｜精密凹版轉印製程技術於觸控元件之應用

摘要：觸控元件之發展趨勢除須具備「輕薄化」外，「低生產成本」也是觸控廠商考量之重點。近年來，日韓兩國積極開發凹版轉印製程，期能取代黃光製程應用於觸控感測元件製作，進而達到低材料耗損、低污染及低耗能等優勢。工研院機械所針對凹版轉印製程之關鍵模具及轉印材料進行研發，最小印刷線寬可達~10 µm並成功應用於單片式觸控、單層式觸控及金屬網絡觸控等元件製作。

Abstract: Thinner, lighter, and low production cost are the development trends of touch devices, and are the focus for the industry. Owing to its low material consumption, low contamination, and high energy efficiency, the gravure offset printing technology is rapidly developing in Japan and Korea, and is expected to replace the optical lithography technology. Recently, the Mechanical & Systems Laboratories in the Industrial Technology Research Institute has successfully made the integration of ultra-fast laser for fabricating gravure plate and various transferring compositions to print pattern with a linewidth of about 10 µm by the gravure offset printing technology, and applied it to manufacturing functional one glass solution (OGS), one layer solution (OLS), and metal mesh touch sensors.

關鍵詞：凹版轉印技術、觸控感測元件、細微線路

Keywords：Gravure offset printing technology, Touch sensor, Fine line

前言
觸控面板起源於1970年代Samuel C. Hurst博士所開發並用於美國之軍事用途，直至1980年代移轉至民間使用，進而發展成各種民生用途。觸控面板感測機制可分為電阻式、電容式、音聲式、光學式及電磁感應式等五種形式，其中，自2007年APPLE公司推出投射電容式行動電話，投射式電容觸控技術迅速普及至行動電子產品並成為觸控技術之主流，其主要原因為投射電容式觸控技術具有低成本、支援多點觸控、易薄型化、高解析度及反應速度快等優勢。根據Displaybank於2011年4月所發表的觸控面板議題與市場分析報告指出，觸控面板的市場規模於2010年已達到59.3億美金，預估2012年可達120億美金，2014年更可達156億美金的市場規模；其中，大尺寸觸控面板因應數位電子看板、教學用電子白板及電子窗戶等需求，預測市場規模將由2009年的4.3千萬美元成長至2014年的35億美元，如圖1所示[1]。

台灣觸控面板產業在全球觸控產業之總營收排名第一，佔全球47.9 %，其次依序分別為日本（17.2 %）、韓國（15 %）及大陸（9.6 %）。此外，根據DisplaySearch以台灣觸控產業進行數據分析發現，台灣觸控產業前五大公司分別為宸鴻（TPK）、勝華（Wintek）、群創（Innolux）、洋華（YOUNG FAST）與和鑫（Hanns Touch），佔整體產值85.5 %。雖然，台灣觸控產業於全球之佔有率仍排名第一，但面對日本掌握關鍵材料及製程設備、韓國知識經濟部制定「觸控面板產業育成戰略」將扶植韓國觸控產業於2020年前成為全球前二大及中國大陸以每年下降7 %售價之「低價策略」搶攻市場佔有率等外來威脅，台灣需藉由技術創新使觸控元件更為「輕薄化」及簡化製程降低生產成本，使台灣觸控產業於國際上保持競爭力。

目前台灣觸控產業仍以黃光製程製作觸控感測元件。以單片式觸控元件（One Glass Solution, OGS）之生產製程為例，其需要利用黃光蝕刻製程分別在氧化銦錫（Indium Tin Oxide, ITO）基板表面製作圖案化ITO、絕緣層及金屬橋接線路及外圍導線，總計需要15道製程以上（尚未加入加熱製程等），如圖2所示。利用黃光製程技術製作觸控元件雖具有高解析度及量產特性，但近年來環保意識抬頭及政府節能減碳政令公告，黃光製程中所使用的酸性溶劑、鹼性溶劑及列管毒氣等高污染物質成為詬病之處；而高設備成本及材料成本也使得產品逐漸失去競爭力。因此，觸控元件之替代性材料或替代性製程技術逐漸受到各國重視，其中印刷製程被視為最具潛力可取代黃光製程。

IBM公司於1960年代最早將印刷技術用於電子產業，由於其具備可快速且連續生產、降低材料成本、低能源消耗及低污染等優點，因此被廣泛應用各種產業，包括：RFID、OPV、OLED、太陽能電池、顯示器、感測器及發光元件等製作[2]。然隨著業者對於觸控元件之外觀要求，線寬需求也從原本之100 m下降30 m以下，甚至須達到10 m以下，進而使各種印刷技術油然而生；其中，凹版轉印技術具有量產特性（可整合至roll-to-roll製程）、製程簡化（3道製程）、不會破壞印刷基版及最小線寬可達業界規格等優勢，受到日本及韓國等觸控生產國家重視。