ITO受限小尺寸屏幕導(dǎo)電材料掀更新
ITO從未被廣泛使用于大尺寸AV和kiosk的應(yīng)用上，但有一些正在開(kāi)發(fā)中的技術(shù)將取代ITO，這些新技術(shù)將會(huì)被用于上述應(yīng)用當(dāng)中。
投影電容觸控式技術(shù)變革背后的一個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素是，轉(zhuǎn)移至將觸控功能整合到使用內(nèi)嵌式技術(shù)的LCD面板本身，從而無(wú)需單獨(dú)的觸控式屏幕面板，亦稱離散式觸控面板。做到這一點(diǎn)后，就可生產(chǎn)出更容易整合的更薄更輕的觸控裝置。
光學(xué)效能及亮度，也可透過(guò)縮減LCD與使用者之間的距離和層數(shù)而獲得改善。
但是，制造內(nèi)嵌式觸控式屏幕的流程仍朝向更完善的目標(biāo)發(fā)展當(dāng)中，因此它們?cè)跇I(yè)界被廣泛采用受到了限制。結(jié)果，ITO導(dǎo)體的離散投影式觸控屏幕面板仍舊是主要被使用的技術(shù)，至少在智慧型手機(jī)、平板電腦及可穿戴式設(shè)備中仍是如此，但它隨著顯示尺寸增加超過(guò)20寸就會(huì)存在很多缺陷，主要是因?yàn)槠湎鄬?duì)較高的電阻會(huì)妨礙效能，并使其成為不適合某些應(yīng)用的材料。
關(guān)于有哪些導(dǎo)電材料可用于較大尺寸的觸控式屏幕，目前有三種主要的材料技術(shù)處于領(lǐng)先地位：銅微線（CopperMicroWires）、銀金屬網(wǎng)格（SilvermetalMesh）和奈米銀線（SilverNanoWire），還有其他三種：奈米碳管（CarbonNanobud）、導(dǎo)電聚合物（ConductivePolymers）和石墨烯（Graphene），它們?nèi)继幱陂_(kāi)發(fā)初期并可能在未來(lái)幾年上市。本文將探討前五種材料技術(shù)的四個(gè)主要參數(shù)：經(jīng)濟(jì)性、阻抗、可見(jiàn)度和可用性；還會(huì)探討石墨烯，石墨烯處于開(kāi)發(fā)初期，目前尚未市售。
考量經(jīng)濟(jì)因素同材料成本大不同
考慮到觸控式屏幕的成本時(shí)，關(guān)鍵問(wèn)題包括初始加工成本及持久材料壽命要求等等。不需開(kāi)模（光罩）而可直接寫(xiě)入基材的技術(shù)，基本上不需要加工，并可更便宜地進(jìn)行小批量生產(chǎn)。若需要開(kāi)模或其他加工，則會(huì)限制小批量生產(chǎn)不同尺寸能力的靈活度，但有潛力對(duì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸提供較大批量的生產(chǎn)。
在加工方面，銅微線具有延展性優(yōu)勢(shì)。電極可以直接寫(xiě)入基材，不需雷射、開(kāi)模/化學(xué)物質(zhì)/蝕刻或加工。奈米銀線可以透過(guò)雷射剝離法進(jìn)行一定程度的客制，但還需要額外制程來(lái)將邊界的導(dǎo)體連接至控制器。導(dǎo)電聚合物透過(guò)網(wǎng)版印刷應(yīng)用起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，但必須在絲網(wǎng)印刷或在蝕刻、雷射處理之后，再作制作圖樣（Pattern）。
相比之下，銀金屬網(wǎng)格技術(shù)是在材料來(lái)源上制作Pattern，因此須提前指定感測(cè)器的尺寸。這會(huì)讓每個(gè)感測(cè)器設(shè)計(jì)產(chǎn)生1萬(wàn)~2萬(wàn)美元的加工費(fèi)用，具體取決于屏幕大小。碳奈米芽（CarbonNanoBud）的沉積程序很復(fù)雜，需使用奈米芽反應(yīng)器（NanoBudReactor），然后再使用雷射制圖制程來(lái)制作電極。
制造成本的另一個(gè)關(guān)鍵因素是所需層數(shù)。銅微線可以絕緣，因此x和y電極可以在單層中形成。封裝絕緣還可以防止材料氧化，但在暴露于高溫高濕度下時(shí)會(huì)大大降低觸控式屏幕的效能。奈米銀線、金屬網(wǎng)格和導(dǎo)電聚合物傳感器結(jié)構(gòu)一般需要兩層或多層來(lái)絕緣（x和y）導(dǎo)體，從而增加單層設(shè)計(jì)上的材料內(nèi)容。碳奈米芽也是一種兩層技術(shù)。另外還必須小心防止?jié)駳膺M(jìn)入材料，否則可能導(dǎo)致上述氧化及觸控式屏幕故障。
15Ω至30Ω低阻抗銅微線實(shí)現(xiàn)大尺寸觸控屏幕
