評析納米銀線與金屬網格材料技術

1、評析納米銀線與金屬網格材料技術之優(yōu)劣作者：段曉輝教授 時間：2014-05-07 源于：北京大學信息科學技術學院總點擊：2756 【導讀】：新材料技術應用可以從智能手機的常用面板尺寸一路延伸到20英寸以上的設備，而其阻值，延 伸性，彎曲性均優(yōu)于ITO薄膜。新材料技術在短時間內無法全面取代ITO薄膜，但新材料技術有巨大的優(yōu) 勢，而且從市場反應上來看，應用新材料技術生產的薄膜產品所占的比重在逐年提高。ITO，即摻錫氧化銦（Indium Tin Oxide）。它是液晶顯示器（LCD）、等離子顯示器 （PDP）、電致發(fā)光顯示器（EL/OLED）、觸摸屏（Touch Panel）、太陽能電池以及其他 電

2、子儀表的透明電極最常用的薄膜材料。未來移動終端、可穿戴設備、智能家電等產品，對觸摸面板的有著強勁需求，同時隨著 觸控面板大尺寸化、低價化，以及傳統(tǒng)ITO薄膜不能用于可彎曲應用，導電性及透光率等 本質問題不易克服等因素，眾面板廠商紛紛開始研究ITO的替代品，包括納米銀線、金屬 網格、納米碳管以及石墨烯等材料。新材料技術應用可以從智能手機的常用面板尺寸一路延伸到20英寸以上的設備，而且 其阻值，延伸性，彎曲性均優(yōu)于ITO薄膜。雖然，新材料技術在短時間內無法全面取代ITO 薄膜，但是新材料技術有著巨大的優(yōu)勢，而且從市場反應上來看，應用新材料技術生產的薄 膜產品所占的比重在逐年提高。目前，石墨烯扔處于

3、研發(fā)階段，距離量產還有很遠的距離。 納米碳管工業(yè)化量產技術尚未完善，其制成的薄膜產品導電性還不能達到普通ITO薄膜的 水平。因而，從技術發(fā)展與市場應用綜合評價，金屬網格與納米銀線技術將是近期新興觸控 技術的兩大主角。金屬網格（Metal Mesh）技術利用銀，銅等金屬材料或者氧化物等易于得到且價格低 廉的原料，在PET等塑膠薄膜上壓制所形成的導電金屬網格圖案。其理論的最低電阻值可 達到0.1歐姆/平方英寸，而且就有良好的電磁干擾屏蔽效果。但是受限于印刷制作的工藝 水平，其所制得的觸控感測器圖樣的金屬線寬較粗，通常大于5um，這樣會導致在高像素 下（通常大于200ppi）莫瑞干涉波紋非常明顯。莫

4、瑞干涉指數(shù)碼產品顯示屏中像素，光學 膜片以及觸控導電的金屬圖案，在水平和垂直方向上，規(guī)則對齊的像素和物體的精細規(guī)則圖 案重疊式稍有偏差，則會出現(xiàn)的干擾波紋圖案。由于莫瑞干涉的存在，金屬網格技術制成的 薄膜產品不適用在高分辨率智能手機，平板電腦等高分辨率的產品上，僅僅適用于觀測距離 較遠的顯示器屏幕，例如臺式一體機器，筆記本電腦，智能電視等。如果薄膜中金屬網格圖樣的線寬能夠大幅度下降，則能有效的降低金屬網格技術中的莫 瑞干涉的問題，特別是如果金屬網格圖樣的線寬下降到1um左右，則該技術制成的薄膜同 樣可以搭載在高分辨率的智能設備上。目前韓國三星公司利用微細線寬和圖樣化(Patterning)技術

5、，將金屬網格圖樣的線寬由原來的5um6um,縮減到3um左右。然而， 欲將線寬大幅縮減并非易事，傳統(tǒng)的壓制印刷工藝無法滿足要求，需要采用黃光制程工藝， 制作成本會大幅增加，而且會浪費原材料；過細的金屬線寬易在外力擠壓時斷裂；網格的阻 值升高，對下游的控制IC芯片提出更高的靈敏度要求。因此，目前金屬網格技術如何在降 低成本的同時，滿足多場景的下游應用是一個難點，還需整個產業(yè)鏈進一步發(fā)展完善才行。納米銀線(SNW，silvernano wire)技術，是將納米銀線墨水材料涂抹在塑膠或者玻璃 基板上，然后利用鐳射光刻技術，刻畫制成具有納米級別銀線導電網絡圖案的透明的導電薄 膜。由于其特殊的制成物理機

6、制，納米銀線的線寬的直徑非常小，約為50nm，遠小于1um， 因而不存在莫瑞干涉的問題，可以應用在各種尺寸的顯示屏幕上。另外，由于線寬較小，銀 線技術制成的導電薄膜相比于金屬網格技術制成的薄膜可以達到更高的透光率，例如3M公 司采用微印壓法制成的薄膜產品可以達到89%透光率。再次，納米銀線薄膜相比于金屬網 格薄膜具有較小的彎曲半徑，且在彎曲時電阻變化率較小，應用在具有曲面顯示的設備，例 如智能手表，手環(huán)等上的時候，更具有優(yōu)勢。在薄膜上，金屬網格中可以反射可見光的金屬線總體面積不大；而納米銀線并非是網格 狀而是呈現(xiàn)不規(guī)則的分布，沾滿整個玻璃基板表面。相比較而言，納米銀線薄膜會有更嚴重 的漫反射，

7、既霧度(Haze)問題。屏幕的霧度問題會導致在室外場景光線照射的情況下， 屏幕反射光強烈，嚴重的時候會使得用戶看不清屏幕。但是可以采用一些技術手段降低光漫 射，解決霧度問題。例如日產化工公司開發(fā)出了在納米銀線薄膜上涂布可降低霧度的高折射 率材料，有效將霧度值降低。另外，黑化納米銀線表面、減少反光強度、粗糙化納米銀線的 表面等技術，也可以有效改善霧度的問題。金屬網格技術因為采用普通的銀，銅等金屬材料或者氧化物等作為原始材料采用傳統(tǒng)的 印壓法制作薄膜面板，其原材料和制作成本都很低，但是這樣的產品卻有不可克服的莫瑞干 涉問題，應用受到限制。如果要降低金屬網格中金屬的線寬，需要更改制成工藝，成本會隨

8、之增加，而且會有易斷線等問題。相比較金屬網格技術，納米銀線技術采用的是成型的納米 銀線墨水材料，這些納米銀線供應材料掌握在少數(shù)例如C ambrios Technologies公司手上， 原材料的成本較高一些，但是制成工藝簡單，采用印刷制程快速生產大面積的觸控面板，整 體的成本并不高，隨著大規(guī)模的生產，成本會進一步的降低。因此，綜合比較，納米銀線技術比金屬網格技術更有優(yōu)勢。就目前市場而言，也已經分 化出兩大技術陣營。其中納米銀線陣營中，臺灣面板供應商TPK公司是主打納米銀線技術 的廠商，并且結合上游的納米銀線材料供應商Cambrios Technologies公司，以及生產工藝 公司日本寫真成立一家子公司，專注于拓展納米銀線技術的研發(fā)，應用和制造0 TPK公司 預計在2014第二季度實現(xiàn)納米銀線薄膜的量產出貨。金屬網格技術陣營則加入的公司較多，例如蘇大維格和歐菲光，韓國三星等都由參與研 發(fā)和制造。但是相比較于金屬網格