柔性显示屏即将到来,触控面板技术将如何进入柔性时代?

柔性屏时代将至,TP技术将如何进化?从可打电话可防身的“大哥大”,到摔不坏能防弹的诺基亚,再现在各种全面屏双曲屏,手机的发展简直是插上了开过光的翅膀,甚至已被称为“人体新器官”。

触摸屏大大降低了人们对电子设备的操作门槛

智能手机时代的来临,让我们有了灵敏快速的全彩触控屏幕,体验感和互动感也逐渐丰富了起来,上到九十九下到刚会走,都可以通过手指在屏幕上的点击,操控APP、玩游戏、手写输入,实现一系列具体的指令,这个看似基础的功能其实并不简单,仰仗的都是手机里TP的存在。

TP的分类

TP为 Touch Panel(触摸屏)的简称,是触控工艺技术的一部分。我们现在常见的触摸屏可以分为电阻屏和电容屏两大类。

电阻屏是利用手指等接触物的按压,产生电位差来计算接触物的坐标位置,而电容屏是手指触摸屏表面会有一定量的电荷转移到人体,为了恢复这些电荷损失,电荷从走线补充进入TP,可根据各走线补充的电荷量和充电时间,透过各种IC演算法推算出触摸点的位置,从而进行系统的操控。

由于电容屏支持多点触控、准确性高、耐用度高,价格也日渐降低,所以智能手机多使用电容屏。

 电阻屏结构示意图

 电容屏结构示意图

 TP工艺的分类

TP工艺技术随着市场发展不断更新,目前OLED屏幕的TP工艺主要为Out-Cell和On-Cell,两种技术可以说各有特点:

Out-Cell的原理和手机贴膜有点相似,普通TP厚度为60微米左右,需要用胶进行贴合,因为贴合会受环境、温度的诸多影响,故中性层有发生分离的风险,而且贴合精度的准确性会对良率和结构都有一定程度的影响,但技术条件要求简单、成本相对较低。

On-Cell工艺,是在封装层(TFE)上直接透过低温工艺流程来完成Touch Sensor,不再需要多一层外贴膜层,一方面直接减少了层数,厚度相应减少,且层数越少越可控,计算量和不稳定风险也会相应降低,另一方面这种工艺在进行折叠及卷曲等动态动作时,可减少层与层之间的分离可能。在成本方面,On-Cell工艺需要新增设备,虽然短期看增加了成本,但从远期来看,其材料成本方面只需要金属网格,且工艺稳定、技术成熟之后,设备成本可被分摊,综合来看是更先进的更适合柔性屏的TP工艺。

 柔性TP常用材料

 随着OLED技术的不断发展,多家OLED厂商相继量产柔性OLED屏幕。对于OLED厂商来说,如何在柔性屏幕上实现柔性TP技术,将会是新的挑战,对比硬性TP,柔性TP需要实现厚度薄、耐弯折、内嵌式三方面,主要的几个要求指标是可柔性、透光性好、工艺制备容易、支持多点触控。

首先根据材料性能,柔性TP常用材料可分为Metal Mesh、ITO、纳米银线、石墨烯等。

 Metal Mesh

 Metal Mesh是利用线宽小于4um的金属网格来制作透明电极的技术,优点是可延展,比较适合做柔性触控,缺点是金属对于光的影响较大,容易遮挡发光层的光线,也容易反射外界环境光线,比较合适的解决方案是将金属网格做的更窄更薄,将金属网格对于光线的影响降到最低。

 ITO

ITO优势是在于透光性好,但脆性较强,不适合动态柔性,但可用于固态弯折。

纳米银线

纳米银线同样为金属,且分布有序度较之Metal Mesh 稍差,光学性能欠佳。

 石墨烯&碳纳米管

石墨烯工艺尚不成熟,目前多处在研发阶段,较少见之实际生产工艺。

 现在较为成熟的On-Cell工艺是MM-on-TFE,此方案是在封装层(TFE)之上利用低温工艺直接把金属刻蚀成金属网格状来完成Touch Sensor的制作,同时实现了无基底、无压层、更柔软、窄边框、一次绑定等多个优势。

