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ITO替代市场达到130亿美元 石墨烯等新材料靠啥上位?

导读: 投影式电容触控萤幕市场,正在悄然发生变革。快速的产业发展不断提供更纤薄、更高效能、更可靠且成本较低的触控式萤幕。在这些发展中背后的主要动力是氧化铟锡(ITO),这种主要用于手机和平板电脑触控式萤幕的导电材料存在诸多局限性,因此将被替代材料所取代。

  投影式电容触控萤幕市场正在悄然发生变革。市场不断追求更纤薄、更高效能、更可靠且成本较低的触控式萤幕,但目前触控面板所使用的氧化铟锡(ITO)导电材料存在诸多局限性,因此未来将被各种替代材料所取代。

  投影式电容触控萤幕市场,正在悄然发生变革。快速的产业发展不断提供更纤薄、更高效能、更可靠且成本较低的触控式萤幕。在这些发展中背后的主要动力是氧化铟锡(ITO),这种主要用于手机和平板电脑触控式萤幕的导电材料存在诸多局限性,因此将被替代材料所取代。

  ITO受限小尺寸萤幕导电材料掀更新

  ITO从未被广泛使用于大尺寸AV和kiosk的应用上,但有一些正在开发中的技术将取代ITO,这些新技术将会被用于上述应用当中。

  投影电容触控式技术变革背后的一个关键驱动因素是,转移至将触控功能整合到使用内嵌式技术的LCD面板本身,从而无需单独的触控式萤幕面板,亦称离散式触控面板。做到这一点后,就可生产出更容易整合的更薄更轻的触控装置。

  光学效能及亮度,也可透过缩减LCD与使用者之间的距离和层数而获得改善。

  但是,制造内嵌式触控式萤幕的流程仍朝向更完善的目标发展当中,因此它们在业界被广泛采用受到了限制。结果,ITO导体的离散投影式触控萤幕面板仍旧是主要被使用的技术,至少在智慧型手机、平板电脑及可穿戴式设备中仍是如此,但它随着显示尺寸增加超过20寸就会存在很多缺陷,主要是因为其相对较高的电阻会妨碍效能,并使其成为不适合某些应用的材料。

  关于有哪些导电材料可用于较大尺寸的触控式萤幕,目前有三种主要的材料技术处于领先地位:铜微线(Copper Micro Wires)、银金属网格(Silver Metal Mesh)和奈米银线(Silver Nano Wire),还有其他三种:奈米碳管(Carbon Nanobud)、导电聚合物(Conductive Polymers)和石墨烯(Graphene),它们全都处于开发初期并可能在未来几年上市。本文将探讨前五种材料技术的四个主要参数:经济性、阻抗、可见度和可用性;还会探讨石墨烯,石墨烯处于开发初期,目前尚未市售。

  考量经济因素同材料成本大不同

  考虑到触控式萤幕的成本时,关键问题包括初始加工成本及持久材料寿命要求等等。不需开模(光罩)而可直接写入基材的技术,基本上不需要加工,并可更便宜地进行小批量生产。若需要开模或其他加工,则会限制小批量生产不同尺寸能力的灵活度,但有潜力对标准尺寸提供较大批量的生产。

  在加工方面,铜微线具有延展性优势。电极可以直接写入基材,不需雷射、开模/化学物质/蚀刻或加工。奈米银线可以透过雷射剥离法进行一定程度的客制,但还需要额外制程来将边界的导体连接至控制器。导电聚合物透过网版印刷应用起来相对简单,但必须在丝网印刷或在蚀刻、雷射处理之后,再作制作图样(Pattern)。

  相比之下,银金属网格技术是在材料来源上制作Pattern,因此须提前指定感测器的尺寸。这会让每个感测器设计产生1万~2万美元的加工费用,具体取决于萤幕大小。碳奈米芽(Carbon NanoBud)的沉积程序很复杂,需使用奈米芽反应器(NanoBud Reactor),然后再使用雷射制图制程来制作电极。

  制造成本的另一个关键因素是所需层数。铜微线可以绝缘,因此x和y电极可以在单层中形成。封装绝缘还可以防止材料氧化,但在暴露于高温高湿度下时会大大降低触控式萤幕的效能。奈米银线、金属网格和导电聚合物传感器结构一般需要两层或多层来绝缘(x和y)导体,从而增加单层设计上的材料内容。碳奈米芽也是一种两层技术。另外还必须小心防止湿气进入材料,否则可能导致上述氧化及触控式萤幕故障。

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