银纳米线——开启柔性触控新视界
2018-12-11 17:51:12浏览量:801

来源:新材料

 

 

11月8日凌晨,三星在其全球开发者大会上发布并展示了首款可折叠屏手机原型机,以及面向这款新一代手机的创新屏幕技术Infinity Flex Display。三星表示会在几个月内实现量产,并在2019年将其推向市场。在同期举行的乌镇互联网大会上,由维信诺公司展出的可折叠手机柔性显示产品吸引了无数目光。行业领军者推出的折叠手机主要强调可折叠性,可经受数十万次的折叠,意在将柔性显示从曲面屏带入可折叠时代。

 

产新君在此前发布的文章《OLED群雄并起,Micro-LED百家争鸣,技术终将止兵戈》中描述了柔性显示时代主要显示技术的竞争,在《智能手机增长停滞,可折叠能否破局?》一文中讲述了可折叠显示的技术发展。未来已来,我们有必要继续深入这个应用场景,探究关键技术,剖析关键角色——

 

01 寻找关键领域的关键角色

 

众所周知,苹果发布iPhone一代,创新性地采用了多点触控屏,人性化的便捷交互方式成为其引爆市场的重要推手。而触控屏的透明面板下有一个近乎隐形的关键角色,这就是ITO。十多年来,搭载ITO的触控设备风靡全球,产品覆盖智能手机、智能手表、会议面板、电视、电脑、广告机等等。当前,以柔性显示为代表的革新浪潮已出现在天际线,ITO在触控领域的地位岌岌可危,柔性显示时代需要新的“关键先生”。孰将脱颖而出?坊间最看好的是——银纳米线。

 

纳米线是一个比值概念,纵横比要在1000以上,同时横向上的直径必须在100纳米以下。纳米线通常也被称为一维材料,涂覆成膜则可形成网状编织的二维结构。银纳米线除具有金属银优良的导电性外,由于其极细微而具备优异的透光性、可挠性,这为实现柔性显示提供了可能。因此银纳米线被视为最有可能替代传统ITO透明电极的材料之一。

 

02 柔性电极选手众多,银纳米线何以胜出?

 

ITO不适用于柔性触控。ITO由于具有较低的电阻和较高的透光率,成为目前主流的触控电极材料。可惜在柔性显示领域,ITO易脆性的短板就暴露出来了,这个场景需求的是“全才”而不是“专才”。实际上,ITO在供应链中的主流地位已经限制了触摸屏向真正柔性化的发展。虽然在固定曲面柔屏面板上它仍能使用,但在可折叠和卷式柔性面板中,必须要有替代方案。

 

柔性触控领域银纳米线并不是ITO的唯一替代材料。金属网格、碳纳米管以及石墨烯、导电聚合物等新材料都具备ITO替代功能,但目前能够实际投入产业化应用的只有金属网格与银纳米线,如图1所示,在所有指标中银纳米线堪称七项全能。

 

图1 触控电极性能比较

数据来源:华夏幸福产业研究院整理

 

银纳米线是当前柔性触控向可折叠、卷曲屏发展的最优方案。折叠屏手机被认为是继双曲屏手机之后的下一代手机形态,面板厂商都在抢占折叠屏技术高地。目前,国内面板厂商正在积极攻克折叠屏的技术难题。银纳米线和金属网格成为两条可选路线。银纳米线的直径很小,不存在遮挡发光点问题,因此比金属网格技术更适合应用在中小尺寸的折叠式手机。

 

图2 银纳米线和金属网格比较

数据来源:华夏幸福产业研究院整理

 

03 柔性显示时代来临,纳米银触控玩家来袭

 

受到智能手机柔性面板增长趋势的刺激,柔性触控技术的发展有望得以发酵。特别是以三星、维信诺、京东方为首的柔性AMOLED面板商对于可折叠路线青睐有加,柔性面板产线开始步入量产,三星、华为等纷纷表态要推出首款可折叠手机。因而,适合柔性显示的柔性触控材料必将逐步进入产业链条,或从各大公司技术布局的幕后走向台前。

