雷射拆解面板框膠材料技術：材料世界網

周菁慧、包郁傑、謝添壽 / 工研院材化所

目前液晶面板密封時使用的框膠材料，為追求高附著力與可靠度，使面板在貼合後無法拆解，因此當面板面臨報廢時，液晶面板材料難以回收再利用。現行處理方式皆為取出有價值的液晶及貴重金屬後，剩餘的玻璃面板則是以破碎掩埋，會對環境造成嚴重的汙染。為了減少面板廢棄物造成的汙染，工研院材化所開發新型雷射拆解面板框膠材料技術，導入Benzoimide結構於框膠系統，框膠可吸收355 nm雷射進行拆解，使液晶面板可回收利用，藉此協助國內液晶面板業者朝向綠色循環產品發展並建立相關的材料技術。

【內文精選】
面板產業現況
全球面板普及化，近年來顯示器產業蓬勃發展使得產品替換的速度日益變快，造成顯示器廢棄物數量快速增加。若無法針對廢棄面板進行有效的處理或循環再利用，日後大量的廢棄物將造成地球龐大的負擔。另外，在生產過程中，不良品廢棄物也因產量擴充而逐漸增加，廢棄物處理亦已成為產業發展中嚴重的問題。然而，液晶面板的結構極為複雜，在僅約數公厘的厚度中匯集十多種各式各樣的材料，欲從中將各材料取出再利用的難度頗高。故目前大部分國家主要以掩埋方式處理廢棄面板，僅部分國家因廢棄面板的玻璃比重占八成以上，將其視為玻璃的替代材料，經過研磨後即應用於磚瓦陶瓷製程。值得注意的是，液晶面板中除了含有液晶外，尚存在銦、錫和鉬等重金屬，不論液晶是否有害，若將這些為數不少的重金屬直接製成產品，實在難保其不會釋放出進而對環境產生危害。雖然我國電子消費市場相對其他國家較小，終端顯示產品報廢量並不多，但是我國為液晶面板的主要生產國，每年出產2.9億片大尺寸液晶面板(圖一)，同時亦產出5.7萬噸之製程不良品。

圖一、台廠大尺寸面板出貨量變化及預測

以雷射拆解框膠進行面板非破片處理

現行面板框膠具有高附著力與可靠度，材料上使用的壓克力與環氧樹脂在固化後無法拆解，需要很高的雷射能量才能拆解且膠材容易出現碳化與殘膠現象，也容易破壞面板上的線路。因此，在經濟部技術處科技專案支持下，工研院材料與化工研究所開發新型雷射拆解框膠材料技術，可以低雷射能量來進行面板拆解，且此框膠還需具有紫外光與熱固化能力。新型雷射拆解框膠是導入Benzoimide主鏈段結構且側鏈具有壓克力或環氧基官能基分子鏈段結構，利用Benzoimide的分子結構能夠迅速吸收355 nm雷射脈衝能量，導致框膠的體積急速膨脹，並伴隨著樹脂部分分子鏈斷鍵，從而脫落玻璃基材。用雷射剝除方式來拆解面板只需用雷射對框膠位置進行掃描，就可將液晶面板的上下玻璃分離，不會破壞液晶及面板其他區域。而分離後面板上的液晶、玻璃或上面的銦、錫和鉬等重金屬就可進行回收，而這些液晶、玻璃回收品除了可以回用到原液晶面板製程外，還可使用在如智慧窗、除霧玻璃、天線等新應用。

雷射拆解面板框膠材料

框膠材料在未固化前就與液晶接觸，因此框膠材料的離子純度會對面板的顯示品質產生很大的影響，尤其是氯離子濃度的含量；而且框膠材料在經過紫外光與熱固化製程中不能有溶出物在液晶內。所以框膠材料除了要能雷射剝除外，還有對樹脂、光起始劑及熱硬化劑等純度上特別的要求，因此其分子結構的設計與原物料的選擇將是本技術開發重點。

將目前開發出來的雷射拆解框膠用於21.5吋面板上，進行雷射拆解測試。首先將框膠塗佈於21.5吋CF面板上，再蓋上TFT面板，貼合方式如圖二所示，經由3,000 mJ UV硬化與120˚C/40 min熱固化後，進行雷射掃描，CF面板在上、TFT面板在下，從CF面去打雷射，以2.9 W雷射能量進行雷射拆解測試，經一次雷射後面板皆可分離。因使用刀片以手工緩慢拆除之回收面板，面板上留有些許殘膠，在塗佈框膠前先畫出無殘膠區，進行雷射拆解後，比較無殘膠區的膠材殘留情況，計算膠材剝除率。在2.9 W雷射能量進行雷射拆解後，其CF面板的膠材剝除率為87%，TFT面板的膠材剝除率為89%---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。