納米銀和金屬網(wǎng)格的對(duì)比分析

1、納米銀和金屬網(wǎng)格對(duì)比分析行業(yè)資訊   2014-11-11一、市場(chǎng)因素的評(píng)價(jià)關(guān)于市場(chǎng)因素決定于產(chǎn)品價(jià)格與技術(shù)規(guī)格，技術(shù)規(guī)格將于之后再詳細(xì)討論。評(píng)價(jià)產(chǎn)品價(jià)格的變動(dòng)，包括初期生產(chǎn)價(jià)格，例如材料成本、制造成本，IC及其器件的整合成本，假如企業(yè)一條龍式地能掌握從原料至器件，甚至IC器件的成本，則有機(jī)會(huì)端出具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品價(jià)格。第二種系量產(chǎn)價(jià)格，當(dāng)不同材料技術(shù)與生產(chǎn)良率仍有提升空間，以及產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，因而具備更多壓低成本的能力，例如掌握了主要品牌商且成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，或者進(jìn)一步擴(kuò)展到其他應(yīng)用領(lǐng)域，而造成市占及出貨量的擴(kuò)大。從原料與制造成本的角度，金屬網(wǎng)格材料可為銀或

2、銅原子，或銀的氧化物，以印刷方式形成金屬網(wǎng)格，而該金屬網(wǎng)格的線幅超過(guò)5m以上；由于銀或銅原料取得并不是問(wèn)題，原料成本系相對(duì)低廉，但超過(guò)5m以上的金屬線幅所產(chǎn)生的視覺莫瑞干涉過(guò)于明顯致規(guī)格劣化，因此必須設(shè)法降低線幅至3m以下始為市場(chǎng)所接受，如此，為降低線幅所增加的成本，包括放棄印刷法而改成黃光微影或雷射制作遮罩、良率降低等制造成本增加，就占有很高比重。相對(duì)地，納米銀線油墨包括納米銀線(線徑約50nm、線長(zhǎng)約23m)、調(diào)制溶液配方等，并非能直接取得，而是購(gòu)自如納米銀線材料供應(yīng)商Cambriostechnologies等少數(shù)專業(yè)廠商，因此原料成本欲降不易，但相對(duì)地，納米銀線沒有如金屬網(wǎng)格的視覺莫瑞干

3、涉現(xiàn)象，不必刻意要求線幅降低，加上可以搭配成本較低的卷對(duì)卷印刷方式生產(chǎn)，即能獲得符合市場(chǎng)規(guī)格的觸控面板。為降低原料與制造成本，主推納米銀線觸控面板的觸控大廠宸鴻，即于2013宣布與日本寫真印刷聯(lián)手開發(fā)納米銀線觸控技術(shù)，并搭配先前與Cambriostechnologies合資而提供的納米銀線材料。日本寫真擅長(zhǎng)塑膠薄膜生產(chǎn)技術(shù)與卷軸式(roll-to-roll)生產(chǎn)技術(shù)，而Cambriostechnologies系納米銀線材料的少數(shù)供應(yīng)廠商，透過(guò)宸鴻專業(yè)的觸控圖案設(shè)計(jì)及制造技術(shù)，三者強(qiáng)強(qiáng)合作將會(huì)有不錯(cuò)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，打入高階產(chǎn)品市場(chǎng)的機(jī)會(huì)也很高。雖然Cambriostechnologies的商業(yè)模式

4、不單是與宸鴻技術(shù)合作而已。進(jìn)一步地，因?yàn)榧{米銀線材料也具有其他領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，例如在太陽(yáng)能電池的應(yīng)用，因此未來(lái)可望吸引更多廠商投入研發(fā)與生產(chǎn)行列，而納米銀線的材料成本在供給增加之后或許有較大的降價(jià)機(jī)會(huì)。二、技術(shù)因素的評(píng)價(jià)1.莫瑞效應(yīng)問(wèn)題及克服觸控屏幕上有時(shí)會(huì)出現(xiàn)看似波紋狀畫面，這種情況被稱之為莫瑞效應(yīng)(Moiréeffects)，特別是當(dāng)數(shù)位產(chǎn)品中之畫素、光學(xué)膜片或觸控圖案，在水平和垂直方向上，若規(guī)則對(duì)齊的畫素和物體的精細(xì)規(guī)則圖案重疊時(shí)稍有偏差，則出現(xiàn)干擾圖案和實(shí)際物體并不存在的條紋或干涉。金屬網(wǎng)格是在薄膜上制造出格狀圖案，并在其中涂布銀、銅等金屬物質(zhì)的技術(shù)。由于圖案系由銀、銅等具有

