可挠曲且低成本的触控面板商用梦想即将成真。在研究机构、设备及材料大厂戮力研发之下，卷对卷(Roll-to-roll, R2R)制程技术已更臻成熟，不仅有助触控面板加速迈向可挠式发展，亦可大幅降低其生产成本，为行动及穿戴式装置触控应用增添新的想像空间。

 

可挠式且低成本触控面板将大行其道。智慧型手机、平板装置及穿戴式装置持续朝更轻薄、可弯曲及可摺叠方向演进，再加上触控萤幕已为标准功能配备，正带动可挠式触控面板的需求看涨。

 

在2013年触控面板展会中，工研院已携手日本印刷设备大厂Komori共同发表卷对卷超细线印刷技术与设备(图1)；另外，奈米银颗粒技术开发商Cima NanoTech亦展出采用卷对卷制程所量产的新一代透明导电膜SANTE FS200(图2)，在在突显出采用卷对卷制程技生产可挠式且低成本的触控面板将为大势所趋。

 

图1    工研院与Komori共同发表卷对卷超细线印刷制程设备。

 

图2    Cima NanoTech发布的新一代透明导电膜SANTE FS200

 

R2R印刷设备问世　可挠触控面板量产有谱

 

工研院与Komori于本届展会中联手发布的卷对卷超细线印刷技术与设备，可协助触控面板厂以低于20微米(μm)的精密导线印刷技术(Fine-line Printing)开发出超窄边框薄型触控模组与可挠式触控面板(图3)，并取代现今成本昂贵的黄光蚀刻制程。

 

图3    可挠式触控面板曲率半径达7.5毫米。

 

图4    左为工研院电子与光电研究所所长刘军廷，右为Komori代表取缔役新妻勉。

 

工研院电子与光电研究所所长刘军廷(图4左)表示，目前市面上各式各样窄边框产品，其边框宽度皆取决于导线的线宽与线距，而一般网版印刷技术的线宽约为60?80微米，凹版印刷技术为30?50微米，最普遍的黄光蚀刻制程则是30微米，但上述这些技术都已逐渐无法满足触控面板厂对新一代超窄边框与可挠式设计的需求，因此产业界亟需新的导电膜印刷设备与技术克服此一技术瓶颈。

 

有鉴于此，工研院与Komori携手研发卷对卷超细线印刷设备与技术，将可让导线的线宽达到20微米以下，以实现超窄边框设计，且透过卷对卷印刷设备，面板厂能让导电膜成功印刷至软性电路板、太阳能板与显示器上，进而成功拓展可挠式触控应用市场，开创触控面板产业全新蓝海市场。

 

事实上，目前大部分触控面板厂仍以黄光蚀刻制程制作触控面板，其不仅制程步骤繁复，且黄光蚀刻设备一整套约新台币数十亿，而工研院与Komori创新设计的卷对卷超细线印刷设备与技术，能在超薄基板上以直接印刷(Direct Printing)方式进行导线制作，只需一台卷对卷印刷设备，就能取代现今黄光蚀刻制程所需要的图案化溅镀、涂布、显影、印制与蚀刻等各种设备，大幅降低触控面板厂设备投资成本。

 

除此之外，卷对卷超细线印刷技术在材料使用率方面亦较黄光蚀刻制程更加精进。刘军廷补充，目前采用黄光蚀刻制程的设备，其材料使用率约5%，亦即大部分导电膜都会被浪费掉；反观，若采用卷对卷印刷设备，受惠于此一技术的印刷特性，触控面板厂可将材料使用率提升至95%，进而减少材料支出成本。

 

根据工研院统计数据指出，2012年全球触控面板产值已达新台币4,940亿元，相较于2011年，其市场产值年增长率为48%，显见全球触控产业成长力道仍相当强劲；其中，台湾触控面板产值更位居全球第一，市占率亦超过五成，若能尽早导入此一新技术，将可进一步巩固市场领先地位。

 

Komori代表取缔役新妻勉(图4右)表示，尽管卷对卷超细线印刷设备生产基地位于日本，但由于台湾触控面板出货量位居世界第一，因此将成为Komori主要聚焦的市场，未来亦不排除将设备生产线扩及至台湾，以就近提供台湾触控面板厂技术支援。

 

