代替ITO的新材料及技术

1、ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC 唐甲唐甲 代替代替ITO的透明导电材料及技术的透明导电材料及技术2016.03.05ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC新材料概述新材料概述金属网栅金属网栅纳米银纳米银石墨烯石墨烯导电高分子导电高分子目录目

2、录ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC 铟每公斤约铟每公斤约800美元，美元，ITO内含有约内含有约75wt%的铟，的铟，ITO颜色问题，易颜色问题，易碎裂，在软性基材无法大角度及多次弯折，面电阻在碎裂，在软性基材无法大角度及多次弯折，面电阻在50 以下时光学性能以下时光学性能衰退，大尺寸成本压力很大等均迫使业者不断尝试寻找价格可接受，能衰退，大尺寸成本压力很大等均迫使业者不断尝试寻找价格可接受，能满足高透及高导电度的

3、替代品。满足高透及高导电度的替代品。 一一 新型透明导电材料概述新型透明导电材料概述 目前，石墨烯仍将处于长期研发阶目前，石墨烯仍将处于长期研发阶段。纳米碳管工业化量产技术尚未完善，段。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其制成的薄膜产品导电性还不能达到普通通ITO薄膜的水平。导电聚合物价格低薄膜的水平。导电聚合物价格低廉、制程简易、可挠性优异，但面阻和廉、制程简易、可挠性优异，但面阻和透过性能待完善，是全球众多业者研究透过性能待完善，是全球众多业者研究的热点。从技术发展与市场应用综合评的热点。从技术发展与市场应用综合评价，金属网格与纳米银线技术将是近期价，金属网

4、格与纳米银线技术将是近期新兴触控技术的两大主角。新兴触控技术的两大主角。图图1. ITO1. ITO替代品阻抗与成本区间分布替代品阻抗与成本区间分布ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC石墨烯石墨烯导电高分子导电高分子 纳米银纳米银金属网栅金属网栅Sheet Resistance R100 /300 / 60 / 10/ Transmittance90%88%90%8588% AdvantageLow RLow Cost

5、,Simple ProcessLow R, High TransmittanceLowest R, Low CostDisadvantageHardly Large-area Coating,Non-uniformityHighest R,Low Transmittance,Blue Color,Less stableHigh Costs,Long Process FlowGrid Visible一一 新型透明导电材料概述新型透明导电材料概述图图2. 2. 透明导电材料性能对比透明导电材料性能对比ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP Mod

6、uleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC Metal Mesh技术是利用银，铜等金属材料或者氧化物等技术是利用银，铜等金属材料或者氧化物等易于得到且价格低廉的原料形成导电金属网格图案，受限易于得到且价格低廉的原料形成导电金属网格图案，受限于工艺因素目前主要被供应商设定为主攻于工艺因素目前主要被供应商设定为主攻11.611.6英寸以上、英寸以上、大尺寸触摸屏市场应用市场大尺寸触摸屏市场应用市场。二二. . 金属网栅金属网栅MMMM工艺的关键问题：工艺的关键问题： 如何控制网格精细度，同如何控制网格精细度，同事避免网格线路

7、过细产生断事避免网格线路过细产生断线！线！ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLCMM 制程难点：制程难点： 由于印刷制作的工艺水平，所制由于印刷制作的工艺水平，所制得的金属线宽较粗，通常大于得的金属线宽较粗，通常大于5um，导致在高像素下，莫瑞干涉波纹非常导致在高像素下，莫瑞干涉波纹非常明显，使得金属网格技术制成的薄膜明显，使得金属网格技术制成的薄膜产品仅仅适用于观测距离较远的显示产品仅仅适用于观测距离较远的显示器屏幕，

8、例如台式一体机器，笔记本器屏幕，例如台式一体机器，笔记本电脑，智能电视等。电脑，智能电视等。 若线宽能够大幅度下降，特别是若线宽能够大幅度下降，特别是能下降到能下降到1um左右，则该技术制成的左右，则该技术制成的薄膜同样可以搭载在高分辨率的智能薄膜同样可以搭载在高分辨率的智能设备上。然而，欲将线宽大幅缩减并设备上。然而，欲将线宽大幅缩减并非易事，传统的压制印刷工艺无法满非易事，传统的压制印刷工艺无法满足要求，需要采用黄光制程工艺，制足要求，需要采用黄光制程工艺，制作成本会大幅增加。作成本会大幅增加。二二. . 金属网栅金属网栅ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP

