银纳米线柔性触摸屏离实用还有多远?

2017-03-13 11:00:06 samway 14

  据报告显示,三星将在2017年第四季度开始限量生产市场上前所未有的可折叠式智能手机以对抗设计上有大幅度改变的iPhone 8,最终结果如何,我们拭目以待。

银纳米线柔性触摸屏

  据悉,三星可折叠手机专利文件所曝光的结构设计,可实现轻微和完全对折。

  然据Digitimes的报告所述,规模生产以前三星仍需克服树脂盖板的可靠性,完全落实恐需2018年初。

  材料技术分析

  可折叠手机的实现是柔性显示及柔性触控双方成果的结合。透明导电薄膜为显示及触控所需关键材料,其中ITO(氧化铟锡)膜占主导地位,ITO的主要特性是其“电学传导”和“光学透明”的组合,是传统刚性产品制备的主要材料之一。然因ITO材料昂贵,且ITO层较为脆弱,缺乏柔韧性,无法做出可挠式面板,因而催生出银纳米线、金属网格、导电聚合物、石墨烯、碳纳米管等ITO替代方案。

银纳米线柔性触摸屏

  ITO替代方案的优劣势

  金属网格其技术优势在于阻抗低(小于10欧姆)、透明度比ITO佳、可挠度高,然导线>5um时,图文可见性及莫瑞干涉现象严重,导线<3um可减少莫瑞干涉效应,然生产成本大大增加。

  碳纳米管和石墨烯或由于导电性及透过率方面的因素,或由于生产过程需高温、真空等条件,能耗较大及其他因素,两者目前均未能完全量产。

  银纳米线技术目前已较为成熟,其延展性优于ITO及金属网格,色偏亦比ITO低、方阻相对较低的情况下透过率仍优于ITO,由于无需真空、高温等苛刻的生产条件,可大大降低成本。

银纳米线柔性触摸屏

  银纳米线行业现状

  目前,银纳米线上下游产业已趋于成熟。

  上游油墨厂家主要有美国Cambrios、C3 Nano、Carestream、天津奈博等。

  下游透明导电膜及触摸屏生产厂家主要有Cambrios与宸鸿、日本写真(NisshaPrinting)合资成立的TPK Film Solutions、韩国COSMO、日本大仓、苏州诺菲、中科纳通、LG、ATS、天津宝兴威、广州聚达光电、华科创智、珠海纳金、合肥微晶、成都崇越、中华意力、广东宸景光电等。

  发展制约因素与解决方案

  2011年,银纳米线行业龙头企业—Cambrios陆续与下游厂家:日立化成、日本写真等合作,成功开发出银纳米线导电膜,至今已历时6年,期间也经历过Cambrios因资金问题倒闭而后TPK再次注资而恢复正常运营的事件,银纳米线导电膜未如所预期般快速进入市场全面取代ITO主要受限于其雾度及可靠性方面的问题。

  ◆ 制约因素之一:雾度

  银纳米线导电膜因其导电层组成物—银纳米线的纳米尺寸效应,随银线用量的增加,其导电膜成品的雾度增大,而又无类似于ITO导电膜用于消除刻蚀纹的消影层材料而导致其刻蚀文较ITO明显,限制了其在小尺寸方面的应用,仅适用于大尺寸或柔性产品,而小尺寸产品约占整个触控产品的70%,大尺寸产品又存在金属网格等的竞争,最终导致市场效应不佳。

  消影层作用原理

  目前相关企业已开发出降低产品雾度的方案:Cambrios将推出G6代产品(银纳米线的直径减小,纳米尺寸效应降低),C3 Nano采用低温融合的方案(专利US20130342221A1):以金属离子还原为金属单质实现银线间导通,提高其接触面积和接触效果(部分实现银纳米线头尾相接),增强导电性,减少银线用量,实现雾度降低的目标,将有望用于手机等小尺寸领域。

  ◆制约因素之二:可靠性

  据传,2015年TPK提供的一批基于银纳米线触摸屏的终端产品最终因质量问题全部退货,导致TPK损失惨重,消息一经传出更加降低了部分厂家对银纳米线导电膜及触摸屏的测试意愿。

银纳米线柔性触摸屏

  据悉,产品失效主要源于银纳米线导电膜的光稳定性,如Cambrios专利(US20150270024A1)所述,未添加光稳定剂的导电膜在光稳定性测试方面表现确实欠佳。而银纳米线光失效主要源于银纳米线等离子效应而产生的对紫外波段的光吸收,导致Ag→Ag+反应的发生,最终导致产品失效。

  银纳米线吸收光谱

  改善后导电膜的光稳定性测试

  对于光稳定性,Cambrios及C3 Nano等企业已成功开发出解决方案:通过于其OC(Over Coat)中添加光稳定剂,所制备的产品在模拟太阳光的加速测试条件下可实现2000h后线阻变化率<10%,换算成实际使用条件其稳定性至少可达3年。

  同时Cambrios也发现采用不同OCA(用于层间贴合)其稳定性测试结果也存在差异,目前针对Cambrios 油墨采用其OC再配合合适的OAC如3M-8146或日东的9892U等型号已完全可满足产品的可靠性要求。

  柔性触摸屏的新机遇

  三星可折叠手机的量产必将推动整个柔性电子行业的发展,银纳米线作为最具潜力的ITO替代方案,在解决了其前期制约因素的基础上将充分发挥其优势,实现全面量产,成为柔性产品制作的关键材料,基于银纳米线的柔性触摸屏也将迎来前所未有的发展机遇!

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