5、反光的金屬所構(gòu)成，特別是網(wǎng)格線幅稍粗(反光面積大)、上下網(wǎng)格圖案交疊在一定角度時(shí)，例如金屬網(wǎng)格觸控面板用于200ppi以上高解析度顯示器，例如手機(jī)，即容易出現(xiàn)該莫瑞效應(yīng)，故在商用化上仍有重重障礙。而在AllinOne產(chǎn)品的電腦、監(jiān)視器、筆記型電腦等，則因?yàn)橐暰噍^遠(yuǎn)及解析度較低，所以規(guī)格要求相對(duì)較低。金屬網(wǎng)格的莫瑞效應(yīng)，例如三星，系以微細(xì)線幅和圖樣化(Patterning)技術(shù)來(lái)克服，通過(guò)將線幅由目前的約56m縮減到3m以下，特別是若能縮減到1m.，則智能手機(jī)也將能搭載金屬網(wǎng)格觸控面板。然而，欲將線幅大幅縮減并非易事，包括無(wú)法采用簡(jiǎn)易的印刷制程、過(guò)細(xì)的線幅制作前后容易斷線、網(wǎng)格阻值升高而IC偵測(cè)

6、技術(shù)需要更精進(jìn)地配合才行，如此，即失去獲得低制造成本的機(jī)會(huì)。相對(duì)地，納米銀線并非格狀圖案而呈現(xiàn)不規(guī)則地分布，并且納米銀線的線徑約50nm而低于1m以下，故沒有金屬網(wǎng)格的莫瑞效應(yīng)問(wèn)題。例如Cambrios的銀奈米線材料制成ClearOhm導(dǎo)電透明油墨，能提供比ITO更高的導(dǎo)電性與更快速的觸控反應(yīng)速度，92%以上透光率，同時(shí)沒有特別圖案紋與干涉疊紋的情況，適合各種尺寸的觸控面板，包括華為Ascend，搭售日本NTTDoCoMo的NECMEDIASXN-07D等智能手機(jī)，LG23寸顯示器/AIO一體機(jī)，GVision15寸POS屏幕，及英特爾13.3寸Ultrabook參考平臺(tái)等。2.霧度問(wèn)題及克服

7、所謂霧度(Haze)系指透明或半透明材料的內(nèi)部或表面，由于光漫射而造成的云霧狀或混濁的外觀。就金屬網(wǎng)格圖案而言，呈現(xiàn)光漫射的在于金屬圖案材料，特別是銀金屬可以反射更寬范圍的可見光波長(zhǎng)。因?yàn)榻饘倬W(wǎng)格圖案中的金屬材料所占面積不大，而納米銀線因?yàn)榉植颊麄€(gè)基板表面，所以相對(duì)地，光漫射所形成的霧度問(wèn)題，納米銀線顯得較為嚴(yán)重。為降低光漫射，日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)開發(fā)出了通過(guò)在納米銀線薄膜上進(jìn)行涂布可降低霧度的高折射率材料，利用涂布高分子材料實(shí)現(xiàn)了1.79的高折射率，可使薄膜電阻值為100/的納米銀線薄膜的霧度降至基本看不到的1以下。其次，黑化納米銀線表面、減少散射光強(qiáng)度，或者粗糙化納米銀線表面等手段，也可以改善霧度

8、問(wèn)題。3.撓度評(píng)價(jià)替代ITO的材料技術(shù)需求，不只是低價(jià)與薄化考慮，更包括一些可撓性產(chǎn)品問(wèn)世的需要，從小尺寸穿戴式眼鏡、智慧型手表或手環(huán)類運(yùn)動(dòng)器材，至配合AMOLED的可撓性顯示器產(chǎn)品。金屬網(wǎng)格與納米銀線材料技術(shù)均可符合這些可撓性產(chǎn)品的性能規(guī)格，但如果比較穿戴頻繁較高的穿戴式眼鏡、智慧型手表或手環(huán)類產(chǎn)品，納米銀線材料技術(shù)因?yàn)榫哂斜冉饘倬W(wǎng)格更大的曲率，而能獲更長(zhǎng)的耐久性。例如，Cambrios與日立化工合作所制作的透明導(dǎo)電膠膜，由上、下兩層PETfilm，中間鍍上一道僅5m厚的日立乾式光阻膠膜，以及僅0.1m的ClearOhm奈米級(jí)導(dǎo)電油墨；采低溫貼合技術(shù)，X軸電極與Y軸電極疊合后厚度僅10m，具

