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柔性透明導電膜的產業化進展及技術趨勢

來源:新電子和網絡 2019/11/22 9:45:43

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  由該圖可以發現,若以光穿透度大于80%為規格,在電阻大于100Ω/sq,上述各技術都能達到需求;但是到100Ω/sq以下時,石墨烯與奈米碳管就必須以真空法成長,再以轉移技術成膜方能達到需求。

  導電高分子與金屬網格、金屬網絡可以達到此規格,而10Ω/sq以下,就只有金屬網格與金屬網絡可以符合。其中奈米銀線網絡在100Ω/sq以下,甚至更低都能顯現出優異的特性,這是由于銀的導電特性較佳,少量的奈米銀線即可達到低電阻與高穿透度的光電特性。

  量產制程

  量產制程的復雜度與軟性透明導電膜的成本息息相關,上述幾個柔性透明導電膜技術的量產制程解析如表1中所示,薄金屬膜與氧化物/金屬薄膜/氧化物都是真空鍍膜制程,設備與制造成本高。

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  奈米碳管、石墨烯的干式轉移制程特殊,須要開發新的設備。蝕刻法的金屬網格雖然制程復雜,曝光、顯影、蝕刻、剝膜的黃光設備昂貴,但是制造技術成熟,銅網格透明導電膜目前已經量產應用到觸控面板產業。

  印刷法的金屬網格將黃光圖案化的制程以印刷來取代,預計可以再簡化圖案化設備投入資金,但是須增加低溫燒結的制程與設備。自序組裝的金屬網絡又省略圖案化制程,其制造成本又比印刷金屬網格簡單。

  涂布型奈米碳管涂布成膜后須做摻雜處理,石墨烯在氧化石墨烯涂布成膜后須還原處理,設備與制造成本應該與自序組裝的金屬網絡相近。奈米線搭接的金屬網絡與導電高分子利用涂布成膜設備即可制造生產,是設備與制造成本具競爭力的技術。

  商品產業化進展

  新技術的產業化是需要經過材料開發、制程開發、量產開發的流程。這過程中「量產開發」是一個重要的關鍵,量產開發牽涉到材料、制程與設備的整合,也是新技術商品化的重要關鍵。

  銅金屬網格的觸控面板已經上市,是所有柔性透明導電膜技術中發展快的技術;奈米銀線觸控面板在許多有經驗顯示器展覽有多家有經驗觸控面板廠展示,也接近商品產業化。

  導電高分子透明導電膜雖有多家膜廠展示產品,但實際應用仍在開發模索中。以印刷、自組裝制程之金屬網絡在材料與制程部份已有些進展,相關量產制程與設備則仍開發中。石墨烯在墨水材料與制程技術上尚處于開發階段。

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  從材料特性、量產制程與技術成熟度來看,奈米銀線透明導電膜具競爭力。在光電特性上,橫跨數Ω/sq到百Ω/sq范圍都有優異的光穿透度;低成本涂布成膜制程,加上從奈米銀線、墨水、柔性透明導電膜材到觸控面板應用的產業鏈完整,有待加強的是設備與制程的整合。

  奈米銀線墨水是低黏度高長徑比的特殊墨水,涂布成膜時均勻度不易控制,針對奈米銀線導電網絡開發特殊的涂布設備,是打開奈米銀線軟性透明導電膜生產瓶頸的一個關鍵。

  光電商品由硬到軟

  掌握關鍵性材料為發展契機

  從1990年代開始以濺鍍方式制作透明導電膜,ITO便是透明導電膜的代名詞,然而、光電產品由小到大、由硬到軟的趨勢使ITO透明導電膜的特性逐漸無法滿足未來光電產品需求。

  柔性透明導電膜在新材料發展下,奈米碳、石墨烯、導電高分子應用都有一定的進展,惟各種技術在應用到產品上市前仍有制程開發、設備整合等技術問題待克服。

  除此之外,制造成本仍是各技術能夠勝出的重要因素。

  本文從材料特性、制程難易度比較到商品產業化進展做整體概括性的整理與回顧,期待在光電產業商品化應用從硬到軟的關鍵時刻,相關產業能夠掌握軟柔性電產品的戰略關鍵性材料,成為柔性透明導電膜的發展契機。

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