納米銀和金屬網格的對比分析

1、納米銀和金屬網格對比分析行業(yè)資訊2014-11-11一、市場因素的評價關于市場因素決定于產品價格與技術規(guī)格，技術規(guī)格將于之后再詳細討論。評價產品價格的變動，包括初期生產價格，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，則有機會端出具有競爭力的產品價格。 第二種系量產價格，當不同材料技術與生產良率仍有提升空間，以及 產品的應用領域擴大，因而具備更多壓低成木的能力，例如掌握了主 要品牌商且成為市場的主流產品，或者進一步擴展到其他應用領域, 而造成市占及出貨量的擴大。從原料與制造成本的角度，金屬網格材料可為銀或銅原了，或銀的氧化物，以

2、印刷方式形成金屬網格，而該金屬網格的線幅超過5卩 m以上；由于銀或銅原料取得并不是問題，原料成木系相對低廉，但 超過5 311以上的金屬線幅所產生的視覺莫瑞干涉過于明顯致規(guī)格劣 化，因此必須設法降低線幅至3uni以下始為市場所接受，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。相對地，納米銀 線油墨包括納米銀線(線徑約50nm.線長約23 11 m)、調制溶液配方等， 并非能直接取得，而是購自如納米銀線材料供應商 cambriostechnologies等少數(shù)專業(yè)廠商，因此原料成本欲降不易， 但相對地，納米銀線沒有如金屬網

3、格的視覺莫瑞干涉現(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卷印刷方式生產，即能 獲得符合市場規(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，并搭配 先前與cambriostechnologies合資而提供的納米銀線材料。fi本寫 真擅長塑膠薄膜生產技術與卷軸式(roll-to-roll)生產技術，而 cambriostechnologies系納米銀線材料的少數(shù)供應廠商，透過宸鴻 專業(yè)的觸控圖案設計及制造技術，三者強強合作將會有不錯的價格競 爭力，打入高階產品市場的機會也很高。雖然cambriost

4、echnologies 的商業(yè)模式不單是與宸鴻技術合作而已。進一步地，因為納米銀線材料也具有其他領域的應用價值，例如 在太陽能電池的應用，因此未來可望吸引更多廠商投入研發(fā)與生產行 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機會。二、技術因素的評價1莫瑞效應問題及克服觸控屏幕上有時會出現(xiàn)看似波紋狀畫面，這種情況被稱之為莫 瑞效應(moireeffects) j ,特別是當數(shù)位產品中之畫素、光學膜片或 觸控圖案，在水平和垂直方向上，若規(guī)則對齊的畫素和物體的精細規(guī) 則圖案重疊時稍有偏差，則出現(xiàn)干擾圖案和實際物體并不存在的條紋 或干涉。金屬網格是在薄膜上制造出格狀圖案，并在其中涂布銀、銅等

5、金 屬物質的技術。由于圖案系由銀、銅等具有反光的金屬所構成，特別 是網格線幅稍粗(反光面積大)、上下網格圖案交疊在一定角度時，例 如金屬網格觸控面板用于200ppi以上高解析度顯示器，例如手機， 即容易出現(xiàn)該莫瑞效應，故在商用化上仍有重重障礙。而在allinone 產品的電腦、監(jiān)視器、筆記型電腦等,則因為視距較遠及解析度較低, 所以規(guī)格要求相對較低。金屬網格的莫瑞效應，例如三星，系以微細線幅和圖樣化 (patterning)技術來克服，通過將線幅由目前的約56卩m縮減到3 um以下，特別是若能縮減到1 um.,則智能手機也將能搭載金屬網 格觸控面板。然而，欲將線幅大幅縮減并非易事，包括無法采用

6、簡易的印刷制 程、過細的線幅制作前后容易斷線、網格阻值升高而ic偵測技術需 要更精進地配合才行，如此，即失去獲得低制造成本的機會。相對地，納米銀線并非格狀圖案而呈現(xiàn)不規(guī)則地分布，并冃納米 銀線的線徑約50nm而低于1 pm以下，故沒有金屬網格的莫瑞效應問 題。例如cambrios的銀奈米線材料制成clear ohm導電透明油墨，能 提供比it0更高的導電性與更快速的觸控反應速度，92%以上透光率, 同時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，lg23寸顯示器/ai0 體機，gvisi

7、onl5寸pos屏幕，及英特 爾13. 3寸ultrabook參考平臺等。2. 霧度問題及克服所謂霧度(haze)系指透明或半透明材料的內部或表面，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。因為金屬網格圖案中的金屬 材料所占面積不大，而納米銀線因為分布整個基板表面，所以相對地, 光漫射所形成的霧度問題，納米銀線顯得較為嚴重。為降低光漫射，日產化學工業(yè)開發(fā)岀了通過在納米銀線薄膜上進 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現(xiàn)了 1. 79 的高折射率，可使薄膜電阻值為100q/的納米銀線薄膜的

