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触摸屏市场多样性触控技术不断演进
  •   触摸屏行业作为高科技行业之一,技术的进步扮演着重要角色。有规模有研发能力的企业将引领触摸屏行业的发展。触摸屏行业发展到现在,市场上触摸屏企业出现了大者恒大、弱者愈弱的情况,这都是不断演进的触控技术在催化。从年初到年底,大陆触摸屏企业间不断地并购案及扩产,实力较弱的触摸屏企业或倒闭或萎缩,证实了这一行业发展规律。目前,触摸屏市场上,触控技术出现三个新特点。

      1、市场上多样触控技术并存发展

      目前,触摸屏产业中的触控技术多样,技术演进速度很快。以触摸屏结构上看,从G+G,G+F发展到OGS,再发展到In/On-Cell,都是最近几年发生的事情。目前,各种触控技术在市场上的份额不同。

      从上图中可以看出,目前市场依然是以G+F为主导,占整体的37.73%,但是G+G有下降的趋势,由于目前市场对于低端智能手机需求持续增大,P+G成为中低端厂商的选择,所占比重已经达到整体市场的19.2%,而且预计在未来很长一段时期内,P+G仍然是中低端品牌厂商不二的选择。OGS触摸屏市场爬升速度非常快,据统计,目前OGS触摸屏厂商已达100家左右,未来将会持续的增长。

      据预测,到2016年,G+G,G+F、P+G、OGS、In/On-Cell触控技术将此消彼长。所以技术路线是当前触摸屏厂商所关注的焦点问题,它涉及到企业未来的发展方向。市场上,触控技术相互渗透,企业也从各个方面分析触控技术未来的发展走向,以期把握着触控技术发展的主流。如图8


    2009-2015年各触摸屏技术渗透率变化

      电容式触摸屏发展早期,市场主要为玻璃结构和膜结构两大产品阵营,前者以莱宝高科为代表,后者以欧菲光为代表。高端终端设备的触摸屏技术以苹果和三星主动的内嵌式为主,中低端终端设备所用的触摸屏被其他触控技术所分食。

      以多点式触控应用为诉求的投射电容式触控面板主要技术分为薄膜式及玻璃式两种,苹果阵营采用玻璃投射式电容,而非苹阵营则以薄膜投射式电容为主;目前,主流的玻璃式结构将触控传感器做在ITO玻璃上,外层加上一片保护玻璃是为G/G结构。而高端ITO薄膜材料掌握在少数日商手中,G/G贴合良率普遍偏低,都是造成投射电容触控模块成本居高不下的主因。

      触控技术的多样性还有触摸屏生产工艺上的原因。目前,高精度网印制版及印刷技术是触摸屏制程中的核心技术。随着触摸屏市场的迅猛发展,对触摸屏生产成本和技术的要求也越来越高,目前在触摸屏生产工艺上主要有印刷、激光以及黄光三种,由于在激光和黄光的制程需要投入昂贵的设备成本,任何工厂需要生产安排的灵活性,纵使黄光制程有其优点,而优点往往从接“大单“中才能反映出来,所以触摸屏厂的灵活性不是任何先进生产方式可以代替的。目前,市场上面仍以印刷为主,占到了47.6%,激光制程为33.1%,而黄光制程只有19.3%。

      可见,触摸屏技术发展的多样性将长期存在。

      2、OGS触控技术成主流In-cell/On-cell前景广阔

      近年来,触摸屏行业的新技术开始向两个方向发展,一类是将触摸屏传感层和盖板玻璃集成的OGS技术,此方案主要由触摸屏厂商推动。另一类是将传感层与显示屏集成的内嵌式方案,有苹果阵营主推的In-Cell技术和三星主导的On-Cell技术。随着触控技术进步以及技术路径的日渐明朗,OGS在触摸屏市场规模已逐步打开,In-cell/On-cell触控技术由于良率问题,目前还没有完全打开局面,但后者发展前景十分广阔。

