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DisplaySearch: 触控面板ITO取代材料的机会与状况 |
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| http://cn.newmaker.com
11/25/2014 4:30:00 PM
佳工机电网
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DisplaySearch上海办公室，2014年11月25日---新一代的ITO取代材料经过这两年的讨论与导入，已经在市场上有了相当的能见度；一线的触控模块厂像是宸鸿与欧菲光都已经量产、导入手机与笔记本电脑等应用，并且终端品牌也逐渐显露出兴趣。不过，新材料离全面取代ITO的阶段恐怕还为时尚早。一方面目前ITO并没有短缺或铟矿被限制开采的问题，另一方面主要的应用，像是手机、平板和笔记本电脑，正面临市场饱和或是模块价格崩盘的局面，新材料一开始就面临价格的压力。再者，在采用新一代ITO取代材料的同时，触控模块厂多半也导入新制程；因此，学习曲线与制程的优化都还需要时间过渡，即使模块厂提出了积极的报价，但可能仅反映其推广策略，未必充分反映了成本。
单从技术规格上来看，DisplaySearch认为要成为ITO取代材料的关键主要有三项：具有高导电性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（sheet resistance）外，也要能维持良好的透光性（optical transmission）。另外，该材料最好能够具有可挠性，让阻抗值与感测电极的稳定性可以适应非平面的触控区。低表面阻抗值和透光性是最基本的条件；ITO本身是透明材料，但是金属网格（metal mesh）和奈米银丝（silver nanowires）却不是。不过，利用分布密度的做法，还是可以让电极达到可接受的透光度。
这两种新材料强过ITO的优点主要是明显更低的表面阻抗值和可挠性。ITO薄膜目前的主流规格约在150 奥姆/单位面积的阻抗值，对于10吋以下的触控区已经足够，但是到了笔记本电脑的尺寸或是20吋以上，就显得吃力。较低的表面阻抗值有助于10吋以上的触控面板灵敏度，而可挠性对非平面的触控面板更是重要。
目前，触控面板的主要市场仍然是手机和平板电脑；前者在今年已经是超过12亿台出货量的市场，而后者即使面临成长的停滞，也有将近2亿5千万台的出货量。ITO不论是以玻璃或是PET薄膜作为基板、甚至是在内嵌式触控面板内，都能够满足中小尺寸触控面板的规格需求，而且供应链相当充沛。因此，新材料在这两块主要市场的竞争策略仍然是价格优势，而合理的价格优势不能仅依赖触控模块厂的积极报价，最主要的还是要让尽快让制程可以顺畅、良率得以提升。
另一方面，触控面板也开始延伸到新的应用，而这些应用将有利于新的ITO取代材料切入。以智能手表而言，受限于曲面显示面板（包含LCD和AMOLED）当前质量的稳定性，即使面板本身已经使用塑料基板，但是多数的品牌还是选择平面的形式（form factor）。不过，一旦这些技术与良率逐渐解决，曲面将会是比较能符合智能手表的穿戴式情境。ITO材料镀膜于薄膜上固然可以挠曲，但是ITO本身材料的特性使其无法承受多次的挠曲而易致断裂、质量也容易因挠曲而不稳定。因此，这对新材料来说是一个重要的规格差异化和机会。
DisplaySearch分析认为，除了中小尺寸外，10吋以上的笔记本电脑、甚至20吋的一体式个人电脑，也有可能会是新材料的另一项机会。从2013年开始，笔记本电脑的渗透率约仅11%左右，即使到了2014年也仅是些微提升而已，个中原因与使用者对Windows 8的评价与使用习惯最直接相关。不过，随着Apple iOS与Google Chrome（甚至Android）开始朝向10吋以上的、具生产力的平板电脑布局，同时许多笔记本电脑品牌也开始利用最新的、无风扇的Intel Core M生产二合一的平板电脑，10吋以上的触控面板市场在2015年有机会获得新的成长契机。虽然OGS仍然会是10吋到20吋触控面板的较佳选择，但是对许多薄膜触控厂商来说，以新材料来取代ITO薄膜会比转换到OGS产线来得容易。
除了ITO与其他的无机透明导电氧化物（TCO, transparent conductive oxide）外，目前最提及的取代材料约有5种：金属网格、奈米银丝、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。金属网格与奈米银丝拥有较多的支持者，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奥姆、甚至50奥姆以下的表面阻抗值。
金属网格图案具有一致性、连贯性与延伸性，因此在形成较大尺寸的感测图案时，线路与图案的均匀度比较容易控制。相对而言，奈米银丝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，每个奈米银丝都是单独个体，导电性是透过银丝之间的交错、重迭来达成，如果银丝散布的均匀性不佳，那么阻抗值的均匀度就会受影响、甚至断线。
金属网格也有若干缺点，特别是反光与摩尔纹（moiré effect）的问题。目前金属网格可以顺利生产的单一线宽约在3.5-4um左右；太宽的话需要在网网格线表面做黑化（blacking）处理、减少反光，但是这样又会造成显示面板在视觉上太黯淡的观看经验。而网网格线如果太细，对有些加法制程来说，制程难度则相对提高许多。对目前显示面板动辄超过300 ppi的智能手机来说，比较理想的网网格线宽约在2um左右，如果制程上无法达到，那么金属网格应用于智能手机的机会无形中就会减低。不过，金属网格与奈米银丝的这些缺点并不是在原理上无法解决的问题，而是都有机会在未来透过制程的精进逐步地克服。
一般人在判断这些新材料的导入机会时，最常用的标准恐怕是材料成本，但是成本常常最终只是个结果，而不是导致的原因。新材料的机会主要会有两个方向：第一是规格特性，第二是领导厂商的投入。前者可从更大尺寸与非平面的触控区的应用来切入，这两个利基点都是ITO表现不佳的地方，更能凸显新材料的优势和价值。后者则是要依靠像是宸鸿、欧菲光等领导厂商，透过他们在制程的改进与成熟化后，将新材料导入主流的应用，提供给客户不同的选择，并且逐渐建立起信心。
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