撰文／張玉圓
疫情帶動居家上班、遠距教學、在宅娛樂等需求，面板產業因而展現豐沛活力。臺灣去年面板產值達 7,275 億元，重返正成長曲線，出口值也擠下南韓，躍居世界第二。去年因疫情停辦的 Touch Taiwan 展也在 4 月底強勢回歸，工研院也在展中發表多項跨域亮點技術，為臺灣顯示產業打造下世代競爭力。
2021 Touch Taiwan 系列展於 4 月下旬登場，吸引逾 3 萬名參觀者，國內外面板與顯示業者精銳盡出，各式創新技術及應用紛呈，搶攻下世代顯示商機。經濟部技術處處長邱求慧指出，多年來政府透過法人科專及 A + 淬鍊計畫，協助國內產業發展先進顯示技術。從最早協助友達開發智慧手錶之 AMOLED 面板，到近年工研院的透明 Micro LED 顯示系統與應用研發成果、非穿戴式直視型透明顯示虛實融合技術之專利布局，均躋身世界領先群，研發效益屢創新高。
邱求慧談到，經濟部技術處在建構顯示科技實力上，有 3 項重要工作。第一、鏈結面板廠顯示模組能量，發展智慧顯示虛實融合系統；第二、結合面板產線製造能量，轉型非顯示產品商機。為提升臺灣 6 代線以下面板產線競爭力，將產線能量運用在 AIoT 晶片封裝上，可讓面板產線價值提升 10 倍；第三、藉助業界元件製程經驗，研發新型顯示技術。因應後疫情時代，減少公共設施病菌傳染途徑，運用浮空顯示技術發展 3D 實像浮空按鍵模組，更能夠符合應用整合需求。
工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅表示，配合經濟部技術處的發展策略，工研院聚焦關鍵致能（Key Enabling）技術，例如，針對背景光通過透明顯示面板時產生的光繞射問題，所研發的「低繞射透明面板結構設計」，可提升透明面板背景的可視性，擴大應用在醫療 AR 手術資訊系統、移動車輛的智慧車窗等；又如，「面板級重佈線層 RDL」技術，可控制面板翹曲量在 1% 以內，厚銅導線的線寬與線距可達到 2µm，應用在 5G 通訊晶片封裝上，可滿足電路面積輕薄短小的需求，應用在 Micro LED 顯示面板的驅動線路上，可增加面板設計的彈性。
因應未來智慧移動的發展趨勢，工研院開發出全球首展的透明顯示虛實融合智慧車窗，應用於觀光導覽場域。結合車窗上的透明顯示器，精準呈現窗外建築物及景點的導覽資訊，還能隨觀看者的視角移動，真正實現即時互動、虛實整合的有感體驗。
智慧車窗的最大技術含量在於極精準演算法，可推算人眼、車窗、窗外景物三者之間的相對位置，並將相關資訊即時融合，顯示於車窗玻璃；不僅突破傳統 AR／VR 穿戴裝置的侷限，更超越市面上尚未具備 AR 融合功能的透明顯示器。未來可應用於遊覽車、觀光渡輪、軌道車運輸等，並為國內面板硬體產業開拓全新的大眾化生活應用領域，協助國內面板廠從原本的純製造，走向不同垂直應用，創造多元高值的商機。
透過影像科技的輔助，可提高外科手術的精準度及成功率，然而現行手術導航輔助系統均為穿戴式，不僅舒適度受限，也無法在手術過程中隨時穿卸，甚為不便。長庚醫院腦神經外科醫師運用工研院的「影像疊合技術」，合作開發出全球首創「非穿戴式透明顯示手術導航輔助系統」。以先進的高透明觸控顯示器結合虛實互動疊合技術，將超音波掃描影像、血壓、呼吸、心跳等醫療資訊同步呈現在透明的顯示螢幕中，搭配視覺辨識系統，讓完整的醫療資訊與實際開刀部位疊合，便利醫療人員進行比對，提供最即時的生理資訊以及術中精確導引。
