許宗洲、呂健瑋 / 工研院材化所
目前全球電子產品每年新增10億片大尺寸顯示面板，退役產品累積已高達50萬公噸，若無所作為，2030年將破100萬公噸；同時，產品廢棄規範越來越嚴格，如WEEE的生產者責任延伸，規範自2018年起顯示器Recycle須達70%以上。目前廢液晶顯示器尚無妥善的處理方法，只能採用傳統破碎方式處理。然而液晶面板經破碎後，面板中的材料將相互混合，導致難以分離及重新循環再利用，最後只能掩埋處理。而在掩埋場有限的情況下，掩埋處理費日益攀升，如此不但處理成本將逐年提高，亦容易造成環境污染，整體回收效率無法有效提升。因此，工研院針對液晶面板開發非破片拆解設計與高價材料循環回用技術，可輕易且完整剝離液晶材料，不但能有效提高液晶材料的提取回收率，降低純化過程的難度，且在液晶剝離後可獲得完整無損壞的高價組件材料，進而重新組立製成新的液晶面板，達到液晶面板材料高值循環回用之目的。
【內文精選】
廢液晶面板之危害
其中液晶材料主要由苯環、環己烷、氧、氮和鹵素等有機物質組成，具有潛在的環境危害性。在廢棄液晶面板的處理過程中，若採用焚化或掩埋等方式進行最終處理，可能對環境造成嚴重影響。以焚化方式處理時，液晶中的有機物質可能會釋放出戴奧辛等有害物質，對大氣和土壤造成污染，進而對生態系統和人類健康產生危害；而若以掩埋方式處理，液晶中的有害物質可能滲入地下水系，影響水資源品質，同時也可能對土壤生態系統造成損害，對生物多樣性產生不良影響。
廢液晶面板破片處理方式
為解決國內面板廠多年來在處理製程不良品中液晶的問題，工研院材料與化工研究所於2009年研發了廢液晶面板再利用處理系統，如圖三所示。該系統採用連續式液晶萃取及液晶純化等工藝，能夠將廢液晶面板中的液晶材料進行純化和再利用。經過處理後，液晶的純度可提升至9N，達到了新品的規格，可以重新應用於原製程中。
圖三、工研院開發廢液晶面板再利用處理系統流程
經過驗證，此系統試驗線能夠處理各種類型和尺寸的廢液晶面板，並且可將廢液晶與廢玻璃基板完全分離。這項技術也已成功地轉移給群創光電，並在2019年與群創合作打造了全球首座液晶萃取中心。這個中心引入了零廢棄、零污染的自動化製程，實現了潔淨生產，被稱為「智慧循環液晶萃取中心」。這項技術能夠將面板送入自動化破碎機進行壓碎，然後送往萃取槽進行循環萃取沖洗，卸載液晶，並取得液晶材料進行純化循環回用，這是業界的一項重大創舉。雖然這項技術將液晶材料回用於原製程，但由於是利用破片的方式進行處理，所以對於處理後破碎的面板玻璃，儘管已將其他面板材料去除，仍僅能作為磚瓦陶瓷的替代料，其循環應用價值相對較低。相反，如果能夠將整片面板完整拆解並回用於製程中，其循環應用價值將遠高於玻璃替代料。
液晶面板非破片高價材料循環回用
為提升各項材料的循環應用價值，我們致力於以非破片方式拆解面板，使面板材料可逐層剝除，有效降低材料分離純化的難度。然而，目前面板無法進行非破片拆解(Non-destructive Disassembly)的主要原因在於框膠材的存在。現有的面板所使用的膠材通常無法進行拆解，一旦拆解就會損壞上下板之間的玻璃，導致面板破裂且材料混雜，幾乎無法取出再利用。因此，引入雷射可拆解膠材技術成為實現面板非破片拆解的關鍵之一，透過此技術的基礎開發，我們致力於研發非破片組件拆解技術，以使各項材料能夠完整、無損壞地剝除、純化並再次應用，其雷射拆解技術如圖四所示。
圖四、雷射裂解框膠與面板分離製程
由於面板玻璃薄而易碎，在經過雷射解膠後進行拆解處理，即使有偏光板提供應力支撐，一旦施加力量稍有不平衡，面板就可能發生破裂，使內部材料互相混合。因此，工研院設計了自動化非破片拆解設備，能夠精確控制在各個製程之間的穩定性，並平衡分離過程中產生的應力，以確保面板在拆解過程中的完整性。基於這一原理，工研院完成了專利I796842「液晶面板的回收方法以及系統」之開發，該系統能夠在非破片的情況下完全拆解並分離面板中的TFT組件與CF組件 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》448期，更多資料請見下方附檔。