隨著觸屏設(shè)備尺寸的放大和耗電量升級,為維持產(chǎn)品電池續(xù)航力、降低成本并持續(xù)朝著輕薄化發(fā)展,終端品牌、觸控面板大廠已從觸控屏幕結(jié)構(gòu)的輕薄化,著手開發(fā)新的觸控技術(shù)。
受此驅(qū)使,一種新型的光學(xué)功能的導(dǎo)電材料“納米銀線”應(yīng)運而生。納米銀線透光度和導(dǎo)電性能更好,被視為傳統(tǒng)ITO透明電極的最佳替代,為實現(xiàn)柔性、可彎折LED顯示、觸摸屏提供了可能。
我們印象中,iPad的10英寸屏幕已經(jīng)算是平板中較大的了,其2048×1536的分辨率也是無出右者,誰想到今年年初CES展臺上的眾多新產(chǎn)品才真叫“驚世駭俗”。
且不說松下20英寸4K平板和LG公司23寸Windows8觸屏一體機,著名的3M公司更是推出了巨屏多點觸摸4k平板,尺寸約為84英寸,堪稱平板中的“怪獸”機。
觸屏設(shè)備得以流行,自當(dāng)感謝觸摸面板制造商的不懈努力。不過盡管觸屏設(shè)備市場規(guī)模不斷擴大,觸屏面板也越做越大,但其偏高的成本仍讓不少消費者望而卻步。
觸摸屏一般由多部分構(gòu)成,包括帶有防滑涂層的玻璃層、粘性絕緣液體材料、阻性導(dǎo)體層和電極。其中電極多選用導(dǎo)電性能好的材料,而觸摸屏中最關(guān)鍵的要素是阻性導(dǎo)體層,即由銦錫氧化物(ITO)包裹的上層塑料和下層玻璃。
ITO是一種透明導(dǎo)體,淀積在玻璃和塑料上,作為電極使用。ITO的透光率好,但材料昂貴、制造工藝復(fù)雜,盡管可被回收利用,但仍然限量開采。
納米銀線
受到鮑魚殼的啟發(fā),麻省理工學(xué)院生化博士安吉拉·貝爾(AngelaBelcher)制造出了可供人類利用的納米結(jié)構(gòu)。而作為納米技術(shù)的一個重要組成部分,納米線可以被用來制作超小電路,可替代ITO的納米銀線材料誕生了。
銀納米線除具有銀優(yōu)良的導(dǎo)電性之外,還具有優(yōu)異的透光性、耐曲撓性。盡管銀的價格與ITO基本相同,但銀的導(dǎo)線性能是后者的百倍以上。
12將納米銀線涂布在玻璃或PET基板上,構(gòu)成的導(dǎo)電薄膜更透明,導(dǎo)電性更好,抗撓度也更好。
沉積在玻璃表面的納米銀線呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),透光度更好,因此覆蓋與其上的LCD面板并不需要十分明亮。換句話說,采用納米銀線導(dǎo)體層的觸摸屏設(shè)備電量消耗更小。
正因為如此,納米銀線被視為是最有可能替代傳統(tǒng)ITO透明電極的材料,為實現(xiàn)柔性、可彎折LED顯示、觸摸屏都提供了可能。
仿古工藝
納米銀線制造工藝起源于13世紀(jì)的硝酸銀提煉法。到18世紀(jì),人們開始在干凈的玻璃上涂布火棉膠作為主材的溶劑,再浸入硝酸銀,取出趁著濕的時候進(jìn)行拍攝,這就是古老的濕版攝影法。
納米銀線開發(fā)的龍頭是總部設(shè)于硅谷的Cambrios。該公司最先使用納米銀線為ITO的替代材料。因使用銀的含量不多,所以使用起來仍有透明的效果,而銀的導(dǎo)電性比銦高100倍,且可藉由液態(tài)形式當(dāng)作涂料,以印刷方式將材料涂布于塑膠或玻璃介質(zhì)上,在使用或應(yīng)用上具有更大的彈性。
Cambrios集結(jié)來自MIT與加州大學(xué)的科學(xué)家,堅持開發(fā)了十年,發(fā)展出納米銀薄膜(film)和納米銀墨水(Ink)方案,稱為ClearOhm。前者主要是提供給觸控面板制造商或電子紙制造商,后者則供應(yīng)給涂布業(yè)者或設(shè)備制造商。Cambrios的客戶包括NEC、華為、Gvision、LG和英特爾。
而除了納米銀線外,制造商們也在尋求別的替代材料,例如石墨烯和碳納米管。但這些材料在透光度還是導(dǎo)電性能上,都不如納米銀線出色。
納米銀線的優(yōu)勢
Cambrios總裁JohnLeMoncheck透露,納米銀線導(dǎo)體層的制造成本約為每英寸4美元,到明年,有望降到3.5或3美元。
每英寸節(jié)省1美元,對5英寸智能手機來說也許意義不大。但對大屏制造商則意味著,最終零售價減少差30-50美元。LeMoncheck認(rèn)為,納米銀線技術(shù)會使“巨型”觸摸屏制造商,例如微軟的PerceptivePixel公司受惠。
納米銀線也可被用于電子墨水屏幕以及柔性顯示屏之中。
美國北卡州立大學(xué)某研究小組去年使用納米銀線生產(chǎn)出了彈性十足的導(dǎo)體。該研究小組成員首先將納米線平鋪在硅片上,將液體聚合物傾倒在上面并加熱,這樣液體就轉(zhuǎn)化成帶有彈性的固體物質(zhì)。隨后玻璃硅片,剩下納米線被封印其中。伸縮這個聚合物片時,封印納米線一邊的表面會恢復(fù)成波浪狀,每拉伸一次,它的長度就會增加約50%,但不會對納米銀線的導(dǎo)電性產(chǎn)生任何影響。
另一家觸屏面板制造商Nissha也在進(jìn)行同樣的嘗試。該公司進(jìn)行了一項測試,將3mm納米銀線沉積在玻璃上制成薄膜傳感器,在被彎曲了10萬次之后,該導(dǎo)體仍能正常工作。也許不久的將來,我們能夠?qū)⑵桨咫娔X“卷起”放進(jìn)口袋之中。
更大、更薄、更柔軟,這就是納米銀為我們帶來的全新觸摸屏世界。
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