這項技術核心在於準確度極高的資訊融合演算法，搭配國產透明顯示器，軟硬整合開啟顯示產業在智慧醫療上的利基應用，未來可進一步擴展至教育、娛樂等場域，成為實現智慧生活的重要一環。
疫後新生活，為減少與公共設施實體接觸，工研院瞄準防疫需求，打造「防疫浮空立體互動系統」，以全視角立體的光場成像技術為基礎、以電梯為首個應用場景，運用光學結構形成 3D 立體圖像，可導引使用者視覺，再搭配感測系統，讓手指在 1 至 5 公分的範圍內，不會觸碰實體按鍵，即可啟動樓層按鍵。除了零接觸的特點，更具備低功耗、低成本、體積小等優點，完美實現零接觸防疫標準。
這項系統未來還可進一步發展出其他殺手級應用，包括遊戲機、工具機、商業銷售等各種智慧生活場域，使用者不須 AR 穿戴裝置，即能享受沉浸式娛樂體驗。
隨著應用範圍擴增，顯示器規格也走向少量多樣，發展出曲面、不規則等特殊規格，製程上若運用傳統光罩，製程長、成本高。為滿足快速生產及客製化需求，工研院開發出「高解析 1µm 數位光阻材料技術」，不僅解決現有光罩製程過長的問題，也改善了現有商用光阻材感光度較弱的缺點。
這項技術應用領域主要有二：一是面板下板的薄膜電晶體製作；二是 IC 或 PCB 載板的銅線路製作。這項最新技術因曝光時間短、解析度高、具成本優勢，可提升 4 倍開發速度、2 倍材料使用率，特別適合 5G 物聯網時代，顯示器在車用、AR／VR、醫療等領域的應用。未來可促成相關製程的彈性生產、為國內顯示器產業創造差異化競爭力。相關材料與製程技術，也可擴及新世代大面積高密度 IC 構裝製程技術，替國內半導體產業創造新商機。
5G 通訊時代來臨，電子元件需求也更為龐大，工研院以電感與電容薄膜元件整合於扇出型面板級封裝 RDL，製成 5G 通訊濾波器，可提升射頻訊號品質，且電路面積輕薄短小，是 5G 系統微縮的良好解決方案。在半導體尺寸持續微縮、電子元件異質整合的趨勢下，此面板級封裝技術，一方面可做為 IC 與 PCB 板中介層的理想解決方案，其成本效益較晶圓級 RDL 為佳；另一方面，運用面板製程製作電感與電容等整合型被動元件，取代既有被動元件，特別適合電路的優化設計。
未來運用現有面板技術，搭配 RDL 製程，可帶領國內面板廠跨入封裝 RDL 領域，與下游封裝連結整合，不僅創造面板的新應用，也為封測產業提供全新選項，創造感測、射頻等電子元件高度整合的新契機。
電路板是手機、電腦、汽車內電子模組的關鍵組件，銅箔基板則是電路板主要材料，現有銅箔基板的回收僅限於金屬材料，非金屬廢棄物如樹脂及玻纖的回收率小於 10%，大多以焚化掩埋處理，既不環保，也形同資源的浪費。
工研院運用選擇性觸媒及高沸點溶劑開發出低溫常壓的降解技術，將電路板樹脂的回收率提升至 85%，同時大幅降低能耗及設備成本。這項技術能夠控制回收樹脂的分子量以及反應當量，具高耐熱性及良好的接著強度，符合市售規格，可應用於純膠材料及環氧樹脂硬化，同時成本降低 30%。
臺灣電路板在全球市占率超過 3 成，穩居世界之冠，面對歐盟及全球環保要求，亟須降低電路板廢棄物，將之循環再利用，工研院這項創新回收技術，可協助國內電路板業者鏈結上游回收商，形成廢棄電路板再生樹脂供應鏈，攜手走向環保、高值的永續循環綠經濟。
轉載自《工業技術與資訊》月刊第 351 期 2021 年 5 月號，未經授權不得轉載。