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浅析触摸屏市场及其工艺材料现状

文章来源:http://www.gddongmei.com/news/1580.html发表时间:2017-12-28
触摸屏(Touch panel)已经成为了我们生活中必不可少的一部分,人们使用的手机、平板电脑、ATM机等各种终端基本都依赖于触摸操作,但你真的了解触摸屏吗?目前,触摸屏是由盖板玻璃、OCA光胶、导电银浆/ITO导电膜和SENSER(基板)等组成。
目前触摸屏主要有两大类、共四种工艺,分为贴合式(GG/GF、OGS)和嵌入式(on-cell、in-cell)。其中GF又衍生出G1F和GF2两种方案,下面是对这几种工艺的利弊分析对比:
那么触摸屏未来将是贴合式工艺的天下还是嵌入式工艺的天下?2014年,台湾胜华因缺少In-Cell相关的技术能力被苹果果断抛弃,而且小米、魅族等也纷纷投向In-Cell,最终胜华于2014年10月宣布破产。而与此同时,多家小模组厂也由于资金链断裂而倒闭。目前触摸屏市场正处于技术革新、洗牌重整阶段,随着In-Cell技术的不断成熟,良率逐步提升,并且向中小尺寸发展,而这一技术的产线投入较大,中小面板厂将不得不面临这个艰难的选择。目前市场重组情况以及未来主流技术还不明朗,但是可以确定的是,由新技术所带来的触控产业大变革正在即将发生。
触摸屏的市场
根据Display Search数据,2014年整体触摸屏市场的规模将会增长至16.8亿片,同比增速仅为11%。其中智能手机出货量将可达到近12亿台的规模,同比增速23%,平板电脑市场同比增速将由2013年的59%快速收缩至14%。
据Display Search统计,2013年全年On-Cell触摸屏出货量仅470万片,但2014年上半年出货量就大增至2000多万片,预估2018年出货量将达1亿2900万片。具有类似内嵌式触控结构的面板在2012年总出货比重约20%,到2013年跳升到29%,预计2014年有机会攀升至32%。
Display Search预估,内嵌式触控应用在2015年智能手机市场的渗透率将达到30-40%,若加计苹果iPhone,出货占比将超过50%,恐将压缩外挂式触摸屏生存空间。以OGS为代表的外挂式触摸屏技术的未来前景堪忧。
触摸屏市场路
根据国外媒体报告,未来触摸屏的三大发展趋势为大屏、柔性和透明,因此,与传统的ITO触摸屏相比,柔性触摸屏具有很多优点:
(1)耐冲击,抗震能力更强;
(2)重量轻、体积小,携带更加方便;
(3)采用卷到卷(roll-to-roll)印刷工艺,成本更加低廉等。
柔性触摸屏的时势英雄
随着柔性显示产品的普及,ITO导电玻璃暴露了自身的缺点。由于ITO的脆性,使其在应用中必须有玻璃作为保护层,以保护内部导体及感应器。玻璃保护层的加入,增加了工艺生产的难度(必须在真空下),也限制了触摸屏向柔性化发展的方向。为了解决这个问题,国内外众多触控面板厂商不得不开始将发展重点转向ITO的替代技术,包括纳米银线、金属网格、纳米碳管以及石墨烯等材料。
不过,石墨烯目前仍处于研发阶段,距离量产还有很远的距离。纳米碳管工业化量产技术尚未完善,其制成的薄膜产品导电性还不能达到普通ITO薄膜的水平。从技术与市场化来说,金属网格与纳米银线技术将是近期新兴触控技术的两大主角。
Metal-Mesh悄然成型的触控新潮流
Metal-Mesh(金属网格)是一种全新的ITO替代工艺,形状有点像把极细的金属线所组成的烤肉架,做在触控感应器上,其优势在于阻抗低(小于10欧姆)、资本支出非常低、製造成本比ITO稍低、透明度比ITO佳、可挠度高,有望成为一种工业化生产技术, 从根本上开辟了各种纳米器件生产的广阔前景。
目前,已有许多厂商加入角逐的行列,如韩商MNTech(已于2012年底供货)、Atmel的XSense(于2013上半年推出,已有手机和7吋平板使用)、富士软片(Fujifilm,2013第二季推出)、Unipixel的UniBoss(于2013下半年推出)、3M、PolyIC。此外,国内的欧菲光最早投身纳米压印技术的工业化探索道路,目前已经有较为成熟的工艺体系,在未来有可能全面替代ITO材料。
不过,Metal Mesh存在三个问题:一是Metal Mesh良率不稳定;二是有能力量产Metal Mesh触控面板的企业较少;三是采用Metal Mesh方案与LCD面板搭配时成本会有所增加。未来Metal Mesh能否成为触摸屏的超级英雄,让我们拭目以待。
银纳米线,能否战胜Metal Mesh?