9、備優(yōu)異的顏色光源傳導(dǎo)性，跟任何膠膜基板或強(qiáng)化玻璃都能搭配，且能適用簡(jiǎn)易的卷筒(roll-to-roll)或單元制程。再者，友達(dá)(AUO)的可撓式電子紙產(chǎn)品，系以彎曲半徑R=5mm來(lái)進(jìn)行卷曲，該電子紙也是采用Cambrios的ClearOhm導(dǎo)電膜，每平方英尺電阻值從19.25歐姆，到彎曲超過(guò)50,000次時(shí)僅增加到28.79歐姆，可以維持相當(dāng)耐久的高透光與高導(dǎo)電性。另外ClearOhm技術(shù)除了觸控板外，也可做為3DTV液晶電視、可撓式顯示器、OLED顯示器照明材料、太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換板(轉(zhuǎn)換率達(dá)12%)，以及車用電子等領(lǐng)域的更多應(yīng)用。然而這些納米銀線材料的優(yōu)異撓度，是金屬網(wǎng)格所無(wú)法達(dá)成的。4.線幅

10、評(píng)價(jià)為配合高解析度顯示器及解決莫瑞效應(yīng)問(wèn)題，金屬網(wǎng)格觸控研發(fā)極力尋求降低線幅的技術(shù)方案。同時(shí)，為降低制作成本，也不放棄印刷工藝制作金屬網(wǎng)格的前提，包括采用不同材料銀膏或銅材料的絲網(wǎng)印刷或者壓印方式填入金屬材料。再者，靜電容量式觸控面板，為了從觸控電極區(qū)拉出的布線，可以在屏幕周邊排列極小面積的布線要求(客戶需求一小邊框或無(wú)邊框的設(shè)計(jì)規(guī)格)，因此此一區(qū)域的眾多密集布線也必須細(xì)微化。實(shí)務(wù)上，線距為200m左右的布線區(qū)可以采用絲網(wǎng)印刷或壓印工藝；而線距小于150m的布線區(qū)則須改用光刻（Photolithography）技術(shù)來(lái)達(dá)成。然而，以制程整合的觀點(diǎn)，觸控電極區(qū)與周邊布線區(qū)的制程需要一致才能簡(jiǎn)化并降

11、低成本，亦即，金屬網(wǎng)格于高解析度顯示器的制程整合中存在成本優(yōu)化不易的缺點(diǎn)。相對(duì)地，納米銀線的線徑極細(xì)，沒有網(wǎng)格而產(chǎn)生視覺莫瑞效應(yīng)的問(wèn)題及與周邊布線區(qū)連接的制程整合問(wèn)題。理解到金屬網(wǎng)格的本質(zhì)問(wèn)題與納米銀線的優(yōu)點(diǎn)，開始有趨勢(shì)期待著采用納米銀線為材料，然后藉以形成納米銀線網(wǎng)格結(jié)構(gòu)這樣的概念產(chǎn)生。目前導(dǎo)入納米銀線材料之后，輔以印刷工藝可以制得線幅小于10m的進(jìn)展，最低已到2m左右的夢(mèng)想線幅，在成本降低上具有很大的潛力，故全球相關(guān)電子應(yīng)用產(chǎn)品廠商無(wú)不聚焦該技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，冀望能即時(shí)掌握此關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢(shì)，大幅提升市場(chǎng)占有率，以及所衍生出之龐大印刷電子產(chǎn)品市場(chǎng)商機(jī)。三、產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的評(píng)價(jià)1.SNW的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈概

12、況如前所評(píng)析，納米銀線材料供應(yīng)掌握在少數(shù)如CambriosTechnologies廠家手上。目前CambriosTechnologies的策略投資夥伴包括與宸鴻合資成立一家TPKFilmSolution，并于2013年再與日本寫真進(jìn)一步策略結(jié)盟；另外與東麗(Toray)、南韓三星(Samsung)亦有合作關(guān)系，而銷售納米銀線材料的對(duì)象更擴(kuò)及金屬網(wǎng)格研發(fā)及制造陣營(yíng)的中臺(tái)企業(yè)，例如蘇大維格、歐菲光與勝華等。納米銀線材料是SNW觸控面板最重要的一環(huán)，宸鴻是觸控面板最重要的制造商，而南韓三星極力發(fā)展撓性面板，更是SNW觸控面板潛在的重要出?？?，因此，CambriosTechnologies透過(guò)策略結(jié)盟