 Out-Cell与On-Cell结构对比

 拥有了内嵌式TP的OLED屏幕,厚度更薄、更适合动态柔性显示,可应用于更广泛的终端及场景。期待经过不断的积累和创新,中国的OLED企业将拥有更多具有自主知识产权的技术和产品,开拓智能终端的应用领域,在消费市场有更惊艳的表现。

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不忘初心,方得始终,初心易得,始终难守。

目前,柔性屏已成为当下行业热点应用之一,未来柔性屏将成为智慧终端机的标配之一,在这种发展趋势下,TPK在此领域早已布下“棋子”,技术上的研发一直在推进,不敢有些许懈怠。既然TPK确定了以技术优先的战略,自然就要在该领域大展拳脚,有所作为。

据刘诗亮介绍,为了抓住这个商机,TPK从2012年开始投入了相当多的资源开发纳米银线的触控技术,和美国硅谷的一些公司合作,著眼于2020年以后的下一代手机或者移动智慧终端机,解决最大的一个革命性变化所面临的问题就是柔性触控技术,也就是折叠式应用。

过去十几年来,触控的主要材料主要用ITO,可是ITO因为一些固有的限制等没办法折叠,TPK选择纳米银线原因之一是银是软性金属,经过一些特殊的结构处理之后,它适合在一个软性或者是可弯曲可折叠甚至是可卷曲的屏中应用。 TPK自2012年开始研发,五六年有颇多进展,目前纳米银线的触控应用开始陆续交货,只是柔性显示幕还没有成熟,初期TPK纳米银线的触控应用还在硬式屏上,就整个功能及成本与现在主流的一些产品比较来看,纳米银线拥有绝对的成本竞争优势,各方面性能相比ITO或者Metal Mash产品也有优势。

因此,应用十几年的 ITO触控技术在当前不会有太大突破的情况下,TPK投入资源优先进行柔性屏用纳米银线触控技术开发,这也是TPK未来的发展规划重点,专攻应用在柔性屏上纳米银线触控技术,在未来的中小尺寸及大尺寸终端应用上抢占市场先机。

因为纳米银线特性是阻抗很低,非常适合于大尺寸的触控屏。比如商业用的白板,商业显示器等等。目前,TPK从20、30寸一直到80寸都有出货,这表明客户已对TPK的纳米银线触控技术的认可。

所以,TPK对纳米银线触控技术应用前景非常看好。

站在高端 面向未来

从2007年到现在,无论是智慧手机或者是平板电脑外观都没有多大改变,始终都是一个方框,变化仅仅限于屏占比及边框的缩窄。而柔性屏的出现,打破的不仅仅是移动终端的外观,更多是内在的技术变革,如显示技术、触控技术、基础材料技术等等。

 TPK策略长刘诗亮表示:“柔性屏的应用不管将来是可折叠或者可卷曲,都可以在现有的尺寸上有机会把萤幕放大成两倍,这点很重要。因为依照现在柔性屏的发展趋势,2020以后的会有较大机会被商业化的生产,同时这个时间点5G的应用也会成熟,这两者相辅相成,等5G变成通信主流的情况之下,每个人都对更大尺寸萤幕的需求成倍增加,柔性屏正好切中这个缺口,这是一个巨大的潜在商机。当前,智慧手机设备发展到今天其实已经到一个瓶颈期。下一个比较大的变化就是柔性屏,也就是可卷曲的可折叠的柔性屏。”

虽然说柔性屏应用是TPK开发纳米银线触控技术的首先考量的,但限于目前的柔性屏还没有成熟, 将该技术应用于硬式屏也只是权宜之策,柔性屏成熟及纳米银技术应用也需要联合上下游企业进行推动,京东方等面板企业都在全力研发柔性OLED显示幕,柔性屏起飞也需要相关配套的技术和厂商,TPK开发的纳米银触控技术不是为了哪一个特定的客户,而是为了整个产业的发展而开发的。因为任何一个技术要成为业界的主流绝对不是一家可以成就的,需要联合上下游产业链的企业一起把它做起来,TPK也乐意与所有OLED显示面板厂商合作,制定下一个阶段的柔性显示幕及柔性触控屏产业的规范,把该产业做大做强。


*内容摘自触摸屏与OLED网

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