与Metal Mesh相比,纳米银线拥有得天独厚的优势:
(1)生产工艺简单、良率高。
(2)由于线宽较小,纳米银线技术制成的导电薄膜相比于金属网格技术制成的薄膜可以达到更高的透光率。
(3)相比于金属网格薄膜,纳米银线薄膜具有较小的弯曲半径,且在弯曲时电阻变化率较小,应用在具有曲面显示的设备,例如智能手表,手环等上的时候,更具有优势。
(4)纳米银线除具有银优良的导电性之外,由于纳米级别的尺寸效应,还具有优异的透光性、耐曲挠性。
(5)纳米银线的大长径比效应,使其在导电胶、导热胶等方面的应用中也具有突出的优势。
银纳米线已经被认为是最有可能替代ITO的材料之一。
目前,已经有大量的研究证明银纳米线可用于制备触摸屏、弯曲有机发光二极管(OLED)、可穿戴电子设备、电子皮肤和弯曲太阳能电池等透明电极中,弯折1000次后性能仍然很稳定。另外,在智能家具的触控屏,新型LOW-E玻璃中都有良好的应用前景。
然而,国内的纳米银线市场几乎被美国Cambrios垄断,但由于其过高的价格和不成熟的触控模组生产工艺也让这项技术未能在世界范围内进行大规模的触控模组量产。在国内也有中科纳通等为代表的一批优秀企业在进行银纳米线的研发工作,究竟能否打破进口产品的垄断,让我们拭目以待。
柔性印刷电路的新秀——纳米银导电墨水
从近日各大主流手机品牌发布的其下一代旗舰机模型来看,超窄边框甚至无边框的触摸屏设计将是各大手机制造商争夺市场的重要武器,目前触摸屏边框导电主要以银浆材料为主,传统的银浆丝印方式的线宽、线距已经不能满足超窄边框的需求,而近期较为流行的激光雕刻和曝光蚀刻技术达到量产的也30μm线宽工艺,目前有一种新技术或许可以大幅降低线宽,真正做到肉眼看不到的超窄边框,这就是纳米喷墨打印技术。
在美国、日本、德国及韩国等发达国家的带动下,国际上兴起了研发可应用于喷墨打印的金属微粒导电墨水的热潮。通过喷墨打印设备将纳米级的导电墨水一次成型打印在基材上,可印刷的线宽小于10μm,甚至可打印亚微米和纳米级的线路。此外这种加法工艺可以大幅降低原料使用量,支持Roll To Roll的柔性屏自动化生产,提高了生产效率,降低了综合成本。
除了在触摸屏上的应用,这种墨水在天线印刷、芯片制造等领域也有极大的应用空间。目前这种技术在国外较为成熟,在国内仅有少数企业掌握该技术,其中中科纳通等依靠其强大的技术背景和研发实力成功研制出纳米银喷墨导电墨水,目前已经在世界范围内少量销售,有望成为未来无边框、超薄、柔性触摸屏的革命性技术。

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