吳清茂/工研院材化所
觸控面板市場現況與黑色矩陣材料應用領域
台灣早在2010年就開始規劃發展智慧生活科技運用之方向，期望藉由智慧生活科技的運用，提升民眾生活品質。事實上，智慧生活科技早已融入日常生活中，智慧生活科技產品種類繁多，其中影響台灣人大部分生活的，當屬以觸控技術而衍生之智慧型手機、車用面板、智慧手錶、Pad、NB……等等。因此，觸控幾乎就是智慧生活科技產品的代名詞，而智慧觸控技術更已成為pad和 Notebook的標配技術。
觸控面板是當今世界上最重要的顯示器產業，近年來除了是我國經濟成長主要動能之外，更被視為經濟戰略高科技產業。但是，受到新冠病毒疫情衝擊，根據Omdia研究顯示，全球平面顯示器出貨量將從2019年的36億片跌至2020年的32億片，但隨著疫情減弱，市場將在2021年恢復，預估2021年全球平面顯示器出貨量將復甦成長9.1%，約34.9億片。此外根據IHS報導，在智慧手機及平板電腦的帶動下，自2016年開始，全球觸控面板出貨量已達18.91億片，2019年全球觸控面板出貨量更一舉突破至23.12億片，其中大尺寸觸控面板玻璃感測器的OGS單片玻璃觸控面板和GG雙片玻璃觸控面板獲得較高的市占率。
圖一為OGS單片玻璃觸控面板結構示意圖。OGS單片玻璃觸控面板(One/Single Glass Solution，或稱為 Touch on Lens)指的是將包含X-Y排列之ITO線路之觸控感測器 (Touch Sensor，亦即為ITO導電層)與保護玻璃 (Cover Glass或者 Cover Lens，又稱為表面蓋板) 結合在一片玻璃上，使整個觸控面板結構由2片玻璃簡化成1片玻璃，減少玻璃材料使用，可降低成本，更是現行觸控面板朝向薄型化、輕量化必走之趨勢。(1)單片玻璃觸控面板不管是材料或製造技術，都比雙片玻璃觸控面板之貼合基版(GG)及玻璃與薄膜觸控面板貼合基板 (GF)高，因此在市場上已成為高端應用產品之主流技術。
對OGS面板而言，黑色矩陣(Black Matrix)材料是指位於面板邊框區之遮光材料，目的是為了遮蔽金屬走線(Metal Trace, 例如Al、Mo等線路) (圖一)，因為在OGS面板結構中，邊框區中的ITO導電層，須以高溫濺鍍方式，在可視區及邊框區同時濺鍍；而邊框區中的黑色矩陣在經過高溫濺鍍後會引發局部碳化，碳化會引發導電，因而導致導電層短路。而且FPC(Flexible Printed Circuit，軟性印刷電路板或稱柔性線路板)也是貼合在黑色矩陣上，和FPC黏著區域也會因碳化而剝落，因此FPC亦會隨之剝落或造成透光。而且，黑色矩陣常使用碳黑色料，碳黑導電度高，當樹脂基材因碳化而導電時，會連通碳黑，造成表面阻抗快速下降，因此在OGS面板中黑色矩陣材料需同時具備高耐熱、高阻抗特性，這是非常困難的。
圖一、OGS單片玻璃觸控面板結構示意圖
OGS黑色矩陣材料現況
觸控面板黑色矩陣材料會因在保護玻璃上邊框製作方法不同而有不同選擇，主要可分為兩種方式；第一種是BM油墨：可直接在保護玻璃上利用油墨網印製做出邊框，因為圖案化製作速度快，工序簡單，因此廣泛應用於GG或GF等觸控面板，目前台灣油墨廠都有能力生產此類油墨，例如綠固、台灣太陽油墨、鴻碩……等，油墨特性可參考各家網站提供之訊息。但對OGS面板而言，因為BM油墨製作之邊框層厚度過厚、耐熱性及表面阻抗不佳等問題，導致ITO線路跨越黑色矩陣區時造成斷線，引發表面電阻不穩定、短路與觸控功能失效等問題，因此現行BM油墨較少應用於OGS面板。第二種是BM光阻：使用---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
BM光阻之高阻抗技術發展現況
現行BM光阻製造商生產的BM光阻皆具有高阻抗、高光學密度(高遮蔽)特性，以東京應化販售之WTP BK-Series黑色光阻所提供之測試結果為例(表二)---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
表二、東京應化的WTP BK-Series黑色光阻表面阻抗測試結果