从2012年10月Google发布一款智能眼镜开始,以Google眼镜为代表,穿戴式智能设备如雨后春笋般出现,苹果、三星等科技厂商均提前布局可穿戴电子设备领域,苹果即将推出的iWatch与iGlass受到市场的广泛关注,可穿戴技术将成为下一个十年的大机会。
目前的可穿戴式智能设备主要集中在头戴和手腕佩戴两种方式,将来穿戴方式会更加多元化。消费者对可穿戴设备的时尚性、美观度、以及产品品质有很高的要求,穿戴设备也因其具有便携性而融入了人们的日常生活。
以下就iWatch为例对透光率、耐冲击性、挠曲性等方面对触控材料的规格要求作一简要分析。
一、穿戴装置对透光率的要求
由于穿戴式设备与使用者有着比手机更近距离的接触,比如当使用者在佩戴iWatch或者iGlass时,眼睛距离眼镜的距离大概在50px,距离手表大约为10至20cm,这就对穿戴式设备的透光性有着较高的要求。对于触控材料而言,MetalMesh是由银或铜等金属材料制成的网格,而金属iWatch时可能会显现出网格状的线条,这将严重影响视觉效果。
在透光性部份,相较金属网格,SNW具有更大的优势,因为SNW是纳米级的导电材料,由于纳米级别的尺寸效应,纳米银线具有优异的透光性,另外纳米是人们的肉眼无法识别的单位,如果用SNW作为电极材料而制成的触控装置就可以避免金属网格所具有的光学问题,也将大大提高显示效果。
二、穿戴装置对耐冲击的要求
穿戴式设备与手机不同,不论是iWatch还是iGlass都是人们贴身佩戴的电子设备,在日常生活中穿戴设备将比手机受到更多的外部环境因素的影响,例如我们佩戴手表从事运动时,它会受到温度、物理撞击等因素的影响,对其耐冲击性也有一定的要求,由于MetalMesh是由金属网格所形成的电性连结,其所形成的导电网格彼此头尾相连,相对比较固定,因此无法适应过大的热胀冷缩,且受到外力冲击发生形变后,可能无法恢复原状,因此耐冲击性较弱。
相较之下,SNW是由纳米银线相互叠架所形成的电性连结,其叠层至少2-3层以上,纳米银线的两端点不会相连而相对自由,因此不论是外界温度所引起的热胀冷缩,还是外力冲击所导致的形变,SNW理论上具有较高的耐冲击度。因此,穿戴式如果要更好的融入日常生活,为人们提供便利,选择耐冲击性好的导电材料是不可少的。
三、穿戴装置对可挠性的要求
可穿戴式设备今年起倍受追捧,比如智能手表及头戴式智能眼镜等,对于这些能够弯曲、折叠和卷曲的穿戴式设备对面板的可挠性提出了更高的要求。对触控面板来说,透明导电膜过去主要材料以稀少又昂贵的氧化铟锡(ITO)薄膜为主,多应用于制造3C产品之面板,而陶瓷性的ITO材质所制造之透明导电膜,具有不可弯曲且易脆裂的特性,并无法满足穿戴式设备的要求。大多数厂商采用SNW或MetalMesh来取代氧化铟锡。
利用纳米银线材料制造透明导电膜取代传统ITO材料,除了纳米银线材料具有更好的透光性(LlightTransmission>97.5%)外,它还可以在PP、PC、PET…等塑胶基材上进行加工,具有可弯曲的优势。SNW之可挠性好的原因,系纳米银线具有奈米级别的尺寸效应,因此具有优异的耐曲挠性,另外SNW即使弯曲,薄膜电阻也基本不会变化,不影响感测器的灵敏度,降低了触控电路以及触控IC的设计的难度。
金属网格虽可适用于挠曲度要求不大iGlass之上,但其光学特性仍有疑虑,若直接穿戴在眼睛的近距离,可能造成人眼视觉上的干扰。因此采用纳米银线为基础的触控技术在柔性萤幕上表现更好,它可适用于iWatch、iGlass、智能手环以及智能衣等产品,在未来发展穿戴式设备上将具有更大优势。
四、穿戴装置对ControllerIC的要求
穿戴式设备对ControllerIC的要求与手机的要求不同,对于分辨度、亮度、尺寸、灵敏度、能耗等都有着更高的规格标准,因此穿戴设备将掀起晶片商们的新一轮机会。在触控IC的设计上,SNW具有即使弯曲,薄膜电阻也基本不会变化的特点,因此它不影响感测器的灵敏度。
除此之外,SNW具有良好的透光性,有利于提高显示效果;另外作为奈米技术的一个重要组成部分,纳米银线可以被用来制作超小电路。SNW的这些优点降低了触控电路以及触控IC的设计的难度,在穿戴式设备的发展上优于MetalMesh等替代材料。
技术名称 |
透光性的要求 |
耐冲击的要求 |
挠性要求 |
适合的穿戴式产品 |
Silver Nana Wire (纳米银线) |
奈米级别的尺寸效应,还具有优异的透光性。
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SNW系由纳米银线相互叠架所形成的导电连结,其叠层至少达2~3层以上,不论是环境上的冷热影响,或是物理上受力的撞击,SNW合理推论有较高耐冲击度
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奈米级别的尺寸效应,还具有优异的耐曲挠性。 采用纳米银线为基础的触控技术在柔性的iWatch屏幕上表现更好; 利用纳米银线,成功开发出用于可穿戴电子设备的多功能感测器; 即使弯曲,薄膜电阻值也基本不会变化的新材料,不影响感测器的灵敏度。
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iWath;iGlass; 智能手环智能衣 |
Metal Mesh (金属网格)
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银、铜等金属材料无法透光,因此有光学表现(透光率、Moire)不佳的问题 |
Metal Mesh系由金属网格所形成的导电连结,其所形成的导电网格彼此头尾相连,推论无法适应过大的热涨冷缩,且受到外力冲击时无法吸收过大的冲击
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Metal Mesh相对挠曲半径较大,虽可适用于挠曲度不大iGlass,但其光学特性仍有疑虑,若直接穿戴在眼睛的近距离,可能造成人眼视觉上的干扰。
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iGlass
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资料来源: 本文推论
表五: 新兴市场的技术应用选择方案(以iWatch为例)