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日东 ITO 薄膜强势降价 逼退新兴替代材料窜起

日期:【2015-01-15】
    受到穿戴式应用及大尺寸触控产品兴起热潮,近年来导电材料氧化铟锡(Indium Tin Oxide,;ITO)替代材料纷纷涌现,包括金属网格(Metal Mesh)与奈米银线(Silver Nanowire)等备受瞩。

    但随着ITO薄膜大厂日东电工发动强势降价,并开发降低电阻质的新产品以巩固主流地位,市场认为,尽管日东电工2015年再度大举降价的机会不大,但近期内新兴触控替代材料恐难大量实用化。

    由于触控制程技术改变,过去采用保护玻璃加2片单面ITO薄膜的GFF(Glass-Film-Film)触控面版制造方式,逐渐转换成GF2以及G1制程,使ITO薄膜的用量减少。但由于整体电容式触控市场支撑,市场估计,2014年ITO薄膜的市场规模可望达到31.4百万平方米,年成长达25.6%,相较于2013年的年增率达4成左右,近年来ITO市场成长幅度趋缓。

    领导大厂日东从2012年起持续扩产后,2014年上半单月产能已超过2,000万平方米,持续独占ITO薄膜市场,且在苹果(Apple)大单挹注下,日东也持续拉高产品规格,并积极朝向大尺寸应用延伸ITO薄膜市场。

    据指出,2014年下半起日东祭出大举调降ITO薄膜价格效应显现,ASP平均价格从2013年上半的40美元一举降价至近期20~25美元,近半年内降幅达到3成,不仅冲击其他ITO薄膜供货商跟进降价,也强力压制替代ITO薄膜的触控材料势力壮大。

    业界指出,ITO受到其物料的易脆性,造成阻抗稳定性不佳,过去迟迟无法顺利切入大尺寸、可挠曲的面板市场,也因此让新材料有机可乘,而近年来新兴窜起的金属网格与奈米银线具有绝佳的导电性与可挠性,也让ITO材料相形见绌,被寄予取代ITO主流地位期望。

    其中,大陆触控厂欧菲光曾有意以具低价成本的金属网格打入大尺寸触控NB市场,然而受限于良率仅3~4成,发展之路因而受挫,而台系触控龙头厂宸鸿发展奈米银材料近期已导入智能型手机客户,不过良率也有待提升。

    随着日东2014年强势降价巩固势力外,近期也发展薄化型ITO产品,电阻质从150奥姆发展至100奥姆,并降低厚度以提升透光度等,并有意将应用领域从现有的智能型手机一路延伸至平板和NB市场,将迫使新兴技术材料将挪移至大尺寸AIO等小众触控应用。

    业界认为,在2014年日东积极降价抢市后,2015年降价风暴可望稍微停歇,但对于正处于起步中的新兴替代材料已造成排挤效应,短期内发展空间将明显受限。

触控面板ITO取代材料的机会与状况

    DisplaySearch上海办公室,2014年11月25日--新一代的ITO取代材料经过这两年的讨论与导入,已经在市场上有了相当的能见度;一线的触控模块厂像是宸鸿与欧菲光都已经量产、导入手机与笔记本电脑等应用,并且终端品牌也逐渐显露出兴趣。不过,新材料离全面取代ITO的阶段恐怕还为时尚早。一方面目前ITO并没有短缺或铟矿被限制开采的问题,另一方面主要的应用,像是手机、平板和笔记本电脑,正面临市场饱和或是模块价格崩盘的局面,新材料一开始就面临价格的压力。再者,在采用新一代ITO取代材料的同时,触控模块厂多半也导入新制程;因此,学习曲线与制程的优化都还需要时间过渡,即使模块厂提出了积极的报价,但可能仅反映其推广策略,未必充分反映了成本。

    单从技术规格上来看,DisplaySearch认为要成为ITO取代材料的关键主要有三项:具有高导电性且能够应用在任何基板与任何尺寸上;除了有低表面阻抗值(sheet resistance)外,也要能维持良好的透光性(opticaltransmission)。另外,该材料最好能够具有可挠性,让阻抗值与感测电极的稳定性可以适应非平面的触控区。低表面阻抗值和透光性是最基本的条件;ITO本身是透明材料,但是金属网格(metal mesh)和奈米银丝(silver nanowires)却不是。不过,利用分布密度的做法,还是可以让电极达到可接受的透光度。

