陳雙慧、黃耀正、林思吟、張德宜、吳明宗 / 工研院材化所
顯示器結構中，偏光片使用感壓膠貼合於玻璃基板。商用膠為追求高附著力及可靠性，設計成高黏性永久膠；但高黏著力拆解不易、重工撕起易殘膠且材料易毀損。為解決面板廢棄物衍生的環境與經濟問題，更因應全球綠色循環的產品市場需求，工研院材化所開發近紅外光拆解黏膠，拆解時僅需以近紅外光曝光即可將偏光片與玻璃基板分離，達到易拆解及材料可回用。
【內文精選】
面板拆卸問題
薄膜電晶體液晶面板(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display; TFT-LCD)為多層材料結構，由上到下包含上偏光片(Polarizer)、上板玻璃基板、彩色濾光片(Color Filter–RGB; CF)、液晶(Liquid Crystal)、TFT、下板玻璃基板、下偏光片、背光模組。各層材料須考量光電特性、結構設計、貼合對位製造工藝等相當複雜的條件，且各類型面板尺寸設計皆有些許差異，因此，面板廠對於面板內各種材料的應用主要著重於功能性及各材料間的搭配，並未考量材料的循環回用性，故終端液晶顯示產品往往因面板無法有效拆解分離，大都以掩埋粉碎來處理。
我國面板廠在前段組裝的不良品修復技術相對成熟，但在面板後段組裝方面，尤其當兩片玻璃基板密封、貼合偏光片後，面板便難以拆解。過去工研院有碎裂廢棄面板回收高價液晶的經驗，碎裂後回收的液晶雜質多需純化、步驟繁瑣，且剩餘的90%材料只能作廢，未來面板如能發展非破片拆解技術，才能真正有效益地提高材料可循環回用率。《工業材料雜誌》428期曾介紹過
雷射拆解面板框膠材料技術，本篇將著重說明偏光片自玻璃基板的拆卸問題。
現行拆解膠技術
半導體及光電業界成熟的解膠技術，如：熱解膠及紫外線(Ultraviolet; UV)曝光解膠，其設計成膠帶、雙面膠帶、膠膜等形式，廣泛用於晶圓研磨(Back Grinding)、晶圓切割(Dicing)及製程中暫時固定等應用。然而，應用於偏光片拆卸上，熱解膠受限於發泡粒子添加影響黏膠光學特性，熱交聯型高溫解膠伴隨而來的熱損害會使液晶基板無法回用，若為較低的解膠溫度又存在信賴性疑慮，基於以上因素並不適用。
若以紫外光曝光方式，列舉如下：
④UV/雷射釋氣型：建立於UV光交聯型，再加入氣體釋放材料，氣體釋放材料可為可吸收紫外光或雷射之偶氮、重氮或疊氮化合物，使用時先以Pre UV方式使膠材中碳碳雙鍵交聯降黏，再以Post短波UV/雷射使氣體釋放，材料釋氮氣後進而產生推力達到材料分離，在硬質物貼合拆卸上具可行性。如SEKISUI產品SELFA (Selfreleasing Adhesive Tape)(圖三)，其更將釋氮材料—環化氮化合物透過合成為金屬鹽並結晶，使降解溫度提高，耐熱性隨之顯著提升，目標應用為替代半導體先進封裝製程如FO-WLP (RDL) 3D Package中所使用的雷射暫時貼合材料(Temporary Bonding/ De-Bonding; TBDB)。
圖三、SEKISUI之SELFA產品製程曝光黏著力變化
UV解膠較熱解膠具備可定位解膠、製程便利性及無熱損害等優點。但應用於偏光片拆卸，受制於偏光膜雙面覆合帶有添加UV吸收劑的三醋酸纖維層，在UV波段365 nm以下對偏光片的穿透率近乎為零，故無法使用UV解膠。
近紅外光拆解膠
現行的熱解膠及紫外光解膠技術，無法使用在偏光片拆卸上；然而，工研院材化所研究團隊在分析偏光膜穿透度時，發現偏光片在近紅外光波段780~1,100 nm之光穿透度會大於80%，因此，以該波段設計為解膠操作視窗具可行性，從而投入開發近紅外光拆解膠。
紅外光為長波長光，光穿透性優異，可深達材料底層，但光子能量弱難以啟動反應。為此，工研院材化所設計出紅外光增感結構，其最大吸收波長≥750 nm，黏膠樹脂利用兩階段合成，於側鏈接枝雙鍵官能基取代小分子添加，提高內聚力及解膠效果。在近紅外光曝光下，光可穿透偏光片深達黏膠，引發光化學反應產生交聯，達到降低黏著力、易拆解效果。
材化所亦建構大型近紅外光光卸型設備，初步進行19吋偏光片光拆解驗證(圖七)，透過曝光製程優化，材料可於曝光5分鐘內、光解製程溫度47˚C，在不造成熱損害下，成功將偏光片自面板玻璃完整剝除、無殘膠，達成易拆解及玻璃基板可回收/回用。之後將持續開發32~50吋大尺寸偏光片光拆解材料與製程技術 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖七、工研院材化所19吋偏光片近紅外光拆解驗證
★本文節錄自《工業材料雜誌》439期，更多資料請見下方附檔。