近几年来,ITO(铟锡氧化物)这个透明导电感测材料的应用需求因触控面板火红而跟着水涨船高,但当触控应用走向中大尺寸,甚至是弯曲式、可挠性应用时,ITO的应用限制就浮现了。
以今年Computex聚焦的话题之一:触控轻薄笔电来说,当屏幕尺寸走到13吋或15.6吋时,若想实现触控功能,必须采用ITO玻璃的配置,才不会因尺寸变大造成面电阻过高而影响感测灵敏度。然而,玻璃方案总是比薄膜(film)方案来得重和厚(采G/G会更重),因此OGS会是触控电笔现阶段的首选。
不过,在大尺寸应用上,OGS会遇到贴合良率降低的问题,若能采薄膜方案,如平板用的GF1或GF2,甚至都不用玻璃的保护盖(Cover Lens),也就是将单层玻璃的OGS(One Glass Solution)改为单层薄膜的OPS(One Plastic Solution),自然更为理想。
然而,GF1或GF2的方案,ITO薄膜的片电阻值会高到让触控IC跑不动,而OPS的方案,在制程上会遭到ITO溅镀程序温度过高(约300℃)的问题,会让薄膜变形及不透明,使得ITO在大尺寸应用上,无法采用更轻薄的塑料材料。
选择奈米银线的理由
这些理由,让触控模块厂更严肃且迫切地寻求适合的ITO替代材料。目前浮上台面的材料,包括金属格(Metal Mesh)、奈米银线(Ag Nanowire, Ag NW)、石墨烯(Graphene)、奈米碳管(CNT)及导电高分子(PEDOT)等几种,而就透亮度及面电阻这两项关键特性而言,Metal Mesh与奈米银线的表现与ITO最接近,目前也已可看到商业化的产品。
图一 : 各种ITO替代材料(含ITO)在片电阻与透亮度特性上之比较(数据源:Cambrios) |
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Atmel的XSense是Metal Mesh的一个代表方案,华硕最新推出的7吋MemoPad即采用此技术替代ITO感测层。不过,Cambrios执行长John LeMoncheck在Computex的专访中表示,Metal Mesh的问题除了线宽大易被看见外,其网格结构会在显示器上造成视觉波纹的莫瑞效应(Moire effect),而同尺寸面板在不同分辨率时(如1080p, 900p or 768p等),会出现不同的效应,他认为客制化的挑战不小。
图二 : Metal Mesh需克服Moire effect议题(数据源:Cambrios) |
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相较之下,Cambrios的ClearOhm奈米银线方案,看来有不错的进展。这可以从几方面来看:
1. 透亮度更高:
相较于ITO OGS模块的90%,Ag NW方案可达92%。更高透亮度意味着显示器可更明亮,或是用背光不用太亮,可更省电。
2. 导电性更高:
以13吋至15吋触控笔电面板来说,采ITO薄膜作法,目前片电阻值会到130-150Ω/square,但设计上需要至少做到100Ω/square,而Cambrios的方案可做到约80Ω/square,因而可满足AIO/显示器及Touch NB等大尺寸触控面板采薄膜制程的需求。
3. 更轻薄:
目前ClearOhm是薄膜型方案,自然比玻璃型来的轻薄。
4. 低温涂布(Coating)制程:
相较于ITO的高温溅镀涂布制程,由于Ag NW是water-based的溶剂材料,其涂布的温度大约只有100 - 120℃,这对于OPS来说,正好解决了怕高温的问题,也开启了一条新路。
4. 图样化(Patterning)程序不变:
在感测线图样化的制程上,其方案可采用黄光、雷射、印刷等制程技术,既定的ITO图样皆可转移到其Ag NW之上。
5. No Moire effect:
相较于Metal Mesh,此方案不会造成视觉波纹,因此不需随屏幕分辨率而客制化设计。
6. 可挠性佳:
Ag NW的可挠性佳,在弯曲时不像ITO有易脆性,导电性也不会有太大影响,可满足下世代可挠性面板的设计需求。
最后,成本与可量产化往往是新技术能否顺利推广的最大门坎。John对此并未明确提出其成本结构,仅指出其成本已低于ITO,而且尺寸愈大愈有竞争力。在量产实绩上,则已有华为的Ascend及NEC的MEDIAS X两款手机、LG的23吋V325 AIO PC及GVision的15吋POS触控屏幕采用其方案问世。
小结
综上所述,Cambrios的奈米银线方案确实拥有挑战ITO的条件,目前最大的挑战,该是攻下更具指针性的客户并推出旗鉴性的产品,进一步说服市场来采用。看来AIO PC会是首要市场目标,这一块将遭遇的不是投射电容的挑战,而是与光学式触控技术正面交锋。
(作者为CTIMES总编辑)
背景介绍
Cambrios来自硅谷,技术则源于MIT和加州大学,策略投资伙伴包括日本写真印刷(Nissha Printing)、Toray及三星。公司定位是ClearOhm奈米银线墨水的供货商,主要客户为薄膜厂商,再由薄膜厂商为触控模块厂商提供薄膜材料。由于可采R2R涂布制程,具有降低成本、提高效率的优势。身为ITO替代材,除了触控应用外,该方案也可用于OLED照明与显示、太阳能电池、3D TV、软性显示器及汽车等领域。
图三 : Cambrios的供应链关系(数据源:Cambrios) |
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延伸阅读
从OGS到OPS的可行性分析
打破ITO独占局面 Cambrios准备好了