刘军廷透露，目前工研院正在申请卷对卷印刷技术专利，且已布下许多专利屏障，即便国外触控面板业者采购Komori卷对卷印刷设备，仍须经过工研院IP授权与技术支援，才有办法顺利生产以此一技术为基础的次世代触控面板。

 

据悉，目前已有不少台湾触控面板厂对卷对卷印刷技术十分感兴趣，并已打算将相关设备导入于新产线中，工研院也预估采用此一技术的触控面板产品最快可望于明年底开始正式出货，并激励超窄边框触控面板与可挠式触控应用市场规模扩大。

 

此外，在本届展会中，Cima NanoTech亦展示于卷对卷制程中导入奈米银颗粒(Silver Nanoparticle)涂布技术所投产的新一代透明导电膜，准备挟更低成本、更高透光率及零莫瑞(Non-Moire)波纹优势，挑战金属网格(Metal Mesh)技术在大尺寸触控导电膜市场的主流地位。

 

圈地大尺寸触控导电膜　奈米银颗粒力战金属网格

 

相较于传统金属网格技术，奈米银颗粒技术为大尺寸触控导电膜市场的后起之秀，但正凭藉本身的技术特性及卷对卷制程，大举在大尺寸触控导电膜市场攻城掠地，将逐步威胁金属网格技术的市占。

 

图5    Cima NanoTech执行长Jon Brodd表示，SANTE触控透明导电膜已正式量产，未来可望加快大尺寸、多点触控萤幕的装置普及。

 

Cima NanoTech执行长Jon Brodd(图5)表示，该公司开发的奈米银颗粒涂布技术--SANTE，以及目前在大尺寸触控导电膜市场拥有极高渗透率的金属网格技术，皆已能符合大尺寸触控导电膜对于表面电阻(Surface Resistance)达每平方50欧姆(Ω/sq)的要求。

 

Brodd进一步指出，有别于传统金属网格技术，SANTE技术系采用卷对卷制程，因此在大尺寸触控导电膜市场成本更具竞争力；且透光率高达80%以上，较金属网格透光率达75?80%，高出许多；此外，不同于金属网格和银奈米线(Silver Nanowire)，SANTE触控光学膜的表面可形成不规则网纹，因而可克服莫瑞波纹的问题。

 

尽管新一代的金属网格技术亦已能透过卷对卷制程量产，达成降低制造成本目的，不过，Cima NanoTech台湾分公司资深业务开发经理刘轩耘强调，不同于金属网格技术必须于触控光学膜--聚酯(PET)薄膜上加工印制网格，SANTE技术系该公司自主研发的专利奈米银颗粒涂布技术，可在触控光学膜的表面涂布后自动形成不规格网纹，因此不论是卷对卷制程良率或生产速度上，皆较金属网格更胜一筹。

 

值此奈米银颗粒涂布技术问世之际，Cambrios甫于2012年正式投产的银奈米线技术亦瞄准大尺寸触控导电膜市场，将与奈米银颗粒涂布技术在大尺寸触控导电膜应用领域互别苗头。

 

然而，Brodd认为，虽然银奈米线技术同样锁定大尺寸触控导电膜市场，且透光率可高达95%，但银奈米线的表面电阻高于50Ω/sq，故导电性偏低，无法符合大尺寸触控面板厂商对于量产更快反应速度产品的规格需求；相较之下，银奈米线和氧化铟锡(ITO)较适用于要求高透光性且对反应速度较不严苛的行动装置触控萤幕应用，未来将与奈米银颗粒和金属网格技术分别在行动装置及大尺寸触控萤幕应用各据一方，而其中银奈米线技术将会成为金属网格不可小觑的劲敌。

 

据了解，神基于2013年触控面板展会中，已展出导入SANTE触控透明导电膜的强固型笔记型电脑。

 

除工研院和Cima NanoTech之外，康宁(Corning)亦于本届展会中再度展出2012年与工研院共同发布的采用卷对卷制程开发的可挠式玻璃，可见相当看好其未来发展的潜力，惟目前仅提供样品，尚未正式量产。

 

显而易见的是，随着更多研究机构、设备及材料大厂纷纷投入庞大的研发资源，卷对卷制程量产技术可望更臻成熟，预期可弯曲且价格更亲民的触控面板大量商用化将指日可待，将加速更轻薄、可弯曲及可摺叠的智慧型手机、平板装置及穿戴式装置遍地开花。