ITO替代料研究报告全文

采ITO替代品投射式电容触控面板开始量产1Q'14迈向实用化/08/29-中小尺寸FPD-0829-382-杨仁杰为取代氧化铟锡(ITO)，成为触控面板透明导电薄膜的新兴选择，全球众多业者纷纷研发各式技术意欲作为ITO替代品；这些技术虽从起即陆续导入试样阶段，但触控面板厂始终因成本、设备投资等因素而爱好缺缺，或仅用以供应工业应用，出货量极少。直到下半，因苹果(Apple)将全球ITO透明导电膜龙头厂商日东电工(NittoDenko)多数产能包揽，使普通触控面板业者发生透明导电膜供应局限性状况，加上将来触控面板市场将向大尺寸迈进，ITO薄膜的导电性局限性以因应超出12寸触控面板需求，使得触控面板厂开始考虑采用ITO替代品并导入市场规模较大应用，例如智能型手机、平板计算机、NB及AIOPC等。至3Q'13为止，采用ITO替代品的投射式电容触控面板仍局限于几款指标性机种，亦即仍处在试水温阶段，且各项技术在量产过程中仍需面对部分技术障碍，即使是有助于ITO替代品的触控应用别如NB及AIOPC，终究前渗入率仍将低于10%；预计要到1Q'14，量产问题获解决后方可大量导入，且1~2年内纳米金属技术及13~24寸之间的PC类应用仍是ITO替代品较有市场机会的应用别。

ITO替代品近期技术进展鉴于触控面板必备的透明导电材料ITO恐将面临供不应求、ITO薄膜不适于可挠式显示屏应用、以及ITO导电性面临极限等理由，全球众多业者纷纷研发各式技术作为ITO薄膜的替代品，涉及纳米金属网格(metalmesh)、纳米金属蒸镀(nano-metal)、有机透明导电膜、纳米碳管以及石墨烯等。现在纳米金属网格重要量产厂商为日厂富士(Fujifilm)、郡是(Gunze)及美商UniPixel等，另大陆触控模块厂欧菲光(O-film)、业际(Eachopto)等则意欲自行研发，而美国触控IC大厂Atmel则推出由金属网格到触控IC统一供应的解决方案；纳米金属蒸镀技术现在由美厂Cambrios及康世(Carestream)主导，另外美厂Cimananotech、韩厂Nanopyxis等亦力图打入；有机透明导电材料系由2家欧洲厂商爱克发(Agfa)及贺利氏(Heraeus)供应；纳米碳管技术原有多家业者分别投入研发，但现在导入量产者仅鸿海投资的识骅科技；石墨烯则仍处在研发阶段，距能够量产的程度仍相称遥远。各项ITO替代品因其技术原理及物理特性不同，用以生产投射电容触控面板亦各有优缺点，在部分特性上难以面面俱到。

ITO薄膜供需紧俏加上触控面板大尺寸化趋势ITO替代品终导入量产采用ITO替代品的透明导电薄膜早在技术已经成熟，但之前，无论触控面板厂或终端业者均不肯当第一只白老鼠，采用这类透明导电薄膜生产投射电容式触控面板，供应市场规模较大的智能型手机、平板计算机及PC市场。首先，对于需要采用ITO替代品的薄膜式投射电容触控面板业者来说，成本优势是其相对于玻璃式触控面板的竞争优势所在，在智能型手机及平板计算机低价化趋势下，需要额外添购设备、革新制程、且早期材料成本较高的ITO替代品在终端客户眼中并无太大吸引力。另外，终端客户亦担忧触控面板厂所承诺的出货量届时由于良率问题而无法交货，使得采ITO替代品的触控面板彼时局限于工控应用，且多为电阻式触控面板。直到下半苹果推出iPadmini，且率先采用双面ITO薄膜(DITOfilm)技术，打破原本薄膜式投射电容触控面板重要用于手机应用的藩篱；而该款薄膜系由全球ITO薄膜龙头业者日厂日东电工独家供应，且占去日东电工大量产能，造成市场发生ITO薄膜严重缺货情形。在供需失调状况下，触控面板厂以及终端业者才开始考虑使用ITO替代品的可能性。尽管日东电工在主动扩产，但苹果于下半，对9.7寸iPad新品亦转采DITOfilm技术，使得长久而言，ITO薄膜紧俏的状况将难以改善。另首先就是触控面板尺寸大型化的议题，使得ITO薄膜的导电度无法因应终端产品需求。原先薄膜式投射电容触控面板重要应用于智能型手机，但随著iPadmini采用薄膜式触控面板，较玻璃式触控面板轻薄，获消费者必定，引发众多品牌业者效法，且由一开始的7寸等级，快速扩大到10寸等级，且普获终端业者接受。随著NB用触控面板可望成为触控面板产业的成长新动力，薄膜式触控面板业者也不欲在此市场缺席。然而由于ITO薄膜导电度问题，当尺寸超出13寸，消费者即可能感受触控延迟问题，因此需要含有更佳导电性的ITO替代品。上半，采用ITO替代品并使用于消费性电子产品的投射电容触控面板终于导入量产，台厂华硕7寸平板计算机及陆厂联想NB应用率先采用金属网格，陆厂华为、日厂恩益禧(NEC)智能型手机应用则率先采用金属蒸镀技术，启动ITO替代品迈向市场之路。