8、霧度降 至基本看不到的1以下。其次，黑化納米銀線表面、減少散射光強度，或者粗糙化納米銀 線表面等手段，也可以改善霧度問題。3. 撓度評價替代ito的材料技術需求，不只是低價與薄化考慮，更包括一些 可撓性產品問世的需要，從小尺寸穿戴式眼鏡、智慧型手表或手環(huán)類 運動器材，至配合amoled的可撓性顯示器產品。金屬網格與納米銀線材料技術均可符合這些可撓性產品的性能 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 產品，納米銀線材料技術因為具有比金屬網格更大的曲率，而能獲更 長的耐久性。例如，cambrios與日立化工合作所制作的透明導電膠 膜,由上、下兩層petfilm,中間鍍上一道僅

9、5um厚的日立乾式光 阻膠膜，以及僅0.1 um的clear ohm奈米級導電油墨；采低溫貼合技 術，x軸電極與y軸電極疊合后厚度僅10 um,具備優(yōu)異的顏色光源 傳導性，跟任何膠膜基板或強化玻璃都能搭配，月能適用簡易的卷筒 (roll-to-roll)或單元制程。再者，友達(auo)的可撓式電了紙產品，系以彎曲半徑r二5nmi來 進行卷曲，該電子紙也是采用cambrios的clearohm導電膜，每平方 英尺電阻值從19. 25歐姆，到彎曲超過50, 000次時僅增加到2& 79 歐姆，可以維持相當耐久的高透光與高導電性。另外clearohm技術除了觸控板外，也可做為3dtv液晶電視

10、、可 撓式顯示器、oled顯示器/照明材料、太陽能光電轉換板（轉換率達 12%）,以及車用電了等領域的更多應用。然而這些納米銀線材料的優(yōu) 異撓度，是金屬網格所無法達成的。4. 線幅評價為配合高解析度顯示器及解決莫瑞效應問題，金屬網格觸控研發(fā) 極力尋求降低線幅的技術方案。同時，為降低制作成本，也不放棄印 刷工藝制作金屬網格的前提，包括采用不同材料銀膏或銅材料的絲網 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邊框 的設計規(guī)格），因此此一區(qū)域的眾多密集布線也必須細微化。實務上， 線距為200 u m

11、左右的布線區(qū)可以采用絲網印刷或壓印工藝；而線距 小于150 u m的布線區(qū)則須改用光刻（photolithography）技術來達 成。然而，以制程整合的觀點，觸控電極區(qū)與周邊布線區(qū)的制程需要 一致才能簡化并降低成本，亦即，金屬網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。相對地，納米銀線的線徑極細，沒有網格而產生視覺莫瑞效應的 問題及與周邊布線區(qū)連接的制程整合問題。理解到金屬網格的本質問題與納米銀線的優(yōu)點，開始有趨勢期待 著采用納米銀線為材料，然后藉以形成納米銀線網格結構這樣的概念 產生。冃前導入納米銀線材料之后，輔以印刷工藝可以制得線幅小于 10um的進展，最低已到2um左右的

12、夢想線幅，在成本降低上具有 很大的潛力，故全球相關電子應用產品廠商無不聚焦該技術的發(fā)展狀 況，冀望能即時掌握此關鍵技術優(yōu)勢，大幅提升市場占有率，以及所 衍生出之龐大印刷電子產品市場商機。三、產業(yè)供應鏈的評價1. snw的產業(yè)供應鏈概況如前所評析，納米銀線材料供應掌握在少數(shù)如 cambriostechnologies :家手上。冃 前 cambriostechnologies 的策 略投資夥伴包括與宸鴻合資成立一家tpkfilmsolution,并于2013 年再與日本寫真進一步策略結盟；另外與東麗(toray).南韓三星 (samsung)亦有合作關系,而銷售納米銀線材料的對象更擴及金屬網 格

13、研發(fā)及制造陣營的中臺企業(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!11?？冢虼?，cambriostechnologies透過策略結盟初步 可以站穩(wěn)此一供應鏈的防線，進一步地，因為金屬網格也可能改采以 納米銀線作為網格的制作材料而漁利雙收。h本寫真印刷的加入宸鴻與cambriostechnologies之間的策略 結盟，將引進塑膠薄膜觸控制程，加上卷對卷(roll-to-rol 1)生產技 術，可以進一步整合并制定納米銀線觸控技術的產業(yè)規(guī)格，開發(fā)岀更 具有價格競爭力的產品

14、。至于下游相關感測元件部分，則由eturbotouch、lge > nisshaprinting> cni> shinetsu 與其他廠商所提供。整體而言,納米銀線觸控的產業(yè)供應鏈盡管加入總家數(shù)不若金屬網格家數(shù)多，但因為原料供應商、制造商與品牌出海口之間所專擅的業(yè)務與專業(yè)能力非常明確,單一金業(yè)體不易一條龍式垂直整合呈現(xiàn)上中下游產業(yè)供應鏈結構紮實的型態(tài)，再者，由于納米銀線觸控技術 具有橫跨全尺寸與不同領域的潛力，因此可以促進此一供應鏈參與者 更潛心于研發(fā)改進，而避免不公平的低價傾銷與違反營業(yè)秘密等沖突。2. metalmesh的產業(yè)供應鏈概況及可能遭遇的利益沖突以金屬網格感測器