觸控式屏幕阻抗是決定觸控靈敏度或訊噪比（SNR）的一個(gè)關(guān)鍵因素。較高電阻材料會(huì)限制流經(jīng)導(dǎo)體的電流量，使其更難正確地找出，來(lái)自顯示屏幕、電源或其他周邊電子產(chǎn)品周圍環(huán)境干擾（EMI）產(chǎn)生的誤觸控事件。顯然，這一阻抗對(duì)較大尺寸觸控式屏幕的影響更大，特別是在需要多點(diǎn)觸控、防誤觸和近距感測(cè)（在手指實(shí)際與屏幕接觸前識(shí)別觸控）等功能時(shí)。
如上所述，ITO因其相對(duì)高的阻抗，每平方約100Ω而僅限用于較小的觸控式屏幕；因此，大多數(shù)使用此材料的觸控式屏幕小于約22寸，超出此尺寸將存在顯著的效能限制。
相較于PET薄膜基材上每平方約30-50Ω，奈米銀線具有比ITO更好的電阻，使用此技術(shù)的投影電容觸控式傳感器可擴(kuò)展至約42寸，不過(guò)超出此尺寸，依舊將限制觸控效能。
銀金屬網(wǎng)格具則有每平方約15Ω至30Ω的較低電阻，因此能用于尺寸達(dá)約65寸的觸控式屏幕。銅微線提供每平方約5Ω或更低的最低電阻，并可用于建立尺寸遠(yuǎn)超100寸的巨大觸控屏幕。
另外，極低電阻還提供最佳的訊噪比，使觸控式屏幕能偵測(cè)對(duì)很厚的面板玻璃，甚至是穿戴手套時(shí)進(jìn)行的觸控，而無(wú)須在高電壓下驅(qū)動(dòng)電子裝置或使用多個(gè)連接控制器并排顯示屏幕，替代材料技術(shù)若使用這兩種巧妙方法，便可實(shí)現(xiàn)大尺寸觸控式屏幕。
引入適當(dāng)材料屏幕面板產(chǎn)生出色可見(jiàn)度
所有離散式面板投影電容技術(shù)，包括在使用者和屏幕之間，引入一定的材料元素，以對(duì)圖像產(chǎn)生無(wú)論多小，但一定存在的光學(xué)差別，尤其是在關(guān)閉顯示時(shí)，透過(guò)采用銅微線技術(shù)，建立的10um導(dǎo)體網(wǎng)格是可見(jiàn)的。
也就是說(shuō)，光透射性很出色，并且在運(yùn)用任何抗反射處理前，處于90%的范圍內(nèi)。相比之下，奈米銀線和銀金屬網(wǎng)格技術(shù)，可以建立可見(jiàn)度略低的導(dǎo)電軌，其為5-10um范圍的金屬網(wǎng)格；然而，奈米線和導(dǎo)電聚合物涂層，則可在整個(gè)屏幕上，產(chǎn)生輕微的偏色或蒙朧感，以及約有85%的透光度。
新技術(shù)成主流暴露戶外為一大挑戰(zhàn)
少數(shù)專業(yè)制造商生產(chǎn)銅微線觸控式傳感器已近20年，該傳感器是一款成熟的投影電容觸控式技術(shù)，適用于嚴(yán)酷環(huán)境中的大尺寸屏幕。過(guò)去幾年來(lái)，銀金屬網(wǎng)格和銀線觸控式技術(shù)已快速成為主流，其中，許多制造商負(fù)責(zé)安裝必要印刷及雷射制作Pattern設(shè)備。在觸控式屏幕產(chǎn)業(yè)，這兩種技術(shù)相對(duì)新穎，意味著它們的長(zhǎng)期可靠性尚未證實(shí)，尤其是關(guān)于在暴露于戶外頗具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用中的溫度及濕度下，其電阻及觸控效能會(huì)如何變化。
具導(dǎo)體潛力石墨烯適作電容屏幕材料
即將到來(lái)的是一種可能改變游戲規(guī)則的新型觸控式屏幕材料技術(shù)：采用石墨烯的形式。石墨烯最初于2004年在曼徹斯特大學(xué)被發(fā)現(xiàn)，此后有陸續(xù)發(fā)布關(guān)于其強(qiáng)度、透明性和導(dǎo)電性的可喜成果，但開(kāi)發(fā)仍處于起步階段。
石墨烯沉積為一個(gè)原子厚度的碳分子，將類似的低電阻結(jié)合到銅微線，具有「不可見(jiàn)」導(dǎo)體的潛力。然而，盡管具有適合作為投影電容觸控式屏幕材料的潛力，但這種令人興奮的新技術(shù)還適合其他許多應(yīng)用，例如水凈化、電池和太陽(yáng)能電池；大多數(shù)開(kāi)發(fā)商目前仍將工作重點(diǎn)放在這些方面，在開(kāi)發(fā)路線圖上，觸控式屏幕使用率要低得多。
總而言之，投影電容觸控式屏幕并不存在「完美的」導(dǎo)電材料，設(shè)計(jì)師應(yīng)不斷尋找效能、光學(xué)、耐用性、可擴(kuò)展性和可靠性的最佳組合，以適合其觸控式屏幕應(yīng)用。
手機(jī)及平板電腦觸控式屏幕的全球市場(chǎng)，使商業(yè)AV市場(chǎng)相形見(jiàn)絀，根據(jù)TouchDisplayResearch估計(jì)，ITO替代市場(chǎng)可能在2023年前達(dá)到130億美元。新的觸控屏幕材料開(kāi)發(fā)必然會(huì)專注于這一巨大市場(chǎng)，并且，這方面的投資勢(shì)必會(huì)給商業(yè)與工業(yè)市場(chǎng)帶來(lái)許多利益。