    这两种新材料强过ITO的优点主要是明显更低的表面阻抗值和可挠性。ITO薄膜目前的主流规格约在150 奥姆/单位面积的阻抗值,对于10吋以下的触控区已经足够,但是到了笔记本电脑的尺寸或是20吋以上,就显得吃力。较低的表面阻抗值有助于10吋以上的触控面板灵敏度,而可挠性对非平面的触控面板更是重要。

    目前,触控面板的主要市场仍然是手机和平板电脑;前者在今年已经是超过12亿台出货量的市场,而后者即使面临成长的停滞,也有将近2亿5千万台的出货量。ITO不论是以玻璃或是PET薄膜作为基板、甚至是在内嵌式触控面板内,都能够满足中小尺寸触控面板的规格需求,而且供应链相当充沛。因此,新材料在这两块主要市场的竞争策略仍然是价格优势,而合理的价格优势不能仅依赖触控模块厂的积极报价,最主要的还是要让尽快让制程可以顺畅、良率得以提升。

    另一方面,触控面板也开始延伸到新的应用,而这些应用将有利于新的ITO取代材料切入。以智能手表而言,受限于曲面显示面板(包含LCD和AMOLED)当前质量的稳定性,即使面板本身已经使用塑料基板,但是多数的品牌还是选择平面的形式(form factor)。不过,一旦这些技术与良率逐渐解决,曲面将会是比较能符合智能手表的穿戴式情境。ITO材料镀膜于薄膜上固然可以挠曲,但是ITO本身材料的特性使其无法承受多次的挠曲而易致断裂、质量也容易因挠曲而不稳定。因此,这对新材料来说是一个重要的规格差异化和机会。

    DisplaySearch分析认为,除了中小尺寸外,10吋以上的笔记本电脑、甚至20吋的一体式个人电脑,也有可能会是新材料的另一项机会。从2013年开始,笔记本电脑的渗透率约仅11%左右,即使到了2014年也仅是些微提升而已,个中原因与使用者对Windows 8的评价与使用习惯最直接相关。不过,随着Apple iOS与Google Chrome(甚至Android)开始朝向10吋以上的、具生产力的平板电脑布局,同时许多笔记本电脑品牌也开始利用最新的、无风扇的IntelCore M生产二合一的平板电脑,10吋以上的触控面板市场在2015年有机会获得新的成长契机。虽然OGS仍然会是10吋到20吋触控面板的较佳选择,但是对许多薄膜触控厂商来说,以新材料来取代ITO薄膜会比转换到OGS产线来得容易。

    除了ITO与其他的无机透明导电氧化物(TCO, transparent conductive oxide)外,目前最提及的取代材料约有5种:金属网格、奈米银丝、奈米碳管(carbon nanotube)、导电高分子(intrinsically conductive polymer)与石墨烯(graphene);前三者是目前已经有实际量产与出货。金属网格与奈米银丝拥有较多的支持者,这两种材料都是金属(银或是铜),其导电性都比ITO更好,很容易在可接受的透光度下,轻易达到100奥姆、甚至50奥姆以下的表面阻抗值。

    金属网格图案具有一致性、连贯性与延伸性,因此在形成较大尺寸的感测图案时,线路与图案的均匀度比较容易控制。相对而言,奈米银丝目前的制程是先以湿式涂布(wet coating)于薄膜上,均匀度的控制尤其重要。不像金属网格的连贯性,每个奈米银丝都是单独个体,导电性是透过银丝之间的交错、重迭来达成,如果银丝散布的均匀性不佳,那么阻抗值的均匀度就会受影响、甚至断线。

