可撓曲且低成本的觸控面板商用夢(mèng)想即將成真。在研究機(jī)構(gòu)、設(shè)備及材料大廠戮力研發(fā)之下，卷對(duì)卷(Roll-to-roll, R2R)制程技術(shù)已更臻成熟，不僅有助觸控面板加速邁向可撓式發(fā)展，亦可大幅降低其生產(chǎn)成本，為行動(dòng)及穿戴式裝置觸控應(yīng)用增添新的想像空間。

可撓式且低成本觸控面板將大行其道。智慧型手機(jī)、平板裝置及穿戴式裝置持續(xù)朝更輕薄、可彎曲及可摺疊方向演進(jìn)，再加上觸控螢?zāi)灰褳闃?biāo)準(zhǔn)功能配備，正帶動(dòng)可撓式觸控面板的需求看漲。

在2013年觸控面板展會(huì)中，工研院已攜手日本印刷設(shè)備大廠Komori共同發(fā)表卷對(duì)卷超細(xì)線印刷技術(shù)與設(shè)備(圖1)；另外，奈米銀顆粒技術(shù)開發(fā)商Cima NanoTech亦展出采用卷對(duì)卷制程所量產(chǎn)的新一代透明導(dǎo)電膜SANTE FS200(圖2)，在在突顯出采用卷對(duì)卷制程技生產(chǎn)可撓式且低成本的觸控面板將為大勢(shì)所趨。

圖1    工研院與Komori共同發(fā)表卷對(duì)卷超細(xì)線印刷制程設(shè)備。

圖2    Cima NanoTech發(fā)布的新一代透明導(dǎo)電膜SANTE FS200

R2R印刷設(shè)備問世　可撓觸控面板量產(chǎn)有譜

工研院與Komori于本屆展會(huì)中聯(lián)手發(fā)布的卷對(duì)卷超細(xì)線印刷技術(shù)與設(shè)備，可協(xié)助觸控面板廠以低于20微米(μm)的精密導(dǎo)線印刷技術(shù)(Fine-line Printing)開發(fā)出超窄邊框薄型觸控模組與可撓式觸控面板(圖3)，并取代現(xiàn)今成本昂貴的黃光蝕刻制程。

圖3    可撓式觸控面板曲率半徑達(dá)7.5毫米。

圖4    左為工研院電子與光電研究所所長(zhǎng)劉軍廷，右為Komori代表取締役新妻勉。

工研院電子與光電研究所所長(zhǎng)劉軍廷(圖4左)表示，目前市面上各式各樣窄邊框產(chǎn)品，其邊框?qū)挾冉匀Q于導(dǎo)線的線寬與線距，而一般網(wǎng)版印刷技術(shù)的線寬約為60?80微米，凹版印刷技術(shù)為30?50微米，最普遍的黃光蝕刻制程則是30微米，但上述這些技術(shù)都已逐漸無法滿足觸控面板廠對(duì)新一代超窄邊框與可撓式設(shè)計(jì)的需求，因此產(chǎn)業(yè)界亟需新的導(dǎo)電膜印刷設(shè)備與技術(shù)克服此一技術(shù)瓶頸。

有鑒于此，工研院與Komori攜手研發(fā)卷對(duì)卷超細(xì)線印刷設(shè)備與技術(shù)，將可讓導(dǎo)線的線寬達(dá)到20微米以下，以實(shí)現(xiàn)超窄邊框設(shè)計(jì)，且透過卷對(duì)卷印刷設(shè)備，面板廠能讓導(dǎo)電膜成功印刷至軟性電路板、太陽能板與顯示器上，進(jìn)而成功拓展可撓式觸控應(yīng)用市場(chǎng)，開創(chuàng)觸控面板產(chǎn)業(yè)全新藍(lán)海市場(chǎng)。

事實(shí)上，目前大部分觸控面板廠仍以黃光蝕刻制程制作觸控面板，其不僅制程步驟繁復(fù)，且黃光蝕刻設(shè)備一整套約新臺(tái)幣數(shù)十億，而工研院與Komori創(chuàng)新設(shè)計(jì)的卷對(duì)卷超細(xì)線印刷設(shè)備與技術(shù)，能在超薄基板上以直接印刷(Direct Printing)方式進(jìn)行導(dǎo)線制作，只需一臺(tái)卷對(duì)卷印刷設(shè)備，就能取代現(xiàn)今黃光蝕刻制程所需要的圖案化濺鍍、涂布、顯影、印制與蝕刻等各種設(shè)備，大幅降低觸控面板廠設(shè)備投資成本。