 

图3 国内柔性面板产线及部分产品展示

数据来源:华夏幸福产业研究院整理

 

目前涉及银纳米线触控技术的国内外企业除了面板巨头外,还有Cambrios(TPK)、苏州诺菲、C3NANO、Nanopyxis、合肥微晶、启明光大、华科智创等众多新贵。

 

当前,银纳米线在柔性触控领域还处于技术的研发和积累阶段。作为一个新兴领域,其行业技术趋势如何?众多竞争者中谁的技术储备最雄厚?接下来产新君将从专利分析的角度予以解答。

 

04 技术新浪潮,专利拣真金

 

银纳米线触控领域累积有近1500余个专利,申请量自08年之后快速增加,主要集中在导电材料、电极、触摸屏三个领域,其中纳米银材料制备及电极制备专利量呈现逐渐上升的趋势。

 

图4 专利申请主要技术分布

数据来源:incopat数据库,华夏幸福产业研究院分析整理

 

通过对技术主体的区域分布整理发现,相关专利主要聚集在江苏、广东、安徽、浙江、福建、北京、西安、重庆等地的企业和研究机构中,其中尤以广东、江苏两地数量最多。这两省在银纳米线领域创新最为活跃自有其原因。广东地区电子信息产业发达,上游基于应用导向的电子材料创新也就异常活跃;而江苏地处长三角,电子信息产业也很发达、民营经济实力雄厚,同时在常州、苏州等地已经形成了规模化的电子材料产业基地,聚集着大量中小型创新创业企业。

 

图5 银纳米线专利中国主要专利申请主要技术分布

数据来源:incopat数据库,华夏幸福产业研究院分析整理

 

公司专利储备排座次。面板厂中三星位居首位,京东方、维信诺、华星光电等企业也均在银纳米线领域有专利布局,其中京东方领衔国内面板厂。材料企业依旧还是日美等材料强国处于领先地位,例如日本富士、柯尼卡-美能达、美国Cambrios、C3nano等。国内宸鸿科技、苏州诺菲、合肥微晶、珠海纳晶(接受部分浙江科创新材料转让)专利数较多。其中Cambrios目前和宸鸿科技属于关联方,并且Cambrios与苏州诺菲签署有专利互相开放协议。

 

科研机构实力分高下。国际上以美国加州大学、韩国先进技术研究院为翘楚。中国研究机构则在快速追赶,其中以广州化学所、电子科技大学、合肥物质研究院、上海交通大学等为种子选手。

 

在导电材料、透明电极、触控方案三个方面,企业布局各有侧重。触控领域以三星、京东方、宸鸿科技等为代表,具体技术上关注材料加工工艺和触控方案;纳米银透明电极领域主要以三星、Cambrios、富士胶片、电子科技大学等为主;导电材料领域主要以三星、苏州诺菲、富士胶片、Cambrios、C3NANO为主。后两个领域更加注重材料的制备方法和工艺。

 

图6 主要公司及研究机构专利布局方向分布

数据来源:incopat数据库,华夏幸福产业研究院分析整理

 

Cambrios为当前最主要的纳米银专利拥有者。行业引用超过100次的10篇专利全部来自这家企业。目前,Cambrios已与国内实力企业苏州诺菲签署了专利互相开放的协议,意在共同打造行业领先者。同时,Cambrios与TPK在中国成立了合资公司,形成了从纳米银材料到触控模组的完整业务链条,银纳米线触控领域的未来之星已然成型。

 

图7 银纳米线领域应用前十专利

数据来源:incopat数据库,华夏幸福产业研究院分析整理

 