    金属网格也有若干缺点,特别是反光与摩尔纹(moiréeffect)的问题。目前金属网格可以顺利生产的单一线宽约在3.5-4um左右;太宽的话需要在网网格线表面做黑化(blacking)处理、减少反光,但是这样又会造成显示面板在视觉上太黯淡的观看经验。而网网格线如果太细,对有些加法制程来说,制程难度则相对提高许多。对目前显示面板动辄超过300 ppi的智能手机来说,比较理想的网网格线宽约在2um左右,如果制程上无法达到,那么金属网格应用于智能手机的机会无形中就会减低。不过,金属网格与奈米银丝的这些缺点并不是在原理上无法解决的问题,而是都有机会在未来透过制程的精进逐步地克服。

    一般人在判断这些新材料的导入机会时,最常用的标准恐怕是材料成本,但是成本常常最终只是个结果,而不是导致的原因。新材料的机会主要会有两个方向:第一是规格特性,第二是领导厂商的投入。前者可从更大尺寸与非平面的触控区的应用来切入,这两个利基点都是ITO表现不佳的地方,更能凸显新材料的优势和价值。后者则是要依靠像是宸鸿、欧菲光等领导厂商,透过他们在制程的改进与成熟化后,将新材料导入主流的应用,提供给客户不同的选择,并且逐渐建立起信心。

韩组装厂不挺ITO替代材料 恐遭大陆面板业者超越

    南韩业者致力研发金属网格(Metal Mesh),作为触控面板(TSP)导电材料氧化铟锡(Indium Tin Oxide,;ITO)导电薄膜的替代材料,虽达成国际水平的极细线宽与光穿透率,现在却面临ITO价格下跌,国内组装厂延缓采用的窘境。反观大陆面板、零组件业者,积极从南韩金属网格TSP业者方面移转技术,未来或将超越南韩。

    据ET News报导,日前业界消息传出,锦湖电机(Kumho Electric)、ISL、LG Innotek、三星电机(Semco)、未来奈米科技(MNtech)等企业,虽已完成金属网格触控传感器开发,却无法投入大规模量产。大部分业者预期在2014年下半正式量产而急于整备生产线,如今量产时程却迟迟未能确定。

    LG Innotek已着手小规模量产,但因南韩内需市场没有需求,最近正考虑是否该变更开发方式。LG Innotek目前采取先在耐高温聚酯薄膜(PET)上涂布树脂,再蚀刻出导电图形凹槽置入银的阴刻方式。

    采用同一技术的未来奈米科技在TSP厂失火事故后,虽宣布在6月重开产能,但至今不见动静。据了解是因三星电子(SamsungElectronics)延缓采用金属网格,生产线重启时机因而生变。

    另一方面,多家厂商转向接触大陆业者。原先预计在7月开始量产的ISL行程一再延后,已向三星电子、乐金电子(LG Electronics)提供样品接受技术评估,由于量产时间不明朗,目前先集中火力攻略大陆市场。

    10月底开始量产32吋大尺寸金属网格TSP的锦湖电机,已瞄准大陆监视器业者进行攻略;供应金属网格材料的InkTec,也正为大陆与台湾零组件业者供应先导生产(Pilot Run)材料。

    金属网格使用银、铜等金属材料,生产成本低且易于制造大尺寸面板,是ITO薄膜的新兴替代材料。过去一年间南韩业者的技术开发有许多进展,受到全球注目。尤其是最难解决的精细导电图形成形与光穿透性方面大幅改善,线成型技术也达到1微米水平。

    南韩组装业者原本曾考虑在2014年采用金属网格,但随着ITO薄膜价格下跌过半,对替代材料的需求也跟着降低。现在ITO薄膜每吋价格已降到0.5~0.7美元。

    反观供应低价商品为主的大陆业者,开始积极采用金属网格TSP。大陆京东方(BOE)与信利半导体评估6个月后,就提前与南韩母公司签订供货合约;而另一家大陆业者则是从ISL方面获得技术移转。

    业界人士表示,南韩TSP业者多数依附于组装厂,因此很难独立量产金属网格TSP。不过大陆与台湾的情况,则是不少零组件业者会直接向组装厂提案新技术,更积极地推广采用。2014年进行先导生产的大陆业者,多数可望在2015年正式推出产品
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