除此之外，卷對(duì)卷超細(xì)線印刷技術(shù)在材料使用率方面亦較黃光蝕刻制程更加精進(jìn)。劉軍廷補(bǔ)充，目前采用黃光蝕刻制程的設(shè)備，其材料使用率約5%，亦即大部分導(dǎo)電膜都會(huì)被浪費(fèi)掉；反觀，若采用卷對(duì)卷印刷設(shè)備，受惠于此一技術(shù)的印刷特性，觸控面板廠可將材料使用率提升至95%，進(jìn)而減少材料支出成本。

根據(jù)工研院統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)指出，2012年全球觸控面板產(chǎn)值已達(dá)新臺(tái)幣4,940億元，相較于2011年，其市場(chǎng)產(chǎn)值年增長(zhǎng)率為48%，顯見全球觸控產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)力道仍相當(dāng)強(qiáng)勁；其中，臺(tái)灣觸控面板產(chǎn)值更位居全球第一，市占率亦超過五成，若能盡早導(dǎo)入此一新技術(shù)，將可進(jìn)一步鞏固市場(chǎng)領(lǐng)先地位。

Komori代表取締役新妻勉(圖4右)表示，盡管卷對(duì)卷超細(xì)線印刷設(shè)備生產(chǎn)基地位于日本，但由于臺(tái)灣觸控面板出貨量位居世界第一，因此將成為Komori主要聚焦的市場(chǎng)，未來亦不排除將設(shè)備生產(chǎn)線擴(kuò)及至臺(tái)灣，以就近提供臺(tái)灣觸控面板廠技術(shù)支援。

劉軍廷透露，目前工研院正在申請(qǐng)卷對(duì)卷印刷技術(shù)專利，且已布下許多專利屏障，即便國(guó)外觸控面板業(yè)者采購Komori卷對(duì)卷印刷設(shè)備，仍須經(jīng)過工研院IP授權(quán)與技術(shù)支援，才有辦法順利生產(chǎn)以此一技術(shù)為基礎(chǔ)的次世代觸控面板。

據(jù)悉，目前已有不少臺(tái)灣觸控面板廠對(duì)卷對(duì)卷印刷技術(shù)十分感興趣，并已打算將相關(guān)設(shè)備導(dǎo)入于新產(chǎn)線中，工研院也預(yù)估采用此一技術(shù)的觸控面板產(chǎn)品最快可望于明年底開始正式出貨，并激勵(lì)超窄邊框觸控面板與可撓式觸控應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大。

此外，在本屆展會(huì)中，Cima NanoTech亦展示于卷對(duì)卷制程中導(dǎo)入奈米銀顆粒(Silver Nanoparticle)涂布技術(shù)所投產(chǎn)的新一代透明導(dǎo)電膜，準(zhǔn)備挾更低成本、更高透光率及零莫瑞(Non-Moire)波紋優(yōu)勢(shì)，挑戰(zhàn)金屬網(wǎng)格(Metal Mesh)技術(shù)在大尺寸觸控導(dǎo)電膜市場(chǎng)的主流地位。

圈地大尺寸觸控導(dǎo)電膜　奈米銀顆粒力戰(zhàn)金屬網(wǎng)格

相較于傳統(tǒng)金屬網(wǎng)格技術(shù)，奈米銀顆粒技術(shù)為大尺寸觸控導(dǎo)電膜市場(chǎng)的后起之秀，但正憑藉本身的技術(shù)特性及卷對(duì)卷制程，大舉在大尺寸觸控導(dǎo)電膜市場(chǎng)攻城掠地，將逐步威脅金屬網(wǎng)格技術(shù)的市占。

圖5    Cima NanoTech執(zhí)行長(zhǎng)Jon Brodd表示，SANTE觸控透明導(dǎo)電膜已正式量產(chǎn)，未來可望加快大尺寸、多點(diǎn)觸控螢?zāi)坏难b置普及。