15、而言，透明導電膜主要架構包括金屬材料圖案 與基材搭配而成，上游廠商于完成透明導電膜后，其實可以進一步完 成中游的組裝成觸控感測器的業(yè)務而降低成本，甚至再進一步延伸至 下游的觸控模組業(yè)務；反之，周邊末端的觸控ic廠亦能跨步進入金 屬網格觸控圖案的設計與生產業(yè)務，或者，由下游端往上游端延伸發(fā) 展,身為metalmesh的產業(yè)供應鏈一環(huán)者，彼此都有垂直整合的空間, 也因此，金屬網格的產業(yè)供應鏈分界開始趨于模糊，在此產業(yè)供應鏈分不清楚的態(tài)樣下，容易產生利益沖突，包括供應鏈關系不穩(wěn)定，商業(yè)模式建立在彼此防范的脆弱基礎上。技術名稱相較ito 的成本良率莫瑞干涉紋 及克服霧度問題及克服商業(yè) 模式 沖突sil

16、ver nanaw讓e （納米銀線）低高無干莫瑞干 涉問題冇霧 度問題，但 可經由添加 光散射物、 調整奈米線 ”尺寸與奈 米線改質等無metal m esh （金屬網 格）（銀制程）低有莫瑞干涉 問題，需進 一步利用不 規(guī)則網格設 計、網格尺 寸變化與角 度偏移等手 段克服無霧 度問題部分 廠商 可能 有供 應鏈 沖突 問題資料來源:本文推論表四:新興技術方案的評價：以snw對metalmesh為例新興材料、的結論一、金屬網格仍存在視覺莫瑞干涉的問題在去年（2013/9/1,金屬網格觸控技術與先進內嵌式觸控技術分 析），業(yè)界原本看好用金屬網格取代it0來降低觸控面板的成本、使 用卷對卷的技術

17、來增加生產速度、使用凹凸版印刷、納米印刷來做觸 控的圖案化等，而寄厚望于金屬網格的觸控技術，并譽之為中大尺寸 觸控面板的救星，然而時至目前，仍有下列幾個問題待解：(1) 金屬是不透光的材料，要達到可接受的穿透率，在細線化的 過程中必須拿95%、99%的觸控sensor面積，在這個條件下是否還有 觸控ic可以支援這個金屬網格的觸控面板。(2) 要讓眼睛看不到,金屬網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備無法達成，必須用lcd面板廠等級的 黃光顯影設備，造成良率不易提高、模板費用居高不下。(3) 使用卷對卷的生產設備要如何在高轉速的張力下讓小于5微 米的金屬線不斷裂，也考驗

18、著設備廠商的功力。(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 題則須加上遮光材料或抗反射材料，增加生產的難度與成本。(5) 使用銀、鋁或銅作為金屬網格的材料時需面臨氧化的問題。 如何增加表面處理材料來防止氧化，同樣增加了制程的難度與成本。一般而言，低價的觸控解決方案中，觸控網格感測器與面板搭配 時實務上易產生干莫瑞干涉，欲解決干涉紋問題，首先透過制程選擇 與改進來解決。metalmesh的制程可以米用印刷制程及黃光制程，米用印刷制程 可以省去蒸鍍、曝光、顯影、蝕刻等工序及設備投資，直接在基材上 印刷所需圖形，有較佳的成本優(yōu)勢，但網格的精細度控制不易，易有 光學特性不佳的問題，

19、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的網格及相對 細線的線幅，但成本卻有顯著提升，在市場降低成本需求的壓力下, 如何透過制程成本較低的印刷制程，得到低于5um以下的線幅設計, 以及解決線路過細易產生斷線等良率問題，成為廠商重點開發(fā)方向。采用較高成本的黃光制程來獲得相對更細的線幅設計（即低于 5um以下）是可行的，但高階黃光制程對于使金屬網格朝低價化的推 進是互相違背的。雖然，近期發(fā)展上，莫瑞干涉這類問題可以改為仰賴不規(guī)則網格 與差排、轉角度來解決，但卻因而衍生更多其他的技術問題，例如不 規(guī)則網格讓電極圖案設計更困難，且單位不規(guī)則的連續(xù)會構成規(guī)則可 能；差排或轉角度讓trace引線設計更困難，并造成layout難度增 加。技術難點解決措施技術反效果備注snw霧度散色粒子透光度降低銀線黑化導電度降低mm莫瑞不規(guī)則網格設計困難，且單位不規(guī)則的連續(xù)又變成規(guī)則差排或轉角度trace引線設計困難，并造成layout難度增加資料來源:本文推論表六:新興觸控技術的難點與解決二、納米銀線相對較具有更大的撓度、沖擊承受度既有的it0材料在面臨觸控面板大面積趨勢時，會產生電阻值過 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、平板