超薄可撓玻璃於卷對卷生產觸控面板之應用

刊登日期:2014/5/23
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觸控技術市場與發展
當Apple iDevice熱銷時,已顛覆性地改變人們的生活模式,並命運性地引發觸控面板的爆炸成長。行動裝置市場的動力增長,快速帶來了對於觸控面板的大量需求,並吸引許多廠商投入研發,且大量應用於智慧型手機、平板電腦、影音裝置。近來,在Windows 8逐漸普及的推波助瀾下,觸控面板應用將延伸至筆記型電腦,觸控NB在應用產品的比重將逐步提高。圖一為觸控面板對應各階產品的結構發展,從中可以清楚地看出觸控面板的三大發展趨勢:1.基板與結構層數減少,即結構由GFF變化至GG,再轉往單片式玻璃觸控面板技術(One Glass Solution; OGS);2.成本、厚度、重量的減低,如採用非黃光微影的製程與使用超薄可撓基板;3.新功能的附加,如可彎曲表面與可功能化邊框。

超薄可撓玻璃
提到可撓基板,第一直覺會聯想到如PET、PEN、PI等常用的塑膠基板,但其阻水氧、耐高溫、黃化等特性,相對於玻璃,一直是為人詬病和稍嫌不足之處。然而,對於玻璃而言,若要加工至與塑膠相同的薄度,其成本則是居高不下;直到超薄可撓玻璃(Ultra-thin Flexible Glass; UTFG)的出現,才有了逆轉的契機。本研究以連續卷軸式製造薄型觸控面板,所採用的超薄可撓玻璃基板為康寧(Corning)所生產的WillowTM玻璃卷(Spool),如圖二所示,該尺寸的幅寬330 mm、長10m~20m、厚100 μm,且玻璃卷的其中一個表面沉積有70 nm厚、片電阻為50 Ω/□的ITO膜。較特別的是,康寧所生產的玻璃卷,其玻璃邊緣皆有專利的PI邊帶包覆,以提供傳輸失效時對人員與機台的保護。

卷對卷生產技術
在卷對卷生產觸控面板技術方面,工研院電光所已深耕許久。如圖三所示,2011年以前,主要的技術研發能量集中於以黃光微影和濕式蝕刻製造塑膠薄膜基板的觸控面板(i.e. PET Film Sensor),也建立了許多設備,如卷對卷濺鍍機,以沉積ITO膜;卷對卷貼合機,以貼合光阻膜;卷對卷曝光機,以圖形化光阻;卷對卷顯影機,以蝕刻 ITO和去除光阻。2012年以後,電光所與康寧合作開發超薄可撓玻璃之連續卷軸式製程。即針對超薄可撓玻璃之特性,自行設計和開發出三台創新的卷對卷製程設備,包含卷對卷雷射圖形化設備、卷對卷網印設備、卷對卷貼合設備。有別於先前的37道黃光微影和濕式蝕刻製程,新的全印刷式製程(All Printing Methods)只要12道製程就可以生產出觸控面板,而且僅需一般大氣環境,充分地展現出高度整合、高生產率與低生產成本。

全印刷式製程
全印刷式生產3.5吋薄型觸控面板的相關結構與圖形設計如圖五所示,其主要的單位感測單元(Unit Sensor Cell)為SITO(Single ITO)架構,即ITO電極/絕緣膠/銀架橋等三層堆疊,並由一道雷射製程和二道網版印刷所製程完成。


圖五、3.5吋薄型觸控面板結構與圖形設計

全印刷式製程最關鍵的網印設備,則是用來印製觸控面板的絕緣材料層、金屬架橋與外框導線。其中,該網印最小線寬/線距為……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文。


圖七、單一感測單元(ITO電極/絕緣膠/銀架橋)的I-V電性測試

作者:黃家聖/工研院電光所
本文節錄自「工業材料雜誌329期」,更多資料請見:http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=11843


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