9、 Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC 金属线若是采用上下交叠的正交规金属线若是采用上下交叠的正交规则结构，很容易形成光学干涉，也就是则结构，很容易形成光学干涉，也就是所谓的莫瑞纹（所谓的莫瑞纹（Moire pattern）. .在高解在高解析的显示器上更为显著。析的显示器上更为显著。光学干涉的原因：光学干涉的原因： 来自金属网的规来自金属网的规则网格与下方面板则网格与下方面板pixel规则图案重叠；规则图案重叠； 网格的节点过粗造成的。因此使用金网格的节点过粗造成的。因此使用金属网做属

10、网做Touch sensor时，通常会旋转一时，通常会旋转一个角度来避免图案重叠，同时线径够细个角度来避免图案重叠，同时线径够细降低节点过粗。降低节点过粗。二二. . 金属网栅金属网栅ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC1. 印刷制程：工序较少，且设备成本低，适合大量生产，印刷制程：工序较少，且设备成本低，适合大量生产，但在控制线宽不精准。但在控制线宽不精准。印刷印刷/ /自催化电子线路技术自催化电子线路技术 近年来厂

11、商投入的都是卷对卷（近年来厂商投入的都是卷对卷（ Roll to Roll Roll to Roll）制程开发。在滚）制程开发。在滚轮上预先雕刻出线路图案轮上预先雕刻出线路图案,PET,PET膜上涂布具有自催化能力的油墨，输膜上涂布具有自催化能力的油墨，输送过程中，滚轮在油墨上确定出细线位置，将非线路区油墨移去，送过程中，滚轮在油墨上确定出细线位置，将非线路区油墨移去，然后将然后将CuCu沉积（无电镀沉积（无电镀CuCu）在油墨之上形成线路，最后在）在油墨之上形成线路，最后在CuCu线路周线路周围进行黑化处理，金属与围进行黑化处理，金属与PETPET之间的附着用之间的附着用3M3M胶带测试。胶

12、带测试。二二. . 金属网栅金属网栅ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC直接网印技术直接网印技术 印刷油墨内含有许多粒径大小约为数百纳米的银颗粒形印刷油墨内含有许多粒径大小约为数百纳米的银颗粒形成导电油墨，透过精密遮罩，将线路直接成型，产品面阻成导电油墨，透过精密遮罩，将线路直接成型，产品面阻约约0.5，线宽约，线宽约20um，透明度为，透明度为70%-80%，Gunze公司早公司早在在2009年用该方法制作透明电极膜

13、。年用该方法制作透明电极膜。二二. . 金属网栅金属网栅ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC 光刻制程：设备成本高，工序多，但线宽控制精准，能光刻制程：设备成本高，工序多，但线宽控制精准，能更好的掌握光学品质，欧菲光更好的掌握光学品质，欧菲光1.5um线宽工艺已开发完成线宽工艺已开发完成 ( (可搭配可搭配330ppi解析度解析度LCM, , 无无Moire) )。 日本日本Torry早在早在2013年就发表年就发表过

14、线径为过线径为6um，间距，间距100um，面，面阻约阻约0.2透过率约透过率约80%的产品，的产品，它首先将厚度为它首先将厚度为1.5-2.5um的的Cu溅射镀在溅射镀在PET薄膜上，再通过光薄膜上，再通过光刻，湿刻技术得到很精细的金属刻，湿刻技术得到很精细的金属线路，金属线路，金属Cu蚀刻技术在此部蚀刻技术在此部分扮演较重要的角色，需精准控分扮演较重要的角色，需精准控制。制。二二. . 金属网栅金属网栅ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaiba

15、o Hi-techSLC第一层 Metal 线绝缘OCMetal Mesh 第二层Metal线 我司我司MMMM采用黄光制程：采用黄光制程：CuCu黑化、蚀刻后线宽黑化、蚀刻后线宽5um5um，菱形网格。，菱形网格。 结构简图如下：结构简图如下：二二. . 金属网栅金属网栅ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC二二. . 金属网栅金属网栅ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor

16、CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC二二. . 金属网栅金属网栅ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC 金属网格最主要的优势在于成本低且导电性佳，但为了达到足透的金属网格最主要的优势在于成本低且导电性佳，但为了达到足透的光穿透率，在线细化过程中必须拿掉光穿透率，在线细化过程中必须拿掉95%99%的触控感应面积，导致的触控感应面积

