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金属网格/奈米银线崛起 ITO替代材料渐热

2014-08-06 00:12
铁马老言
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  因此,要成为ITO取代材料的规格关键,其实就是能够解决上述的问题,包含具有高导电性,并且能够应用在任何基板与任何尺寸上;除了有低表面阻抗值外,也要能维持良好的透光性;再者,该材料最好能够具有可挠性,阻抗值与感测电极的稳定性可以适应非平面触控区。

  先进制程加持 金属网格/奈米银线崛起

  除了ITO与其他的无机透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)外,目前触控面板产业出现的取代材料约有五种:金属网格(Metal Mesh)、奈米银线(Sliver Nanowires)、奈米碳管(Carbon Nanotube)、导电高分子(Intrinsically Conductive Polymer)与石墨烯(Graphene)。前三者是目前已经有实际量产与出货的取代材料(表1)。

  然而,从触控面板厂的选用与布局来看,金属网格与奈米银线拥有较多的支持者,特别是前者。这两种材料都是金属(银或是铜),其导电性都比ITO更好,很容易在可接受的透光度下,轻易达到100欧姆、甚至50欧姆以下的表面阻抗值。金属并不像ITO本身就是透明材料,因此必须以网格状或是散乱的丝状来提高透光度,例如,假设在一个感测器的基板表面上,材料占有10%的面积,那么就会有90%的面积可供光线直接穿透基板,也就是说可以达到90%的透光度(如果基板的透光度忽略不计)。

  金属网格与奈米银线在低表面阻抗值上有明显超越ITO的优势,但更重要的是两者均支援可挠性与非平面的触控区,而且不会有剧烈的阻抗值变化;而在大于30寸对角线的投射式电容触控区应用上,两者的表面阻抗值更为理想,特别是金属网格,其网格图桉具有一致性、连贯性与延伸性,因此在形成较大尺寸的感测图桉时,线路与图桉的均匀度比较容易控制。

  相对而言,奈米银线目前的制程是先以湿式涂布(Wet Coating)于薄膜上,均匀度的控制尤其重要。不像金属网格的连贯性,每个奈米银线都是单独个体,导电性是透过银线之间的交错、重叠来达成,如果银线散布的均匀性不佳,那么阻抗值均匀度就会受影响,甚至断线。

  另一方面,金属网格也有若干缺点,特别是反光与摩尔纹(Moire Effect)的问题。目前金属网格的单一线宽约在4微米(μm)左右,若太宽便须要在网格线表面做黑化(Blacking)处理,以减少反光,但这样又会造成显示面板在视觉上太黯澹的观看经验;此外,而摩尔纹效应的降低必须仰赖图桉设计(如菱形、蜂巢状与不规格形状),并且与显示面板的参数(如Black Matrix与Pixel Pitch)进行协调。

  不过,金属网格与奈米银线的缺点,并非是在原理上无法解决的问题,在未来都有机会透过制程的精进逐步克服。之所以让触控面板厂选择这些取代材料的原因,除了材料本身在关键规格的优异性外,制程也是一项重要因素。

  以奈米银线来说,可以相容既有的低温黄光设备,因此触控面板厂在设备的投资与折旧摊提上会较为划算;而在前置的湿式涂布制程上,其材料浪费的程度也会比原先ITO溅镀方式来得好。

  至于金属网格,部分厂商提出了「加法制程(Additive Process)」以取代「减法制程(Subtractive Process)」,后者最典型的例子就是雷射蚀刻(Laser Etching)和黄光制程。黄光制程是先将材料沉积到基板上,再透过精密的曝光、显影与去光阻等步骤,留下所要的感测图桉与线路(Traces),并且蚀刻掉不要的材料。前者像是欧菲光、乐金(LG)Innotek的奈米压印(Imprinting)制程,利用滚轮压模将感测图桉与线路一次制作于基板上,不须要蚀刻掉材料。

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