ITO 替代材料的对比

电容式触控独领风骚 ITO替代性材料与技术比较

2014-08-28

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∙由于移动装置的流行以及穿戴式装置的兴起，使得各厂商无不使出浑身解数，推出各种等级的产品来吸引消费者选购。近年来在智慧移动装置越来越轻薄短小、价格越平价、市场竞争越激烈的趋势下，系统厂在触控面板的选择上也趋向选择具备成本优势的解决方案，来追求更高毛利。而触控面板相关业者也提出各种成本更低、触控效能更佳、体积更轻薄等解决方案，来满足系统厂商的需求…

触控输入技术早期应用在军事与科学领域，直到1980年技转至民间之后，开启了各式应用，如ATM、POS机、Kiosk等等。而PC产业也曾尝试导入触控技术，透过手指、手写笔等输入方式，来提升操作界面。随后PDA、手机、手持式游戏机等消费性电子产品也纷纷采用触控设计，让资料输入与操控更加方便。

更多直到2007年起苹果率先点燃iPhone智慧手机市场的战火，以全屏幕触控输入等直觉的使用者界面，缔造出智能型手机与后来iPad平板电脑市场销售佳绩。随后Google与微软推出全屏幕触控界面的作业平台，并与各系统厂商合作，一同角逐庞大的手机、平板、笔电等市场，也改变整个IT/CE市场生态至今。

触控产业纷聚焦电容式独领风骚

由于移动装置具备多点触控能力，使得采用电容式多点触控技术的触控面板已成为主流。在市场激烈竞争的态势下，系统厂商寄望选择具备成本优势的触控面板解决方案，以提升毛利。而面板与触控相关业者也在近年来，透过各种合作、并购的手段，取得最新技术与专利，来加速研发出各项最新的应用与解决方案。

外挂式变嵌入式触控技术大革新

为了降低触控面板的生产成本，相关业者从早期外挂式（如GFF、GG）等作法，逐渐走入嵌入式的平面触控面板解决方案，包括将触控屏幕整合与外盖类（如G1F、OGS），或整合与屏幕类（如On-cell、In-cell或Hybrid）等作法。

此外，因应穿戴式装置的兴起，衍生出小尺寸曲面触控的需求；而在大尺寸部份，也有厂商推出曲面电视。在SID 2014年展览中，许多科技大厂展示了其曲面显示技术与相关产品，包括三星、LG、Futaba（双叶）、友达、群创、Sharp（夏普）、ASU、Nokia、华星光电等厂商，都有展示自家的曲面显示技术。

目前全球触控面板产业，主要以投射式电容（Projected Capacitive；PCAP）为研发主轴，为了让平面或曲面／可挠式面板贴合完整，触控面板技术相关业者也纷纷导入许多替代材料解决方案，以及各种其他制程方式。

除了降低成本、提升光学效能，导入新技术也可提升产品的品质，帮助厂商开拓新的蓝海市场。以台湾与大陆触控面板产业为例，

2014年趋势，已朝向采用新ITO替代性方案、On-cell嵌入式技术以及全贴合技术等三大方向来发展。

各ITO替代性材料与技术比较

ITO（氧化铟锡）的主要特性是其“电学传导”和“光学透明”的组合，适合用来做触控感应层的材料，以开发出LCD、OLED、电浆等触控显示器产品。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，加上昂贵的层沉积要求真空，因此触控材料厂商们积极研发出ITO替代品，以提供制程成本更低、触控效能更佳，同时具有ITO（透明、高耐用性）等优点的产品。

据调研机构NanoMarkets预估，ITO替代品的市场规模，自2014年起将有爆发性的成长，未来将有超过80亿美元。目前在ITO替代性方案中，主要有Silver Nanowires（纳米银线）、Metal Mesh （金属网格）、PEDOT/Conductive Polymers（导电聚合物）、Graphene（石墨烯）、Carbon Nanotubes（纳米碳管）、ITO inks （ITO油墨）等技术。

“纳米银线”技术目前已成熟。其延展性（Flexibility）优于ITO，色偏（Color shift）亦比ITO低、光透率高。由Cambrios 提出的专利ClearOhm材料，具备超高透光率（>98%）与每平方呎30~150欧姆的高导电等特性。此外Carestream、BlueNano、工研院也有这类产品，是市场看好的ITO替代品之一。目前应用该技术

的产品有：华为的Ascend、LG和联想的AIO、GVISION的POS屏幕等。

“金属网格”技术，其形状象是将极细的金属线组成烤肉架，做在触控感应器上，其优势在于阻抗低（小于10欧姆）、资本支出非常低、制造成本比ITO稍低、透明度比ITO佳、光透度最佳、可挠度高，加上技术成熟，因此有许多厂商加入角逐的行列，包括韩商MNTech （2012年底供货）、Atmel的XSense（2013上半年

推出，已有手机和7吋平板使用）、富士软片（Fujifilm，2013

第二季推出）、UniPixel的UniBoss（2013下半年推出），以及

3M、PolyIC，此外也有大陆厂商上市。

不过“金属网格”在线细化过程中，必须减少触控感应面积，使触控讯号降低，让不少触控IC支援度降低；加上为解决眼睛看不到金属线（须<5微米），以及金属反射、材料氧化等问题，制

程费用也跟着提高，因此是否导入金属网格，则必须仰赖厂商的制程技术与触控整合技术。

至于“导电聚合物”则是以具备延展性佳、材料价格超低等优势，成为市场瞩目的技术之一，其供应商有Agfa（爱克发）、Fujitsu、Molex、Oji Paper等。而“纳米碳管”技术，则拥有最佳的延展性，色偏最低，材料价格亦低于ITO，亦是市场看好的ITO替代品之一，供应厂商有Eikos、Canatu（Carbon nanobuds碳球溷合物）、SWeNT、Unidym、新奈材料等厂商，群创、工研院亦在推广。

至于最新的“石墨烯”，则是当今世上最薄、最坚硬的纳米材料，几乎完全透明，只吸收2.3%的光，电阻率最小（比铜或银还低），是整体效能最佳的ITO替代性材料，然而售价也最高。目前市场有三星、Sony等大厂在推动量产。

综合以上各种ITO替代性方案的优势，全球触控面板业者在未来5年内，将会有50%的PCAP感应层改用ITO替代品来制作。

On-cell嵌入式技术与大厂抗衡

在外挂类的触控技术中，2012年触控面板厂商将“单层多点”的图桉技术，应用在GF1的架构上，可省去GFF结构的一张ITO

薄膜和光学胶，降低制造成本。2013年开始有厂商将单层多点应

用在嵌入类领域，与屏幕做整合，推出On-cell的触控解决方案。由于单层多点On-cell触控方案仅需单层光罩，可让生产成本更低，适合应用在中低阶智能型手机市场。

单层多点On-cell触控方案，可改善过去采SITO图桉之GF1

技术的良率和成本，提高面板厂生产意愿，相较于苹果的In-cell 和三星的On-cell （AM OLED）技术都定位并应用在高阶机种产品，单层多点On-cell嵌入式触控方案则定位在中低阶智能型手机市场，且台陆供应商多能提供此方案，因此对品牌厂商而言，可以解决采购时的单一货源的顾虑。目前此技术已有包括Google的Nexus 5、Motorola的Moto G等大厂产品导入使用，而许多大陆白牌的

中低阶手机也将陆续导入。