13、初步可以站穩(wěn)此一供應(yīng)鏈的防線，進(jìn)一步地，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)格也可能改采以納米銀線作為網(wǎng)格的制作材料而漁利雙收。日本寫真印刷的加入宸鴻與CambriosTechnologies之間的策略結(jié)盟，將引進(jìn)塑膠薄膜觸控制程，加上卷對(duì)卷(roll-to-roll)生產(chǎn)技術(shù)，可以進(jìn)一步整合并制定納米銀線觸控技術(shù)的產(chǎn)業(yè)規(guī)格，開發(fā)出更具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。至于下游相關(guān)感測(cè)元件部分，則由eTurboTouch、LGE、NisshaPrinting、CNi、ShinEtsu與其他廠商所提供。整體而言，納米銀線觸控的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈盡管加入總家數(shù)不若金屬網(wǎng)格家數(shù)多，但因?yàn)樵瞎?yīng)商、制造商與品牌出?？谥g所專擅的業(yè)務(wù)與專業(yè)能力非常

14、明確，單一企業(yè)體不易一條龍式垂直整合，呈現(xiàn)上中下游產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)紮實(shí)的型態(tài)，再者，由于納米銀線觸控技術(shù)具有橫跨全尺寸與不同領(lǐng)域的潛力，因此可以促進(jìn)此一供應(yīng)鏈參與者更潛心于研發(fā)改進(jìn)，而避免不公平的低價(jià)傾銷與違反營(yíng)業(yè)秘密等沖突。2.MetalMesh的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈概況及可能遭遇的利益沖突以金屬網(wǎng)格感測(cè)器而言，透明導(dǎo)電膜主要架構(gòu)包括金屬材料圖案與基材搭配而成，上游廠商于完成透明導(dǎo)電膜后，其實(shí)可以進(jìn)一步完成中游的組裝成觸控感測(cè)器的業(yè)務(wù)而降低成本，甚至再進(jìn)一步延伸至下游的觸控模組業(yè)務(wù)；反之，周邊末端的觸控IC廠亦能跨步進(jìn)入金屬網(wǎng)格觸控圖案的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)業(yè)務(wù)，或者，由下游端往上游端延伸發(fā)展，身為MetalMe

15、sh的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈一環(huán)者，彼此都有垂直整合的空間，也因此，金屬網(wǎng)格的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈分界開始趨于模糊，在此產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈分不清楚的態(tài)樣下，容易產(chǎn)生利益沖突，包括供應(yīng)鏈關(guān)系不穩(wěn)定，商業(yè)模式建立在彼此防范的脆弱基礎(chǔ)上。技術(shù)名稱相較ITO的成本良率莫瑞干涉紋及克服霧度問(wèn)題及克服商業(yè)模式?jīng)_突Silver Nana Wire (納米銀線)低 高 無(wú)干莫瑞干涉問(wèn)題 有霧度問(wèn)題，但可經(jīng)由添加光散射物、調(diào)整奈米線的尺寸與奈米線改質(zhì)等無(wú)Metal Mesh (金屬網(wǎng)格) (銀制程)低 中 有莫瑞干涉問(wèn)題，需進(jìn)一步利

16、用不規(guī)則網(wǎng)格設(shè)計(jì)、網(wǎng)格尺寸變化與角度偏移等手段克服無(wú)霧度問(wèn)題 部分廠商可能有供應(yīng)鏈沖突問(wèn)題資料來(lái)源:本文推論表四:新興技術(shù)方案的評(píng)價(jià):以SNW對(duì)MetalMesh為例新興材料、技術(shù)和方案對(duì)比之后的結(jié)論一、金屬網(wǎng)格仍存在視覺莫瑞干涉的問(wèn)題在去年(2013/9/1，金屬網(wǎng)格觸控技術(shù)與先進(jìn)內(nèi)嵌式觸控技術(shù)分析)，業(yè)界原本看好用金屬網(wǎng)格取代ITO來(lái)降低觸控面板的成本、使用卷對(duì)卷的技術(shù)來(lái)增加生產(chǎn)速度、使用凹凸版印刷、納米印刷來(lái)做觸控的圖案化等，而寄厚望于金屬網(wǎng)格的觸控技術(shù)，并譽(yù)之為中大尺寸觸控面板的救星，然而時(shí)至目前，仍有下列幾個(gè)問(wèn)題待解：(1)金屬是不透光的材料，要達(dá)到可接受的穿透率，在細(xì)線化

