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由該圖可以發(fā)現(xiàn),若以光穿透度大于80%為規(guī)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(wǎng)格、金屬網(wǎng)絡可以達到此規(guī)格,而10Ω/sq以下,就只有金屬網(wǎng)格與金屬網(wǎng)絡可以符合。其中奈米銀線網(wǎng)絡在100Ω/sq以下,甚至更低都能顯現(xiàn)出優(yōu)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(chǎn)制程
量產(chǎn)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(chǎn)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。
奈米碳管、石墨烯的干式轉移制程特殊,須要開發(fā)新的設備。蝕刻法的金屬網(wǎng)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(wǎng)格透明導電膜目前已經(jīng)量產(chǎn)應用到觸控面板產(chǎn)業(yè)。
印刷法的金屬網(wǎng)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(wǎng)絡又省略圖案化制程,其制造成本又比印刷金屬網(wǎng)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(wǎng)絡相近。奈米線搭接的金屬網(wǎng)絡與導電高分子利用涂布成膜設備即可制造生產(chǎn),是設備與制造成本具競爭力的技術。
商品產(chǎn)業(yè)化進展
新技術的產(chǎn)業(yè)化是需要經(jīng)過材料開發(fā)、制程開發(fā)、量產(chǎn)開發(fā)的流程。這過程中「量產(chǎn)開發(fā)」是一個重要的關鍵,量產(chǎn)開發(fā)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(wǎng)格的觸控面板已經(jīng)上市,是所有柔性透明導電膜技術中發(fā)展快的技術;奈米銀線觸控面板在許多有經(jīng)驗顯示器展覽有多家有經(jīng)驗觸控面板廠展示,也接近商品產(chǎn)業(yè)化。
導電高分子透明導電膜雖有多家膜廠展示產(chǎn)品,但實際應用仍在開發(fā)模索中。以印刷、自組裝制程之金屬網(wǎng)絡在材料與制程部份已有些進展,相關量產(chǎn)制程與設備則仍開發(fā)中。石墨烯在墨水材料與制程技術上尚處于開發(fā)階段。
從材料特性、量產(chǎn)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(shù)Ω/sq到百Ω/sq范圍都有優(yōu)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(chǎn)業(yè)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(wǎng)絡開發(fā)特殊的涂布設備,是打開奈米銀線軟性透明導電膜生產(chǎn)瓶頸的一個關鍵。
光電商品由硬到軟
掌握關鍵性材料為發(fā)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(chǎn)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(chǎn)品需求。
柔性透明導電膜在新材料發(fā)展下,奈米碳管、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(chǎn)品上市前仍有制程開發(fā)、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(chǎn)業(yè)化進展做整體概括性的整理與回顧,期待在光電產(chǎn)業(yè)商品化應用從硬到軟的關鍵時刻,相關產(chǎn)業(yè)能夠掌握軟柔性電產(chǎn)品的戰(zhàn)略關鍵性材料,成為柔性透明導電膜的發(fā)展契機。
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