北京时间09月02日消息，中国触摸屏网讯， 银奈米线(Silver Nanowire)的长宽比高，所构成的导电网络相当稀鬆，可产生极高透光效果，且具有优异导电性与透射率(Transmission Rate)，因而成为氧化铟锡(ITO)替代材料的首选，已逐渐用于触控萤幕感测层及太阳能电池的上下层电极板。
银奈米线(Silver Nanowire)能实现电子装置整合透明导电体的产品设计。奈米材料藉由现行製程设备能与面板或其他元件结合，除提升效能外，还能降低製造成本。银奈米线透明导电体可湿式处理，直接图样化(Patternable)，已渐渐取代业界标准的氧化铟锡(ITO)。这项新技术可以增强显示器的薄膜功能以及无数消费性电子产品的薄膜应用。
银奈米线透明导电体崛起
本文来自：http://www.51touch.com/material/news/dynamic/2013/0902/24721.html
银奈米线透明导电体具备高导电特性和极佳透光效果，可当做触控萤幕感应器，或是有机发光二极体(OLED)照明系统的正极(Anode)。此外，银奈米线透明导电体还能成为电子显示器的画素电极，以及太阳能电池的上下层电极板。
银奈米线本身原悬浮在溶剂中，等到涂在基板(Substrate)上变乾后，银奈米线束就形成银线网路，只有几个奈米(nm)厚度和微米(μm)长度(图1)。因为银是全世界导电性最强的金属，约是ITO的一百倍，所以这些相互交叠的银奈米线，就形成高导电网路。银奈米线的长宽比高，构成的网络则相当稀鬆，如此一来可产生极高透光效果，且导电性与透射率(Transmission Rate)也很高。
图1:经电子显微镜放大的银奈米线透明导电体导电膜
微软(Microsoft)Windows 8作业系统上市，无论笔记型电脑、桌上型电脑或一体成型电脑(AIO)都让触控萤幕变成市场新宠。大多数触控萤幕採用投射式电容技术，所以需要高品质的透明导电体，才能做到更好的使用者经验。触控萤幕目前除广泛应用在平板电脑、笔记型电脑、手机、桌上型电脑外，还包括互动式资讯机台(Kiosk)、游戏机、销售点终端装置(POS)、汽车、全球卫星定位系统(GPS)等其他消费性电子装置；触控萤幕俨然成为最直觉的使用介面。
因为OLED照明和有机太阳能电池都需要超高的导电性(片电阻值小于20Ω/sq)以及极佳的透光性(透射率超过90%)，所以银奈米线产品取代了无法满足需求的ITO，让不少公司开始将其应用在最新的产品线上。
现今採用ITO技术的透明导电体，主要成分包括铟(Indium)稀土金属。这类导电体的製程通常是在真空室裡，利用溅镀方式将ITO原料沉积至目标基板上。完成后，该镀膜基板(通常是玻璃)再经过化学蚀刻得到图样，形成透明导电膜，使用在触控萤幕和其他应用。
透明导电体的使用要求通常会因触控萤幕的用途和尺寸改变而有所不同。一般而言，所有触控萤幕都需要极佳透光材质，以提供良好视觉效果，触控萤幕还需要高导电性，使萤幕传输反应快；另外，导电材质要更薄、更轻，才能让成品更轻盈兼具美观；对触控萤幕製造商来说，最重要的是透明导电体须能提供更低廉的成本，以利降低终端价格，造福消费者。