金属网格技术－日厂富士及郡是技术领先陆厂急起直追金属网格最重要的优势在于电阻值低，理论上最低面阻值可达0.1欧姆／□，并且含有电磁屏蔽功效，可减少讯号干扰；但有触控传感器图形可见的缺点，因此较合用于观察距离较远，但需要较佳电阻特性的PC应用触控面板。日厂富士及郡是皆于开始量产金属网格薄膜，提供触控面板业者使用，且2者皆提供触控感应器制作服务，其中郡是更自行生产触控模块，供应终端业者。除2家技术领先的日厂之外，美厂Atmel虽提供触控IC至透明导电膜的解决方案，但因技术发展较晚，在量产过程中发生意外制程问题而影响终端出货量，而陆厂受此刺激，更主动意欲掌握自有技术。

■日厂富士及郡是直接供应触控传感器甚至模块减少终端业者进入门槛金属网格的基础技术重要可分为三种，一为直接以金属墨加以网印；二为先于PET薄膜上涂布整面金属，再透过黄光微影制程，洗去多出成分而产生网格；三的技术和二类似，只是将金属改成溴化银。原本生产银盐软片的富士就是采用第三种办法，并成为全球金属网格薄膜的龙头业者，至于其它业者，郡是及大陆业者系采用第一种技术，Atmel则是使用第二种技术，另外也有独自开发其它技术的，例如日厂阿基里斯(Achilles)，但均尚未实用化。富士金属网格的商品名称为Exclear，由于富士营运模式系对触控面板厂供应触控传感器，对于早期投入的触控面板业者而言，技术门槛较低，仅需购入触控传感器，自行贴合保护玻璃及触控IC即可，出货时程能够较快。但是如此一来在价格上即难与玻璃式触控面板业者竞争，但其较玻璃式触控面板轻薄的优点，仍有机会争取终端业者青睐。现在涉及台厂英特盛、洋华、陆厂深越等业者，皆采用向富士直接采购触控传感器，本身仅做后段模块方式生产，早期以10.1寸平板计算机应用为主，将来将向主流NB甚至一体式计算机(All-in-onePC；AIOPC)应用迈进。至于郡是金属网格的商品名称为DPT(DirectPrintingTechnology)，亦于开始量产，早期重要提供47寸数码看板应用，且从触控IC至触控模块皆自行生产。初，由于陆厂联想对薄膜式投射电容触控面板进入PC应用的需求，技术较为领先的郡是则成为联想NB用触控面板的首发供应商。但是，随着陆厂欧菲光自有金属网格技术逐步成熟，郡是供应联想的订单也逐步减少，主力客户转向日本PC业者。

■美厂金属网格技术遭遇意外困难陆厂主动掌握自有技术美厂Atmel本业为触控IC，在Android智能型手机及平板计算机发展早期在触控IC市场占有优势；然而随著竞争对手如美厂Synaptics在高阶产品如内嵌式触控面板抢占市场比重，而陆厂敦泰及美厂Cypress则侵蚀中低阶市场，使Atmel在全球触控IC产业排名落居Synaptics之后。鉴于将来大尺寸PC应用投射电容触控面板必为将来重要成长动力，Atmel遂展开自有金属网格技术，称为XSense，于4月正式宣布。和富士、郡是采用银为金属材料不同，Atmel采用铜，虽导电度不如银，但生产成本可大幅减少。因此，华硕在规划其低阶7寸平板计算机MeMOPad之初即决定采用之，期待此解决方案可减少触控面板生产成本，并同时解决ITO薄膜紧俏问题。且为减少成本，华硕更首度采用陆厂欧菲光作为触控模块供应商。然而，当产品进入量产阶段，却发生触控传感器良率不如预期，难以支应终端客户在量上面的需求，欧菲光只得紧急改用传统ITO薄膜，采用传统GFF技术(2层ITO薄膜传感器，搭配一层保护玻璃的投射电容触控面板)交货，以因应需求。Atmel虽表达现在XSense良率已提高至「优于OGS及GFF的程度」，但触控模块厂多见质疑之声；另外，其最大尺寸虽已可达成13.3寸，但要发展到14寸以上，仍需至底才有机会推出样品。换言之，由于金属网格技术理论上较合用于NB及AIO等较大尺寸应用，相较其它业者，Atmel的金属网格已落于竞争不利地位。陆厂一向主动掌握自有技术，不肯核心技术掌握其它厂商手中，欧菲光因通过和Atmel的合作，加上其重要客户联想的期待，决定掌握金属网格自有技术，得以以更低的价格供应联想NB用触控面板需求。欧菲光从金属网格薄膜至触控模块均自行生产，期待以价格战获得终端业者支持。欧菲光金属网格薄膜技术系与大陆中科院苏州纳米所技术合作，该合作关系于9月正式宣布。另外，联想为避免单一供应商的风险，除前述日厂郡是外，另将部分订单释出给台厂接口光电。亦即，接口并非如其它采用金属网格的台厂，仅向富士购置现成金属网格触控传感器并制作成模块，而是含有自有触控传感器制作技术。但是，掌握自有技术也意味必须承当量产早期良率不佳的风险，欧菲光及接口采用金属网格的PC用触控面板原本6月就要大量出货，但实际需至9月才干正式放量。