纳米银技术专利逐渐向三星聚集。在专利转让和受让人中,三星、冠伟国际、Cambrios是三个主要的身影。需要指出的是冠伟国际为TPK董事长家族基金,董事长个人收购Camborios,冠伟国际和Cambrios直接的专利转让关系主要是将Cambrios美国专利转为中国合资公司专利。其余专利转让人主要为个人,受让人则以三星、苏州诺菲、京东方、C3NANO等代表——三星为最大的专利受让人。相较三星而言,国内面板厂在银纳米线专利受让上还没有形成足够的体量,但事实上国内科研机构在银纳米线领域有丰富的技术成果,这些成果沉睡在实验室是很可惜的。企业可以加大与研究机构的合作,减少技术流失,促进成果转化,借外力推动产业端创新。

 

图8 银纳米线领域主要专利转让人和受让人

数据来源:incopat数据库,华夏幸福产业研究院分析整理

 

05 柔性触控新视界大门开启

 

行业巨头推出的可折叠手机引领行业进入柔性触控时代,新的触控时代呼唤新的关键先生——银纳米线。具体来说,银纳米线在手机等中小尺寸柔性、可折叠领域很有优势,但目前尚处于研发和送样阶段。主流面板厂商三星、京东方、华星光电、LG在积极储备银纳米线技术,银纳米线导电材料明星企业Cambrios与TPK、苏州诺菲抱团组成了技术铁三角。银纳米线领域重点创新型公司有:Cambrios、苏州诺菲、C3NANO、华科创智、合肥微晶、珠海纳晶、Nanopyxis等。

 

当前,银纳米线柔性触控领域创新活跃,虽然也有技术难点尚未解决,但在业内同仁的共同努力下,其产业化将加速到来,柔性触控新视界的大门即将开启!

 

附录:纳米银行业主要创新创业企业(排名不分先后)


1、Cambrios

公司前身Cambrios Technologies于2004年创立于美国硅谷,多年来投入巨资致力于纳米银的技术研发及产品创新,专利布局数量行业第一。目前拥有位于美国亚利桑拉州、中国厦门的两个生产基地。

 

 

2、苏州诺菲

成立于2012年初,诞生于美国硅谷,主体运营在苏州工业园区,致力于银纳米线材料的开发、生产及应用。2014年Q4开始量产,至今已累计出货60万平米,与Cambrios签署有专利开放协议,产业链整合能力强。2015、2017年先后完成A、B两轮融资,其中1000万A轮融资由英特尔投资领投,1亿B轮融资由深创投领投。

 

3、C3Nano

C3Nano是一家新型透明电极材料制造商,成立于2010年,诞生于美国硅谷,技术来源于斯坦福大学鲍哲南教授课题组。公司总部位于美国硅谷,在韩国建有生产基地,中国大陆及中国台湾设有技术支持部。

 

 

4、华科创智

华科创智成立于2014年9月,是一家以银纳米线技术(全球领先)为核心的集研发、生产与销售为一体的战略新材料领域的国家级高新技术企业,并提供柔性透明导体全套解决方案,致力于打造以柔性透明电极为核心的全产业链。华科创智的银纳米线技术来源于香港科技大学温维佳技术团队。成立以来华科创智发展迅速,2016年至今,先后完成A、B、B 轮融资,受到深创投、国科瑞华、IDG等顶级投资机构的青睐。

 

 

5、合肥微晶

合肥微晶科技是一家石墨烯及纳米新材料研发商,成立于2013年,产品门类丰富,以石墨烯、碳管等碳材料居多,石墨烯透明导电膜为其新品;银纳米线领域专利主要集中在材料制备方面。2014年11月获得合肥高新创投领投的1亿元战略投资。

 

6、珠海纳金

纳金科技成立于2015年2月,并获得500万天使轮投资。公司专注于纳米银材料、纳米透明导电浆料和新一代图形化透明导电薄膜的研发、生产和销售,致力于为国内外下游厂商提供先进的柔性透明导电材料应用解决方案。纳金科技拥有先进的纳米材料制备技术和独创的印刷电子工艺,在国内处于领先地位。

 

 

简介

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