在多数触控萤幕应用上，无论是桌上型电脑、AIO、笔记型电脑或手机，这些要求条件正在发生变化。追求较高的导电性如片电阻值小于100Ω/sq变成市场趋势，因唯有如此，新产品的触控萤幕反应才会更快，消费者才能享受更好的使用经验。大型触控显示器应用如23吋触控萤幕，为能满足十点触控的即时控制反应，更高的导电性变得十分重要。其他像是笔记型电脑等行动装置，触控萤幕必须更轻、更薄、更耐用；因此，大量需求正朝向导电体与塑胶薄膜的结合应用，而非传统玻璃基板。可挠式显示器的研发成功，造成透明导电体必须要能满足非平面的设计，能弯能捲变成最新的要求。更重要的是，消费电子产品的价格持续下滑，因此透明导电体的成本亦必须跟上脚步。
事实上，非触控萤幕应用的需求也有很大转变。像是OLED照明和太阳能电池等市场正在研究的次世代产品，除省电效率要更高外，还要更薄、更轻、要可挠、外形设计要创新独特；而对OLED照明来说，更好的颜色呈现效果也十分重要。相较其他透明导电体，银奈米线更能满足以上要求，以下分析其优势。
透射率/导电性佳
在触控萤幕应用方面，特别是笔记型电脑和AIO电脑上的电容式触控萤幕，高透射率(超过90%)和低阻抗性(低于80Ω/sq)能够产生十指触控的作用，创造最佳的使用者经验。
图2显示银奈米线透明导电体和ITO的比较，其中包括有折射率匹配(Index Matched)处理和无折射率匹配(Non-index Matched)处理的ITO导电膜(On Film)。一般ITO导电膜的片电阻值会超过120Ω/sq，若低于这个范围，则通常会以ITO导电玻璃(On Glass)为主。这是因为摄氏几百度的黏合温度(Annealing Temperature)对ITO贴附的塑胶基板来说太高了，因此塑胶基板的使用只能限制在低导电膜。然而，ITO导电玻璃可用在需要高导电性的应用，只要将较厚层的ITO沉积在玻璃基板上即可；但因为沉积厚的ITO花的时间更长，所以导电玻璃结构的技术反而产量会减少。另外，传统玻璃较塑胶膜厚重，也容易造成电子装置体积较大。因此，原始设备製造商(OEM)通常倾向选择以塑胶为基板的透明导电体。
图2:不同导电膜的光透射率和片电阻值比较
图2同时针对光透射率比较有折射率匹配处理和无折射率匹配处理的ITO导电体与银奈米线透明导电体的差别。就ITO两者本身比较，有折射率匹配处理的ITO品质高，能增加透光性；市面量产的折射率匹配ITO导电膜，有高达98%的透射率，较适合在尺寸小的触控萤幕应用如手机等，因为这些小尺寸应用没有强制要求必须要有较高的导电性。
相较起ITO的局限，银奈米线透明导电体方面可以涂在塑胶薄膜上，因为製程至烘乾阶段，温度大约是摄氏100度，远比塑胶软化温度还低，而且无论片电阻值要求为何，生产速率都一样。若要降低片电阻值，只要使用相同的银奈米线透明导电体墨水，并以相同速度加厚涂层效果即可，所以生产速率不受影响。从图2同时也可以看出，银奈米线透明导电体与品质最好等级的ITO相较之下，仍有更好的透射率；同样是超过95%的光透射率的情况下，银奈米线透明导电体的片电阻值远比ITO低很多。
较佳的透射率表示显示器亮度较高，这是因为触控感应器不会阻碍光线。同理，具有较佳透射率的导电体也表示行动装置每次充电以后，其电池续航力将能够维持较久。
若OLED照明使用银奈米线透明导电体材质涂层，不需要金属格网(Metal Grid)，放射出的光线强度均匀，且根据OLED所採用的基板不同，片电阻值最低可降至5Ω/sq，同时拥有超过90%的光透射率。
颜色效果更好
OLED照明提供光线色彩范围之广，是传统照明无法比拟的，同时光源不但均匀，还可调整合适的色调，以利任何应用之需。OLED照明若以ITO为电极，其中会面临的一项挑战就是光线颜色会改变--同一个照明区域，不同角度会产生不同颜色。这种现象通常称做微共振腔效应(Micro-cavity Effect)，是製作宽频光源时最不乐见的情况。但若以银奈米线为正极，光会从奈米线反射至任意方向，大大减少微共振腔效应。同时OLED发光砖(Lighting Tile)放射出的颜色不会因角度而改变，照射区域的光线更均匀(图3)。