      虽说OGS触摸屏占据了市场主流,但OGS触控技术由于节省了一片玻璃和一次贴合,但仍面临着触摸屏的强度不高和加工成本高等问题。由于OGS保护玻璃和触摸屏是集成在一起的,通常需要先强化,然后镀膜、蚀刻,最后切割。这样在强化玻璃上切割很麻烦,成本高、良率低,并且造成玻璃边沿形成一些毛细裂缝,这些裂缝降低了玻璃的强度,目前强度不足成为制约OGS发展的重要因素。

      以面板厂商为主导的In/On-Cell触控技术,发展较为明显,主要原因是其拥有显示屏生产能力。据NPDDisplaySearch预计,市场上使用In-cell触控的比重从2012年的7.3%上升到2013年的13.7%。预计到2018年将可能会成长到16.7%。目前,提供In-cell触控面板的主要是LGD、JDI和夏普三家面板厂商,主要供应对象就是苹果,但In-cell触控面板的良率问题也困扰着三家供应商。

      In-cell相较于OGS或者On-cell触控技术更为复杂。但优点也显而易见,不仅降低了显示屏厚度,还改进了画面质量。目前,全球In-cell触控产业生态链日益壮大,离不开苹果公司不遗余力地推进。苹果凭借着自己的电子产品在消费者市场无出其左的影响力,大力推进In-cell触控技术的发展。

      In-cell触控产业生态链未来前景估计有新的发展,除苹果外,其他企业涉足触控业,包括应华、金亚、金龙、安洁等原本的触控企业扩产趋势明显,长信、信利、欧菲光、TPK都将有新动作。而In-cell触控面板制造商夏普、LGD、JDI等企业将扩大生产。目前,In-cell已度过研发阶段,今年随着良率问题的解决,In-cell触控面板进入大量应用,未来对触控领域影响深远。目前,全球只有两家厂商具有内嵌触控产品量产能力,一个是日本Sharp,另一个是位于台湾竹科的剑扬公司。

      对众多传统触摸屏产生来说,短期不必担心In-cell替代,该技术很难在三年内成为主流。因为良率问题,虽In-Cell触控面板未来市场虽前景广阔,但变数仍在。

      On-Cell是指将触摸屏嵌入到显示屏的彩色滤光片基板和偏光片之间的方法,即在液晶面板上配触摸传感器,相比In-Cell技术难度降低不少。三星、日立、LG等厂商在On-Cell结构触摸屏上进展较快,目前,On-Cell多应用于三星AMOLED面板产品上,技术上尚未能克服薄型化、触控时产生的颜色不均等问题。

      3、ITO替代材料取得突破

      之所以出现ITO替代材料,是因为从触摸屏厂商本身看,主要降低成本。从触摸屏产业上游材料的成本分析,ITO材料占据40%左右。且随着触摸屏行业的发展,对ITO材料的需求将越来越大,作为稀有金属的铟,不但价格随之不断上涨,而且将会有告罄的危险,所以ITO替代材料的出现也顺理成章。

      目前,ITO替代材料取得突破性进展。大陆触控厂商欧菲光自主开发出纳米银触摸屏技术。而借壳联合化工的合力泰也正在研究石墨烯触摸屏技术。这两种技术均放弃了ITO(氧化铟锡)导电膜作为关键器件,采用了替代材料,可以部分避免因金属铟价格波动造成的成本负担。

      在触控面板的透明导电膜中,ITO占有95%的市占率,几乎占尽电容式触摸屏所有市场。尽管ITO(铟锡氧化物)透明导电感测材料仍然在触控面板中占有主导地位,但近来随着大尺寸触控屏幕应用增加,以及穿戴式显示器带动可挠式面板市场,让ITO技术上的限制跟着浮现,一些取代技术纷纷出笼,ITO未来几年内将面临各种不同技术的竞争。

      部分非ITO薄膜技术的优势在于能够涵盖ITO薄膜及玻璃两种不同尺寸的市场,特别是一些技术已经实际应用在ITO薄膜所无法使用的大尺寸触摸屏市场中。此外,由于铟为稀有金属,价格波动幅度大,这对于非ITO薄膜而言,更是一大利基。