金属蒸镀技术－Cambrios拥较佳供应链关系其它业者仍待客户验证相对于金属网格系由整洁排列的网状金属纳米细线构成，金属蒸镀技术系由金属溶液涂布于PET薄膜上，金属构造排列不齐，因此导电性不如金属网格。但是相对地，出现于采金属网格的触控面板传感器的触控传感器图形可见的缺点，在金属蒸镀技术也就不存在。金属蒸镀技术的龙头业者是美商Cambrios，其与另一家美商康世皆于开始生产这类薄膜，但差别在于Cambrios主动与其它业者从镀膜、传感器制作乃至触控模块，建立上下游的合作关系；而康世则采用自行生产薄膜，再对触控模块厂送样方式。除了这2家业者之外，现在亦有许多美、韩、陆业者展出类似技术，但这些新兴业者多仅展出金属溶液，薄膜成品仅样品，能否稳定量产还是问号。金属蒸镀技术亦有技术门槛，因透明导电薄膜上金属的密度攸关导电性，导电均匀度若不佳，触控面板则将产生不良。如果金属溶液本身均匀度局限性，经镀膜制程之后产生的导电薄膜亦难以含有金属密度均匀的特性。因此，无论溶液配备或镀膜技术，都有门槛。由于Cambrios已经争取到多家日韩PET镀膜厂的支持，而普通镀膜厂和一家公司签约，就不容易和另一家公司维持良好合作关系。这也使得能否争取到生产经验丰富、规模较大的镀膜厂支持，成为新兴业者打入金属蒸镀式透明导电膜技术的进入障碍。最早与Cambrios合作，量产投射式电容触控面板的触控模块厂以日韩业者为主，涉及前全球触控面板产业龙头日厂日本写真印刷(Nissha)以及韩厂LGInnotek等，供应日厂恩益禧(NEC)及陆厂华为智能型手机应用，以及乐金电子的高阶液晶监视器机种。8月，全球触控面板产业龙头宸鸿宣布，将与Cambrios合作，以金属蒸镀技术生产大尺寸触控面板，期待以该技术挑战LCD厂友达及群创所主导的低阶单层玻璃式触控面板(OGS)，并预计于第1季导入量产，而在此之前，另一台厂宇辰已于6月展出与Cambrios合作生产的AIO用触控面板，但因触控传感器制程仍有障碍(触控传感器需架桥，影响良率体现)，预计量产时间亦为第1季。

纳米碳管技术－鸿海投资识骅主攻陆厂手机应用唯仍处起步阶段过去以纳米碳管作为触控面板用透明导电膜的尝试以亚洲厂商为主，例如日厂东丽(Toray)、台厂远东新世纪以及韩厂三星电子等，但均因导电性不如其它ITO替代品、靶材成本较高、以及制程稳定度局限性等缺点而始终无法量产，其中东丽将纳米碳管转为可挠式电子纸用透明导电膜应用。至于全球首家以纳米碳管作为ITO替代品，量产触控面板成功的业者是鸿海投资的识骅科技。鸿海和大陆清华大学合作研发纳米碳管，并做为触控面板用透明导电膜的努力，系早于即开始，但真正要达成靠近商业化，则需至在台投资成立识骅科技，并于在大陆天津成立富纳源创，展开采纳米碳管做为透明导电膜的触控面板生产。的TouchTaiwan展中，同属鸿海投资的英特盛(时称英特飞)摊位中，亦展出了富纳源创所生产的触控面板，尺寸横跨3.5~10.1寸，应用则涉及手机、平板计算机、外接键盘以及可挠式书写板等。但是由当时图说来看，该触控面板构造应为G1F，亦即由一层玻璃式触控传感器以及一层纳米碳管触控传感器贴合而成。现在富纳源创满载月产能约150万片(以手机应用计)，实际产品则以手机应用为主，而重要客户为华为等大陆重要智能型手机大厂，但是现在仍处在早期导入阶段，先行导入1~2个机种测试市场水温。

有机导电膜技术－导电性改善速度较其它技术缓慢市场前景暂不乐观2家欧洲业者爱克发及贺利氏系于同时成功研发并量产有机透明导电物质PEDOT:PSS(聚3,4-亚乙二氧基噻吩-聚苯乙烯磺酸；Poly3,