Cima NanoTech執(zhí)行長(zhǎng)Jon Brodd(圖5)表示，該公司開發(fā)的奈米銀顆粒涂布技術(shù)--SANTE，以及目前在大尺寸觸控導(dǎo)電膜市場(chǎng)擁有極高滲透率的金屬網(wǎng)格技術(shù)，皆已能符合大尺寸觸控導(dǎo)電膜對(duì)于表面電阻(Surface Resistance)達(dá)每平方50歐姆(Ω/sq)的要求。

Brodd進(jìn)一步指出，有別于傳統(tǒng)金屬網(wǎng)格技術(shù)，SANTE技術(shù)系采用卷對(duì)卷制程，因此在大尺寸觸控導(dǎo)電膜市場(chǎng)成本更具競(jìng)爭(zhēng)力；且透光率高達(dá)80%以上，較金屬網(wǎng)格透光率達(dá)75?80%，高出許多；此外，不同于金屬網(wǎng)格和銀奈米線(Silver Nanowire)，SANTE觸控光學(xué)膜的表面可形成不規(guī)則網(wǎng)紋，因而可克服莫瑞波紋的問題。

盡管新一代的金屬網(wǎng)格技術(shù)亦已能透過卷對(duì)卷制程量產(chǎn)，達(dá)成降低制造成本目的，不過，Cima NanoTech臺(tái)灣分公司資深業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理劉軒耘強(qiáng)調(diào)，不同于金屬網(wǎng)格技術(shù)必須于觸控光學(xué)膜--聚酯(PET)薄膜上加工印制網(wǎng)格，SANTE技術(shù)系該公司自主研發(fā)的專利奈米銀顆粒涂布技術(shù)，可在觸控光學(xué)膜的表面涂布后自動(dòng)形成不規(guī)格網(wǎng)紋，因此不論是卷對(duì)卷制程良率或生產(chǎn)速度上，皆較金屬網(wǎng)格更勝一籌。

值此奈米銀顆粒涂布技術(shù)問世之際，Cambrios甫于2012年正式投產(chǎn)的銀奈米線技術(shù)亦瞄準(zhǔn)大尺寸觸控導(dǎo)電膜市場(chǎng)，將與奈米銀顆粒涂布技術(shù)在大尺寸觸控導(dǎo)電膜應(yīng)用領(lǐng)域互別苗頭。

然而，Brodd認(rèn)為，雖然銀奈米線技術(shù)同樣鎖定大尺寸觸控導(dǎo)電膜市場(chǎng)，且透光率可高達(dá)95%，但銀奈米線的表面電阻高于50Ω/sq，故導(dǎo)電性偏低，無法符合大尺寸觸控面板廠商對(duì)于量產(chǎn)更快反應(yīng)速度產(chǎn)品的規(guī)格需求；相較之下，銀奈米線和氧化銦錫(ITO)較適用于要求高透光性且對(duì)反應(yīng)速度較不嚴(yán)苛的行動(dòng)裝置觸控螢?zāi)粦?yīng)用，未來將與奈米銀顆粒和金屬網(wǎng)格技術(shù)分別在行動(dòng)裝置及大尺寸觸控螢?zāi)粦?yīng)用各據(jù)一方，而其中銀奈米線技術(shù)將會(huì)成為金屬網(wǎng)格不可小覷的勁敵。

據(jù)了解，神基于2013年觸控面板展會(huì)中，已展出導(dǎo)入SANTE觸控透明導(dǎo)電膜的強(qiáng)固型筆記型電腦。

除工研院和Cima NanoTech之外，康寧(Corning)亦于本屆展會(huì)中再度展出2012年與工研院共同發(fā)布的采用卷對(duì)卷制程開發(fā)的可撓式玻璃，可見相當(dāng)看好其未來發(fā)展的潛力，惟目前僅提供樣品，尚未正式量產(chǎn)。

顯而易見的是，隨著更多研究機(jī)構(gòu)、設(shè)備及材料大廠紛紛投入龐大的研發(fā)資源，卷對(duì)卷制程量產(chǎn)技術(shù)可望更臻成熟，預(yù)期可彎曲且價(jià)格更親民的觸控面板大量商用化將指日可待，將加速更輕薄、可彎曲及可摺疊的智慧型手機(jī)、平板裝置及穿戴式裝置遍地開花。