17、，导致触控讯号降低触控讯号降低20100倍，现今触控倍，现今触控IC难以支持；其二，为了让眼睛看难以支持；其二，为了让眼睛看不到，金属线宽必须小于不到，金属线宽必须小于5um，使黄光制程或精密印刷技术费用高；此，使黄光制程或精密印刷技术费用高；此外，外，5um金属线不断裂、解决金属反射、材料氧化等问题都让金属网格金属线不断裂、解决金属反射、材料氧化等问题都让金属网格技术备受考验，在解决以上难题时，成本也会随之增加，届时技术备受考验，在解决以上难题时，成本也会随之增加，届时Metal MeshMetal Mesh是否还具备成本优势是厂商必须考量的问题。是否还具备成本优势是厂商必须考量的问题。 三

18、三. . 纳米银纳米银 相比之下，纳米银线在工艺制程上相比之下，纳米银线在工艺制程上很有优势：除具有银优良的导电性之外，很有优势：除具有银优良的导电性之外，由于纳米级别的尺寸效应由于纳米级别的尺寸效应, ,纳米银线技术纳米银线技术制成的导电薄膜相比于金属网格技术薄制成的导电薄膜相比于金属网格技术薄膜有更高的透光率。被视为最有可能替膜有更高的透光率。被视为最有可能替代代ITO透明电极的材料，透明电极的材料，为实现柔性、为实现柔性、可弯折可弯折LED显示、触摸屏等提供了可能。显示、触摸屏等提供了可能。ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP Mod

19、uleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC三三. . 纳米银纳米银O-FilmO-Film在在TPTP上应用纳米银工艺制作流程：上应用纳米银工艺制作流程：镭射工艺制程难点镭射工艺制程难点纳米银导电膜与银胶之间的搭配性，需保证搭接处的导电性和附着性。纳米银导电膜与银胶之间的搭配性，需保证搭接处的导电性和附着性。银胶印刷质量管控，需保证印刷厚度均匀性，无杂物、透空点等。银胶印刷质量管控，需保证印刷厚度均匀性，无杂物、透空点等。Ag&NW同步镭射工艺调试，特别是大尺寸触摸屏涉及到多次拼接，同步镭射工艺调试，特别是大尺寸

20、触摸屏涉及到多次拼接，需同时保证需同时保证 外观和功能外观和功能OK。ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC三三. . 纳米银纳米银黄光工艺制程难点：黄光工艺制程难点： 纳米银、干膜与蚀刻液三者之间的搭配性，需保证干膜与纳米银的附纳米银、干膜与蚀刻液三者之间的搭配性，需保证干膜与纳米银的附着性、解析度以着性、解析度以 及蚀刻液对纳米银、干膜的蚀刻性。及蚀刻液对纳米银、干膜的蚀刻性。 纳米银导电膜与银胶之间的搭配性，需保证

21、搭接处的导电性和附着性。纳米银导电膜与银胶之间的搭配性，需保证搭接处的导电性和附着性。 自自O-filmO-filmITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC三三. . 纳米银纳米银 Cima NanoTech公司开发的纳米银颗粒涂布技术公司开发的纳米银颗粒涂布技术SANTE,其专利核其专利核心是将含有纳米银粒子的有机乳液涂布到各类基底材料上（包括柔性和心是将含有纳米银粒子的有机乳液涂布到各类基底材料上（包括柔性和透明基底）

22、，数秒内自组形成透明导电网络，线宽约透明基底），数秒内自组形成透明导电网络，线宽约5um，该技术可采用，该技术可采用低成本、适合大规模量产的湿法涂布、低成本、适合大规模量产的湿法涂布、R2R工艺。工艺。ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC四四. .导电高分子导电高分子 ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstrea

23、m FPD materialLaibao Hi-techSLC四四. .导电高分子导电高分子导电聚合物的分类导电聚合物的分类ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC四四. .导电高分子导电高分子 复合型导电聚合物ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC

24、四四. .导电高分子导电高分子 结构型导电聚合物ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC四四. .导电高分子导电高分子ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC四四. .导电高分子导电高分子ITO Glass Color Filter TFT-LCD C

25、TP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC四四. .导电高分子导电高分子ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC四四. .导电高分子导电高分子ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materi

26、alLaibao Hi-techSLC四四. .导电高分子导电高分子ITO Glass Color Filter TFT-LCD CTP Sensor CTP ModuleDedicated to the upstream FPD materialLaibao Hi-techSLC五五. .石墨烯石墨烯 石墨烯是一种由碳原子以石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接形成的单原子层二维晶体，杂化连接形成的单原子层二维晶体，其厚度为其厚度为0 0.335nm，碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中。电，碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中。电子显微镜下观测的石墨烯片，其碳原子间距仅子显微镜下观测的石墨烯片，其碳原子间距仅0.142nm。石墨烯一直被。石墨烯一直被认为是假设性的结构，认为是假设性的结构，2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈海海姆和康斯坦丁姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，诺沃肖