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透明电极导入新材料(一):以可弯曲及低成本优势替代ITO  
透明电极导入新材料(一):以可弯曲及低成本优势替代ITO
副标题:透明电极导入新材料(一):以可弯曲及低成本优势替代ITO
日期:2010-10-27 9:55:04     来源:技术在线   编辑:51Touch 

  从液晶面板、触摸屏到电子纸、太阳能电池,ITO*曾被广泛用作透明电极材料。目前,替代ITO的新型透明电极材料正逐步走向实用化。其原因在于新材料具有可轻松弯曲、有助于降低成本以及光线透过率高等特点。新材料已开始应用于触摸屏,电子纸也成为继触摸屏之后的又一应用领域。在不远的将来,新材料的应用范围还有望向太阳能电池及液晶面板领域扩展。最近,已有厂商开始在部分用途中采用新材料来替代原来的ITO(图1、图2)。


图1:将新型透明电极材料作为提高产品附加值、降低产品成本的撒手锏通过用新型透明电极材料来替代现有的ITO,可使电子器件提高特性、降低成本。触摸屏的话可提高光的透射率,获得清晰的图像。(照片由大日本印刷提供)

图2:透明电极被应用于广泛领域透明电极被应用于触摸屏、电子纸、薄膜硅太阳能电池、有机EL元件等多种电子器件。(本图由《日经电子》制成,(b)依据的是普利司通的资料,(c)依据的是产业技术综合研究所的资料)

*ITO是在氧化铟(In2O3)中添加氧化锡(SnO2)而形成的化合物。英文名称为Indium Tin Oxide。

  普利司通采用导电性高分子材料替代ITO制作透明电极,并试制出了电子纸,于2009年6月进行了发布。“我们打算用印刷技术以极低成本来制造又薄又轻且弯曲时也不会破裂的电子纸。但采用现行的ITO材料,存在过度弯曲时容易破裂的危险”(普利司通)。现行ITO材料无法应用于印刷技术。因此,普利司通对能够用印刷技术成膜的、可弯曲的新型透明电极材料进行了各种尝试。“虽然目前在特性上还不够充分,但两年后有望达到实用水平。我们将尽快实现在产品中的应用”(普利司通)。

  纷纷在触摸屏中采用新材料

  尽管尚未正式发布,但已有厂商开始在产品上采用新材料作为透明电极。触摸屏就是其中之一。据TDK介绍,该公司使用涂布法成膜的ITO(以下称涂布型ITO)制成了ITO薄膜“FLECLEAR”,并且“已得到部分触摸屏产品的采用”(该公司)。

  实际上,对ITO进行替换的行动今后在触摸屏领域有可能迅速推进。触摸屏大厂商日本写真印刷将采用在溶液中掺入微小Ag丝的透明导电性墨水(Ag丝墨)作为投影型静电容量式*触摸屏的透明电极材料。虽然应用于产品的具体时间尚未公布,但日本写真印刷正在为此与美国风险企业Cambrios Technologies共同开发Ag丝墨。

*投影型静电容量方式是触摸传感器使用的检测方式之一,被称作Projected Capacitive Type。已被iPhone等采用。通过在印刷线路板及透明薄膜上形成电极图案,对手指接近而产生的电极间的静电变化进行检测。此外,静电容量方式还有表面型(Surface Capacitive Type)。

  决定采用新材料的日本写真印刷设定了多个目标。首先是以低成本制造可更忠实表现影像色调的、几乎无色的触摸屏。目前的触摸屏用ITO薄膜大多发黄,而采用新材料的话便可实现几乎无色的状态。在制造方法上,原来的ITO使用真空工艺,而Ag丝墨则能够用涂布法成膜。因此有望以低成本进行制造(图3)。


图3:现有ITO的课题现有ITO有诸多课题。比如用于触摸屏则存在透射率等课题。触摸屏用ITO薄膜要想使全光透射率达到90%以上,就必须使用防反射膜。而用于电子纸的话则存在过度弯曲时容易破裂的危险。

  日本写真印刷的另一目标是实现能够粘贴在曲面上的三维触摸屏。现有ITO的抗弯曲性不足,而Ag丝墨则可轻松弯曲。

  另外,阿尔卑斯电气打算在该公司的触摸屏上采用ZnO类透明电极来替代ITO,目前正在大力进行研发。ZnO可高效透射ITO难以透射的短波长光线,使屏幕更清晰。此外,阿尔卑斯与普利斯通及日本写真印刷一样,对ZnO类透明电极的柔软性及弯曲性出色这一点也寄予了厚望。

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