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奈米銀線讓觸控無所不在

103/04/24 瀏覽次數 17352
2014年3月,根據專業市調機構Displaybank所指:「為降低原料成本,觸控面板廠乃積極找新材料,盼取代原占成本40%左右的透明導電膜銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,簡稱ITO)薄膜;而金屬網格、奈米銀線、碳奈米管、石墨烯等都是替代的材料。」

走在大街上或搭乘大眾運輸工具時,低頭族已是一種常態景象。人手1支智慧型手機加上iPad,讓每個人隨時隨處都可上網瀏覽、查詢資訊,或與好友分享訊息,這代表觸控已無所不在。而下一世代的觸控會是什麼樣的場景?大尺寸智慧電視(smart TV)與可撓曲顯示器面板正是科學家們描繪的新一代觸控電子產品;其中奈米銀的柔軟與高延展性,將取代目前透明導電膜銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,簡稱ITO),讓觸控體驗更美好。

觸控已滲透生活中每個角落,直覺式的圈點所要物件不再藉由滑鼠鍵盤,是生活邁向未來的最佳方式。目前主要的觸控面板以電阻式與電容式多點觸控技術為主,須具備高導電度(1~5 × 10-6 Ωm)、高透光度及耐候性等特點。

透明導電材料銦錫氧化物仍是市場主流,然而ITO薄膜中主要材料銦礦源全球含量有限,且大部分掌握在中國手中,導致ITO原料價格波動大且成本逐年上漲,另外ITO質脆無法撓曲,已無法滿足未來顯示器的需求,欲應用於軟性觸控面板也將受限制。

近年為了解決機械彎曲與高延展的特性,同時又要維持透明導電膜的高穿透率與高導電度需求,紛紛導入奈米技術於軟性透明導電材料的應用,熱門開發且較為成熟的技術主要有:導電高分子(Conducting Polymer)、奈米銀線(Silver Nanowires)、奈米碳管(Carbon Nanotube,簡稱CNT)及石墨烯(Graphene)。然而考慮成本與耐候性,有機高分子、奈米碳管,與石墨烯的表現,短期間內還是無法滿足量產需求。

銀具有優越的導電性,約為6.3 × 105 S/cm,比銦錫氧化物高出100倍以上,提供比ITO更快的反應速度。藉由奈米化使線徑降至100nm以下成為線材網格結構,奈米銀線的長寬比很高,一般規格約200um長、50nm線徑,其長寬比約>4000,透過控制奈米銀線的分布密度,穿透率可達92%以上,使達成穿透率高且導電通路的功效。

由於奈米銀線是散亂分布,不會有圖樣干擾視覺或是莫列波紋(Moire),大幅改善視覺效果。在生產方面,美國坎畢歐科技公司(Cambrios Technologies)與日本大倉(Okura)、日立化學(Hitachi Chem.)等公司合作,利用奈米銀線的高延展性,搭配導電油墨,用低成本的噴印或網印方式,直接在0.2~0.4mm厚度的PET軟性基材上進行圖案化製程,成為取代ITO的最佳選擇,打造可撓曲面板。

全球信息公司IHS大膽推估可撓曲顯示器市場在7年後將成長250倍。奈米銀線是一重要技術里程碑,將觸控領域從平板推到彎曲;從玻璃推進到塑膠。想想看在未來的世界裡,手機顯示可以繞著邊框走,捲收的電腦,有弧度的牆面可配上大型影視廣告看板,可繞式顯示器的潛在應用實力,將讓設計師更可天馬行空的想像科技了。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─電機科技新知與社會風險之溝通」執行團隊撰稿/103年/03月)

責任編輯:楊谷洋|國立交通大學電機工程學系暨科技與社會中心智庫研究團隊
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