17、的過(guò)程中必須拿95%99%的觸控sensor面積，在這個(gè)條件下是否還有觸控IC可以支援這個(gè)金屬網(wǎng)格的觸控面板。(2)要讓眼睛看不到，金屬網(wǎng)格中的金屬線幅最好要小于5微米。現(xiàn)有觸控面板廠的黃光顯影設(shè)備無(wú)法達(dá)成，必須用LCD面板廠等級(jí)的黃光顯影設(shè)備，造成良率不易提高、模板費(fèi)用居高不下。(3)使用卷對(duì)卷的生產(chǎn)設(shè)備要如何在高轉(zhuǎn)速的張力下讓小于5微米的金屬線不斷裂，也考驗(yàn)著設(shè)備廠商的功力。(4)金屬除了不透光外還有高反射的特性，要解決金屬反射的問(wèn)題則須加上遮光材料或抗反射材料，增加生產(chǎn)的難度與成本。(5)使用銀、鋁或銅作為金屬網(wǎng)格的材料時(shí)需面臨氧化的問(wèn)題。如何增加表面處理材料來(lái)防止氧化，同樣增加了制程的

18、難度與成本。一般而言，低價(jià)的觸控解決方案中，觸控網(wǎng)格感測(cè)器與面板搭配時(shí)實(shí)務(wù)上易產(chǎn)生干莫瑞干涉，欲解決干涉紋問(wèn)題，首先透過(guò)制程選擇與改進(jìn)來(lái)解決。MetalMesh的制程可以采用印刷制程及黃光制程，采用印刷制程可以省去蒸鍍、曝光、顯影、蝕刻等工序及設(shè)備投資，直接在基材上印刷所需圖形，有較佳的成本優(yōu)勢(shì)，但網(wǎng)格的精細(xì)度控制不易，易有光學(xué)特性不佳的問(wèn)題，且要做到可有較好的性能表現(xiàn)的低于5um線幅之難度較高；假如采用黃光制程，雖然可以提供較精細(xì)的網(wǎng)格及相對(duì)細(xì)線的線幅，但成本卻有顯著提升，在市場(chǎng)降低成本需求的壓力下，如何透過(guò)制程成本較低的印刷制程，得到低于5um以下的線幅設(shè)計(jì)，以及解決線路過(guò)細(xì)易產(chǎn)生斷線等良

19、率問(wèn)題，成為廠商重點(diǎn)開發(fā)方向。采用較高成本的黃光制程來(lái)獲得相對(duì)更細(xì)的線幅設(shè)計(jì)(即低于5um以下)是可行的，但高階黃光制程對(duì)于使金屬網(wǎng)格朝低價(jià)化的推進(jìn)是互相違背的。雖然，近期發(fā)展上，莫瑞干涉這類問(wèn)題可以改為仰賴不規(guī)則網(wǎng)格與差排、轉(zhuǎn)角度來(lái)解決，但卻因而衍生更多其他的技術(shù)問(wèn)題，例如不規(guī)則網(wǎng)格讓電極圖案設(shè)計(jì)更困難，且單位不規(guī)則的連續(xù)會(huì)構(gòu)成規(guī)則可能；差排或轉(zhuǎn)角度讓Trace引線設(shè)計(jì)更困難，并造成layout難度增加。技術(shù)難點(diǎn)解決措施技術(shù)反效果備注SNW霧度散色粒子透光度降低 銀線黑化導(dǎo)電度降低MM莫瑞不規(guī)則網(wǎng)格 設(shè)計(jì)困難，且單位不規(guī)則的連續(xù)又變成規(guī)則 差排或轉(zhuǎn)角度 Trace引線設(shè)計(jì)困難，并造成layout難度增加資料來(lái)源:本文推論表六:新興觸控技術(shù)的難點(diǎn)與解決二、納米銀線相對(duì)較具有更大的撓度、沖擊承受度既有的ITO材料在面臨觸控面板大面積趨勢(shì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電阻值過(guò)高造成耗電量增加的現(xiàn)象，其次它也不利于可攜裝置之使用。例如：智能手機(jī)、平板電腦與筆記型電腦等產(chǎn)品，欲降低其電阻值，雖然可以利用提高制程溫度改善材料特性或增加鍍膜厚度來(lái)達(dá)成，但前者需搭配耐高溫基板，后者