图3:无格网OLED发光砖(10平方公分大小)使用银奈米线透明导电体正极，能发出均匀光线。
对採用金属网(Metal Mesh)技术的透明导电体来说，图样可见度(Pattern Visibility)和莫列波纹(Moire)是目前面临到的挑战。因为连续网状的刚体结构(Rigid Structure)缘故，金属网的图样连肉眼都看得到，这是消费者无法接受的情况。另外金属网的图样与显示器画素的图样互相干扰，会产生莫列波纹。这些问题虽然可以仰赖技术来解决，但却增加OEM和原始设计製造商(ODM)后勤的负担，例如为不同画素的结构设计不同的导电图样、库存每个设计而增加成本等额外工作。
但银奈米线透明导电体因为随机散布，所以没有所谓图样可见度或是莫列波纹的麻烦问题。儘管如此，银奈米线像ITO和其他技术一样，会面临雾化问题，银奈米线透明导电膜的一般雾值(Haze Value)与ITO导电膜的雾值相似，远比ITO导电玻璃效果差。
满足轻薄需求
对高科技产品来说，愈轻薄就代表愈好。愈轻的透明导电体会让平板电脑和笔记型电脑携带愈方便、厚度的减少也代表设计更时髦，从美学角度来看，更能赏心悦目。当触控萤幕要求片电阻值低于100Ω/sq时，使用ITO之导电膜技术就无法满足，因此厂商会做成ITO贴附玻璃的技术来製造触控感应器，但厚度将高达0.6毫米(mm)，而若採用银奈米线导电体，厚度则仅介于0.2?0.4毫米间。同样地，以传统玻璃为基板的ITO感应器会比以塑胶薄膜为基板的银奈米线导电体重很多。一般来说后者的重量和厚度比ITO导电膜少了约40%。
早期平板电脑和笔记型电脑，甚至是液晶显示(LCD)萤幕都比较厚重，但市场趋势是创造较薄、较轻的行动电子设备和AIO电脑，而这也是银奈米线技术可提供的另一竞争优势--结合透明导电体与塑胶基板。
在照明应用方面，银奈米线与OLED其实扮演着互补角色。两种材质都很薄(约100多奈米)、很轻，而且坚固，没有玻璃易碎成分。银奈米线因为轻薄，所以很适合用在飞机和摩天楼的照明；而坚固耐用的特性(两者都可以涂在塑胶或玻璃上)更适合某些户外公共场所，因为照明设备在这些场所必须不易断裂。
可挠式面板应用露锋芒
针对携带方便、坚固和特殊设计等特性，许多厂商须要以不同显示器技术结合触控萤幕。有些厂商早已寻求可挠式面板，特别是OLED和电子纸厂商，结合触控萤幕技术，让产品可挠、轻薄且坚固耐用。想像摔不破的可挠式手机，或是折叠后能塞进口袋的7吋平板电脑；或想像从笔中拉出一面原先捲在其中的显示器，或是笔记本大小的萤幕，甚至整面萤幕环绕在非平面设计的柱子和建筑物上。这些产品应用已渐渐成真，而只有具备可挠、弯曲、捲曲特性的触控萤幕才能让这些应用付诸实现(图4)。
图4:以银奈米线透明导电体为基底的可挠式触控萤幕
ITO本身因为陶瓷材质的缘故，具有易碎的特性。虽然可以微微弯曲，但上述的应用会造成ITO破裂，失去透明导电体的功能。
银奈米线材质可涂在可挠式和可捲式的面板上，并已经过厂商测试。这些测试证实银奈米线材质可成功地通过十万次约3毫米的弯折。以塑胶薄膜为基板的触控感应器，使用银奈米线透明导电体后，变得可挠曲耐操。不但如此，其实许多以玻璃为基板的硬式萤幕，像是用在电脑、手机、和AIO的萤幕，也都期望结合软性的银奈米线透明导电体，主要目的是为减轻重量和减少厚度，而非可挠特性，这是因为玻璃基板显示器本身并无可挠曲能力。
