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【报告】新兴材料、技术和方案对比之后的结论

手机报 2014-11-13 09:35
金属网格 触控面板 ITO 阅读(2134)
导语在去年(2013/9/1,金属网格触控技术与先进内嵌式触控技术分析),业界原本看好用金属网格取代ITO来降低触控面板的成本、使用卷对卷的技术来增加生产速度、使用凹凸版印刷、纳米印刷来做触控的图案化等

一、金属网格仍存在视觉莫瑞干涉的问题

在去年(2013/9/1,金属网格触控技术与先进内嵌式触控技术分析),业界原本看好用金属网格取代ITO来降低触控面板的成本、使用卷对卷的技术来增加生产速度、使用凹凸版印刷、纳米印刷来做触控的图案化等,而寄厚望于金属网格的触控技术,并誉之为中大尺寸触控面板的救星,然而时至目前,仍有下列几个问题待解:

(1)金属是不透光的材料,要达到可接受的穿透率,在细线化的过程中必须拿95%~99%的触控sensor面积,在这个条件下是否还有触控IC可以支援这个金属网格的触控面板。

(2)要让眼睛看不到,金属网格中的金属线幅最好要小于5微米。现有触控面板厂的黄光显影设备无法达成,必须用LCD面板厂等级的黄光显影设备,造成良率不易提高、模板费用居高不下。

(3)使用卷对卷的生产设备要如何在高转速的张力下让小于5微米的金属线不断裂,也考验着设备厂商的功力。

(4)金属除了不透光外还有高反射的特性,要解决金属反射的问题则须加上遮光材料或抗反射材料,增加生产的难度与成本。

(5)使用银、铝或铜作为金属网格的材料时需面临氧化的问题。如何增加表面处理材料来防止氧化,同样增加了制程的难度与成本。

一般而言,低价的触控解决方案中,触控网格感测器与面板搭配时实务上易产生干莫瑞干涉,欲解决干涉纹问题,首先透过制程选择与改进来解决。

MetalMesh的制程可以采用印刷制程及黄光制程,采用印刷制程可以省去蒸镀、曝光、显影、蚀刻等工序及设备投资,直接在基材上印刷所需图形,有较佳的成本优势,但网格的精细度控制不易,易有光学特性不佳的问题,且要做到可有较好的性能表现的低于5um线幅之难度较高;假如采用黄光制程,虽然可以提供较精细的网格及相对细线的线幅,但成本却有显着提升,在市场降低成本需求的压力下,如何透过制程成本较低的印刷制程,得到低于5um以下的线幅设计,以及解决线路过细易产生断线等良率问题,成为厂商重点开发方向。

采用较高成本的黄光制程来获得相对更细的线幅设计(即低于5um以下)是可行的,但高阶黄光制程对于使金属网格朝低价化的推进是互相违背的。

虽然,近期发展上,莫瑞干涉这类问题可以改为仰赖不规则网格与差排、转角度来解决,但却因而衍生更多其他的技术问题,例如不规则网格让电极图案设计更困难,且单位不规则的连续会构成规则可能;差排或转角度让Trace引线设计更困难,并造成layout难度增加。

技术难点

解决措施

技术反效果

备注

SNW雾度

散色粒子

 

透光度降低

 


 

银线黑化

导电度降低

 

MM莫瑞

不规则网格

 

设计困难,且单位不规则的连续又变成规则

 


 

差排或转角度

 

Trace引线设计困难,并造成layout难度增加

 


 

资料来源:本文推论

表六:新兴触控技术的难点与解决

二、纳米银线相对较具有更大的挠度、冲击承受度

既有的ITO材料在面临触控面板大面积趋势时,会产生电阻值过高造成耗电量增加的现象,其次它也不利于可携装置之使用。例如:智能手机、平板电脑与笔记型电脑等产品,欲降低其电阻值,虽然可以利用提高制程温度改善材料特性或增加镀膜厚度来达成,但前者需搭配耐高温基板,后者将增加生产成本,皆非两全其美之解决方案。

放眼未来,大面积触控面板也有朝挠性化的趋势,若欲利用ITO材料制作挠性触控面板,则触控线路容易因为材料特性,在多次弯折后断裂,将会造成触控功能不佳甚至失效的后果,因此全球相关研发单位都积极发展下世代透明导电材料,都希望能找到一种导电性高且能制作成透明线路之材料。

今年2014/2/20,一则来自台湾媒体的报导指出,苹果已经选择宸鸿集团(以下简称TPK)作为神秘产品iWatch的屏幕供应商。据其分析,TPK是全球领先的电容触控面板生产商,其带有触控功能的柔性面板深受业界好评。苹果将于2014年下半年开始生产iWatch的AMOLED柔性面板。

进一步地,苹果之选择TPK,是因为他们想要在iWatch屏幕中使用纳米银线(SilverNanowire)技术,而TPK正是具备这种技术的领先厂商。苹果将会为iWatch的屏幕添加一层3D保护玻璃罩,使这款设备可以显示出3D效果。

技术名称

挠度评价

曲率半径

原料供应态样

线宽

电阻

其他缺点

Silver Nana Wire (纳米银线)

挠度最大

 

半径最小

 

纳米银线油墨

 

可达2μm

 

0.01-60Ω/□

 

雾度问题但有解决方案

Metal Mesh (金属网格) (银制程)

亦可挠曲

 

略大于SNW

 

铜、银导电油墨;金属网格薄膜

 

1-10μm

 

0.3-1Ω/□

 

高反射性、不透光、易氧化

 


 

资料来源:本文推论

表七:新兴技术方案的评价(以SNW对MetalMesh为例)

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