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分析師:新材料想全面取代ITO還有得等

上網時間: 2014年12月04日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:ITO  觸控模組  取代材料  手機  DisplaySearch 

平面顯示器市場研究機構 DisplaySearch 觀察指出,觸控面板使用的新一代氧化銦錫(ITO)取代材料經過這兩年的討論與導入,已經在市場上有了相當的能見度;一線的觸控模組廠像是宸鴻與歐菲光都已經量產、導入手機與筆記型電腦等應用,並且終端品牌也逐漸顯露出興趣。不過,新材料離全面取代ITO的階段恐怕還為時尚早。

DisplaySearch 表示,這一方面是因為目前ITO並沒有短缺或銦礦被限制開採的問題,二方面主要的應用、像是手機、平板和筆記型電腦,正面臨市場飽和或是模組價格崩盤的局面,新材料一開始就面臨價格的壓力。再者,在採用新一代ITO取代材料的同時,觸控模組廠多半也導入新製程;因此,學習曲線與製程的最佳化都還需要時間過渡,即使模組廠提出了積極的報價,但可能僅反映其推廣策略,未必充分反映了成本。

單從技術規格上來看,要成為ITO取代材料的關鍵主要有三項:具有高導電性且能夠應用在任何基板與任何尺寸上;除了有低表面阻抗值(sheet resistance)外,也要能維持良好的透光性(optical transmission)。另外,該材料最好能夠具有可撓性,讓阻抗值與感測電極的穩定性可以適應非平面的觸控區。低表面阻抗值和透光性是最基本的條件;ITO本身是透明材料,但是金屬網格(metal mesh)和奈米銀線(silver nanowires)卻不是。不過,利用分布密度的做法,還是可以讓電極達到可接受的透光度。

金屬網格與奈米銀線這兩種新材料勝過ITO的優點,主要是明顯更低的表面阻抗值和可撓性。ITO薄膜目前的主流規格約在150 歐姆/單位面積的阻抗值,對於10吋以下的觸控區已經足夠,但是到了筆記型電腦的尺寸或是20吋以上,就顯得吃力。較低的表面阻抗值有助於10吋以上的觸控面板靈敏度,而可撓性對非平面的觸控面板更是重要。

目前,觸控面板的主要市場仍然是手機和平板電腦;前者在今年已經是超過12億台出貨量的市場,而後者即使面臨成長的停滯,也有將近2.5億台的出貨量。ITO不論是以玻璃或是PET薄膜作為基板、甚至是在內嵌式觸控面板內,都能夠滿足中小尺寸觸控面板的規格需求,而且供應鏈相當充沛。因此,新材料在這兩塊主要市場的競爭策略仍然是價格優勢,而合理的價格優勢不能僅依賴觸控模組廠的積極報價,最主要的還是要讓儘快讓製程可以順暢、良率得以提升。

另一方面,觸控面板也開始延伸到新的應用,而這些應用將有利於新的ITO取代材料切入。以智慧手錶而言,受限於曲面顯示面板(包含LCD和AMOLED)當前品質的穩定性,即使面板本身已經使用塑膠基板,但是多數的品牌還是選擇平面的形式(form factor)。不過,一旦這些技術與良率逐漸解決,曲面將會是比較能符合智慧手錶的穿戴式情境。ITO材料鍍膜於薄膜上固然可以撓曲,但是ITO本身材料的特性使其無法承受多次的撓曲而易致斷裂、品質也容易因撓曲而不穩定。因此,這對新材料來說是一個重要的規格差異化和機會。

除了中小尺寸外,10吋以上的筆記型電腦、甚至20吋的AIO (All in One)個人電腦,也有可能會是新材料的另一項機會。從2013年開始,筆記型電腦的滲透率約僅11%左右,即使到了2014年也僅是些微提升而已,個中原因與使用者對Windows 8的評價與使用習慣最直接相關。

不過,隨著Apple iOS與Google Chrome (甚至Android)開始朝向10吋以上的、具生產力的平板電腦布局,同時許多筆記型電腦品牌也開始利用最新的、無風扇的Intel Core M生產二合一的平板電腦,10吋以上的觸控面板市場在2015年有機會獲得新的成長契機。雖然OGS仍然會是10吋到20吋觸控面板的較佳選擇,但是對許多薄膜觸控廠商來說,以新材料來取代ITO薄膜會比轉換到OGS產線來得容易。

除了ITO與其他的無機透明導電氧化物(transparent conductive oxide,TCO)外,目前最提及的取代材料約有5種:金屬網格、奈米銀線、奈米碳管(carbon nanotube)、導電高分子(intrinsically conductive polymer)與石墨烯(graphene);前三者是目前已經有實際量產與出貨。金屬網格與奈米銀線擁有較多的支持者,這兩種材料都是金屬(銀或是銅),其導電性都比ITO更好,很容易在可接受的透光度下,輕易達到100歐姆、甚至50歐姆以下的表面阻抗值。

金屬網格圖案具有一致性、連貫性與延伸性,因此在形成較大尺寸的感測圖案時,線路與圖案的均勻度比較容易控制。相對而言,奈米銀線目前的製程是先以溼式塗佈(wet coating)於薄膜上,均勻度的控制尤其重要。不像金屬網格的連貫性,每個奈米銀絲都是單獨個體,導電性是透過銀線之間的交錯、重疊來達成,如果銀線散佈的均勻性不佳,那麼阻抗值的均勻度就會受影響、甚至斷線。

金屬網格也有若干缺點,特別是反光與摩爾紋(moire effect)的問題。目前金屬網格可以順利生產的單一線寬約在3.5~4um左右;太寬的話需要在網格線表面做黑化(blacking)處理、減少反光,但是這樣又會造成顯示面板在視覺上太黯淡的觀看經驗。而網格線如果太細,對有些加法製程來說,製程難度則相對提高許多。

對目前顯示面板動輒超過300 ppi的智慧手機來說,比較理想的網格線寬約在2um左右,如果製程上無法達到,那麼金屬網格應用於智能手機的機會無形中就會減低。不過,金屬網格與奈米銀線的這些缺點並不是在原理上無法解決的問題,而是都有機會在未來透過製程的精進逐步地克服。

DisplaySearch指出,一般人在判斷這些新材料的導入機會時,最常用的標準恐怕是材料成本,但是成本常常最終只是個結果,而不是導致的原因。新材料的機會主要會有兩個方向:第一是規格特性,第二是領導廠商的投入。前者可從更大尺寸與非平面的觸控區的應用來切入,這兩個利基點都是ITO表現不佳的地方,更能凸顯新材料的優勢和價值。後者則是要依靠像是宸鴻、歐菲光等領導廠商,透過他們在製程的改進與成熟化後,將新材料導入主流的應用,提供給客戶不同的選擇,並且逐漸建立起信心。





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