的時候,更具有優(yōu)勢。

  在薄膜上,金屬網(wǎng)格中可以反射可見光的金屬線總體面積不大;而納米銀線并非是網(wǎng)格狀而是呈現(xiàn)不規(guī)則的分布,沾滿整個玻璃基板表面。相比較而言,納米銀線薄膜會有更嚴(yán)重的漫反射,既霧度(Haze)問題。屏幕的霧度問題會導(dǎo)致在室外場景光線照射的情況下,屏幕反射光強(qiáng)烈,嚴(yán)重的時候會使得用戶看不清屏幕。但是可以采用一些技術(shù)手段降低光漫射,解決霧度問題。例如日產(chǎn)化工公司開發(fā)出了在納米銀線薄膜上涂布可降低霧度的高折射率材料,有效將霧度值降低。另外,黑化納米銀線表面、減少反光強(qiáng)度、粗糙化納米銀線的表面等技術(shù),也可以有效改善霧度的問題。

  金屬網(wǎng)格技術(shù)因為采用普通的銀,銅等金屬材料或者氧化物等作為原始材料采用傳統(tǒng)的印壓法制作薄膜面板,其原材料和制作成本都很低,但是這樣的產(chǎn)品卻有不可克服的莫瑞干涉問題,應(yīng)用受到限制。如果要降低金屬網(wǎng)格中金屬的線寬,需要更改制成工藝,成本會隨之增加,而且會有易斷線等問題。相比較金屬網(wǎng)格技術(shù),納米銀線技術(shù)采用的是成型的納米銀線墨水材料,這些納米銀線供應(yīng)材料掌握在少數(shù)例如Cambrios Technologies公司手上,原材料的成本較高一些,但是制成工藝簡單,采用印刷制程快速生產(chǎn)大面積的觸控面板,整體的成本并不高,隨著大規(guī)模的生產(chǎn),成本會進(jìn)一步的降低。

  因此,綜合比較,納米銀線技術(shù)比金屬網(wǎng)格技術(shù)更有優(yōu)勢。就目前市場而言,也已經(jīng)分化出兩大技術(shù)陣營。其中納米銀線陣營中,臺灣面板供應(yīng)商TPK公司是主打納米銀線技術(shù)的廠商,并且結(jié)合上游的納米銀線材料供應(yīng)商Cambrios Technologies公司,以及生產(chǎn)工藝公司日本寫真成立一家子公司,專注于拓展納米銀線技術(shù)的研發(fā),應(yīng)用和制造。TPK公司預(yù)計在2014第二季度實現(xiàn)納米銀線薄膜的量產(chǎn)出貨。

  金屬網(wǎng)格技術(shù)陣營則加入的公司較多,例如蘇大維格和歐菲光,韓國三星等都由參與研發(fā)和制造。但是相比較于金屬網(wǎng)格陣營,納米銀線陣營的各個公司都在也內(nèi)屬于龍頭企業(yè),業(yè)務(wù)專業(yè)能力強(qiáng),上中下游產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)合緊密。

  此外,據(jù)媒體報道,蘋果(Apple)公司吸引大家關(guān)注的明星產(chǎn)品iWatch將采用TPK公司的納米銀線薄膜技術(shù),證明了納米銀線產(chǎn)品確實具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定性。

 

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