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解读柔性可折叠AMOLED显示之纳米银技术
编辑:雁枫 [ 2019-4-10 14:05:03 ] 文章来源:群铟荟萃
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  目前,市面上各家手机厂已经陆陆续续推出了的柔性可折叠手机,但是可折叠屏幕这个关键部件却成为量产良率和成本的关键。那什么样的技术才能量产出柔性可折叠的显示屏,并且拥有足够的分辨率、显示质量以及耐用性?最重要的是,什么样的技术才能使显示器和终端设备厂商接受、带来可观利润的成本并实现上述要求呢?
  过去,作为智能手机、平板电脑显示屏导电层的ITO(氧化铟锡)材料几乎被日本垄断,但ITO材料因其阻值高、易折断的缺点,难以在大尺寸触摸屏、柔性屏上应用。
  另外,ITO属于金属陶瓷,当触控区成为曲面或是可挠式时,ITO的易脆性容易造成阻抗值急速升高,阻抗稳定性将变得很差。
  可见,ITO并不适用于中大型触控屏和柔性触控屏。因此具备高导通率和高柔性的金属网格和纳米银线正在加速产业化,并已应用于如笔记本电脑、计算机等大尺寸面板上。
  而相比于纳米银线,金属网格由于存在摩尔纹的问题,应用受到限制。
  所以整体上看,纳米银线技术是现阶段最好的ITO替代材料。
  纳米银只是一种材料,最终需要通过合成制备工艺将纳米银线墨水材料的合成,再到导电膜涂布,再到贴合触控sensor,才会被显示器应用。
  那这里我们就来说说纳米银线透明导电薄膜(简称TCF),这是一种将无数纳米银线与合适的有机交联体在柔性衬底上制成的导电薄膜。目前,可用作柔性衬底的材料有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)等。相对于传统的ITO等在硬质材料衬底上沉积的透明导电薄膜,在有机柔性基片上制备的透明导电薄膜在透光性、导电性和柔性等方面的性能更好。
  从纳米银线导电膜的产业链来看,上游是硝酸银、乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等常用基础化工品原料,中游是纳米银线浆料/墨水与纳米银线导电膜,下游是触控屏、柔性OLED、太阳能电池、智能窗膜等。产业链的核心在于纳米银线浆料/墨水的制备,与纳米银线透明导电膜的生产,前者涉及到原料配方及处理工艺,后者涉及到设备及工艺。

  纳米银线透明导电膜产业链
  透明导电薄膜是一种兼备透光性和导电性的材料,被广泛应用于触摸屏、有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池、平面显示器和智能玻璃等领域。
  目前,氧化铟锡(ITO)是市面上最主要的透明导电薄膜材料。ITO透明导电膜主要是通过喷溅涂覆沉积在透明的玻璃基质上制备得到,存在制备条件苛刻、成本高和柔性差、大尺寸产品良率低及电阻过大等缺陷,且制备ITO所需的金属铟(In)日渐稀缺,因此,需要寻找ITO材料的替代品。
  金属网格、纳米银线、导电聚合物、碳纳米管、石墨烯成为最有可能替代ITO材料的五大发展方向。其中,纳米银线的导电、透光、弯折性能最好,且可以使用涂覆工艺生产透明导电膜,生产成本比ITO低,是当前ITO材料的最佳替代品,产业化正在进行中。
  不同透明导电膜材料比较

  资料来源:CNKI、广证创投
  从各类透明导电膜产业化进程来看,同样具有优良导电性与透光性的金属网格比纳米银线更早实现产业化,是纳米银线最大的竞争对手。经调研,国内金属网格与国外金属网格产品质量差距较大,国内金属网格线距非常宽,金属线较粗,近距离可以清楚看到屏幕中的金属线,美观性差,价格比纳米银线产品低;国外金属网格线距非常窄,技术含量更高,价格比纳米银线产品高很多,比如微软的Surface Hub,单台售价22,000美元。因此,综合成本与产品质量,纳米银线较金属网格具有很大的性价比优势。
  各类透明导电膜产业化进程

  资料来源:新电子期刊
  此外,纳米银线透明导电膜的弯折性能远好于金属网格透明导电膜,经历几十万次绕曲阻抗变化仍很小,而金属网格、ITO却达不到这样的性能。未来,在柔性触控领域纳米银线是目前唯一可行的方案。
  纳米银线薄膜的缺点是存在雾度问题,导致在室外场景光线照射的情况下看不清屏幕。随着工艺的改进,纳米银线的直径已下降至30nm以下,雾度问题已显著降低,与ITO材料接近。
  那有人就问了,既然纳米银线这么好为啥没有大规模使用呢?
  虽然纳米银线早已被研发出来,而且替代ITO的呼声也与日俱增,但直到今天仍未成为触控市场的主流,主要问题就是前期企业不能将性能稳定的量产纳米银线柔性导电膜投放到市场。
  如今,纳米银线合成工艺技术及产业化布局均已较为成熟。纳米银线原材料从最初的直径80纳米降至如今的量产18纳米。
  在2017年之前,国内以诺菲纳米为龙头等多家纳米银线柔性透明导电膜生产企业一直致力于布局产业化,目前均已实现量产并进行了相关市场布局,美、日、韩等相关外企也在强力推进,纳米银线真正产业化应用的时代即将来临。

  资料来源:广证创投
  值得一提的是,2018年6月,诺菲纳米与纳米银行业的全球领军企业Cambrios在专利授权上强强联手。达成交互授权之后,双方合作将覆盖包括从纳米银线材料合成和提纯、卷对卷涂布工艺和触摸屏应用配方及结构的许多核心技术专利。
  行业中,能生产纳米银线的企业数量不少,大多数企业可生产出纳米银线墨水以及透明导电膜,但只有诺菲一家实现了从银线合成、墨水配方到涂布整个产业链的自主研发。
  在国际上,Cambrios公司已经可以给三星、LG、苹果等高端品牌量产供货,目前的重心在中小尺寸触控屏,将直接冲击ITO材料。
  国内有多家纳米银线企业宣称自己拥有量产纳米银线透明导电膜能力,但从供货情况看,目前国内量产能力处于领先位置的是苏州诺菲纳米,目前已经进入国内主流的商显客户供应体系,产品都以大尺寸触控产品为主。而对于柔性可折叠市场,目前诺菲正在积极与下游手机厂商进入进展性的合作。


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