不管是汽车仪表板，或是下世代消费电子装置照明，非平面设计已不是新闻，而传统透明导电膜已经无法达到此一目的。OLED照明是种区域性照明，光源不是点状或线状，而是透过整个发光砖板，不但光线均匀，且可依美学设计增加讨喜程度。这些特性对高级电子设备、或是一些场所如家庭电影院、博物馆、饭店大厅、零售卖场等，都提供极高价值。藉由可挠、可弯曲的OLED灯源，可建造一座立体3D照明系统，用来调整照射到任何地区表面的颜色光线。这些对ITO来说都不易达到，因为ITO材质脆弱，所以开发商愿意选择使用银奈米线技术。银奈米线有延展性，而且可弯曲、塑形，不必担心透明导电体正极因而断裂。
银是世界上最好的导电体，比氧化铟锡高出一百倍以上。从材质使用量来看，同一片尺寸和效能的触控萤幕使用的银量甚至比铟量少很多。以下将从基板涂层所使用的仪器设备、材质图样化以及触控萤幕所构成的材料堆层(Material Stack)等三方面比较成本。
以ITO为涂层的仪器设备包括真空沉积设备，需要数百万美元的投资，而且产量会受到不同导电性的要求而影响。例如50Ω/sq ITO的涂层产量是200Ω/sq ITO近四倍之多。另一方面，银奈米线材质则是以溶剂涂层的方式，不但大大降低事前的设备投资，每一生产线的产能不会因为导电性(或片电阻值)的要求不同而须要改变。捲对捲製程中银奈米线涂层材料能很快地扩大产线、增加产能，让生产流程更有效率，材料使用率也更佳，而且不会产生像ITO沉积过程中产生大量废弃物的伤害(图5)。
图5:製程设备正以捲对捲方式製造可挠式透明导电体。
若从採用光照图样或是湿式蚀刻图样等方法来看，银奈米线和ITO的成本都一样。但如果是採用室温雷射过程，银奈米线就具备成本优势。雷射图样的成本大约是光照图样的四分之一。雷射图样的设备成本不高，也不必浪费像是光阻剂(Photo Resist)、蚀刻剂(Etchant)、剥离液(Stripper)等耗材，因为用不到这些化学药剂，所以也不会有废弃物处理的问题。雷射图样不但产量高，而且生产品质近似高端的光照製程。虽然在银奈米线涂层的透明导电膜上雷射图样不需要太多电力，但图样品质高，具有极佳的光学性能。另一方面，若雷射图样在ITO上，容易造成基板受损，这是因为ITO需要更多电力或更长的时间形成图样；而且雷射过之ITO导电膜所产生的图样可能是肉眼看得到的，市场会无法接受。
材料堆层的每单位成本会因堆层组合不同而改变。与ITO相比，银奈米线有更多的堆层组合可能，而且每个组合都能提供最佳的成本选择。有些组合产生较少的程序步骤，如银奈米线透明导电体整合在乾膜光阻(Dry Film Resist)材质上就是一例，银奈米线只需五个步骤，但传统ITO则需要十五个步骤。其他堆层组合像是单片式薄膜(One Film Solution, OFS)，就是少用光学胶(OCA)而能进一步减少成本的例子。
整体成本来说，使用银奈米线透明导电膜为基底的触控萤幕比与ITO方桉的成本还低。不同情况下，成本相较程度从稍微便宜到非常便宜都有可能。
一般常见的新技术，通常只能提供一种优势，不是成本就是效能，但是银奈米线透明导电膜的技术却能两者兼备。业界採用银奈米线透明导电膜技术为基础，将能创造出过去所无法做出的产品，同时将能扩充现行产品的使用功能，提供电子光学以及整体成本的优势。
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