      据IHSiSuppli最新研究报告指出,ITO主导地位将受到挑战,2017年底,ITO市占率将会下降至66%,一些取代技术如纳米银线、金属(铜或银)网格、银卤化物、纳米银颗粒等将瓜分ITO市场份额,届时出货量将有34%的市占率。IHSiSuppli高级分析师IreneHeo指出,由于ITO材料本身的一些限制,让中大型触摸屏推动了这些替代技术的需求。今年将会是非ITO薄膜市场关键的一年,据预测ITO取代材料的出货量将会有320%的市场成长率。

      寻找氧化铟锡(ITO)替代性新材料成为触控面板透明导电薄膜领域的新选择,全球众多业者纷纷研发各式技术意欲作为ITO代替品。如图10

      近年来新型软性透明导电材料的发展则以导电聚合物、纳米银线(金属网格)、纳米碳管及石墨烯为主,但迄今其不同材料各自拥有独特的优点与应用上之限制,除了须满足透明导电材料基本的光学与电性需求外,尚须进一步考量材料的加工性、机械特性与匹配性等议题。

      导电聚合物以导电高分子为基材的透明导电膜,最早由富士通开发以PEDOT为电极的电阻式触控面板,在划线与打点的测试上具有较ITO更佳的耐久性,若产品封装完成后,其对于高温/高湿的容忍度亦有提升。现阶段PEDOT代表性产品为德国Heraeus的CleviosTM及AGFAOrgaconTM,其所形成之透明导电膜特性为透光度约87%、面电阻~300Ω/□。

      纳米银线导电膜技术领先厂商为美国CambriosTechnologiesCorporation,所合成的纳米银线直径约40~50nm、长径比可达200~500,其与东丽集团(TorayGroup)旗下子公司-日本TorayAdvancedFilmCo.,Ltd.合作进行纳米银线PET透明导电薄膜开发,其ClearOhmTM产品之可见光穿透度为90~91%、面电阻为150~250Ω/□、雾度为0.9~1.3%;为提升其黏着性、耐摩擦性与稳定性,其导电膜结构是于纳米银线导电层上再进行上保护层(Overcoat)之涂布,整体制程温度小于120℃。大陆触摸屏厂商欧菲光发布公告称,公司完全自主知识产权的纳米银金属网栅透明导电膜触摸屏生产线正式量产,初期产能150万片/月。台湾厂商宸庆科技宣布纳米银丝触控面板今年第4季正式量产出货,顺利供应大陆一线品牌手机厂商。

      纳米碳管(CNT),管状的纳米级石墨晶体,是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管,每层的C是SP2杂化,形成六边形平面的圆柱面。去年年初,日本Toray公司宣称使用高质量之双层纳米碳管,结合其分散、涂布与光学设计之能力,可制备出透光度>90%、面电阻约为500Ω/□的碳管导电膜,可应用至触控面板与电子纸等产品。台湾工研院材化所在CNT透明导电薄膜的研发能量,整合了低成本、高质量纳米碳管合成技术、纳米碳管纯化改质与分散技术,乃至透明导电膜结构设计、接着配方开发,并可采用HighThroughput之RolltoRoll湿式连续涂布制程制作大面积、高均匀性薄膜。

      石墨烯剥离技术复杂,量产困难。在几种石墨烯制作方法中,化学剥离法和CVD是较可能用于量产的。典型的化学剥离法为石墨单晶粉(石墨层间距离0.34nm)与酸混合搅拌,使石墨氧化,层间距离会增加到约1nm并具有亲水性;另外还可以将涂布液涂布在基材后烘干,视需要重复数次,最后在1000℃还原,成为石墨烯薄膜。目前,石墨烯在电容屏产业化方面进展较快,已经能够小批量生产。如常州二维碳素、无锡格菲电子等厂商。
     

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